Недооцененный ресурс
Украина почти не использует значимый ресурс для обеспечения своей энергетической безопасности
Несмотря на то, что шахтный метан, как один их энергоресурсов, известен уже давно, его масштабная промышленная добыча в Украине до сих пор не ведется. Причина тому — недостаточная изученность геологических условий в местах его залегания и слабое законодательное стимулирование.
Нина ШЕРШОВА
Украинский метан
В Украине метан угольных пластов (метан угольных месторождений) начал рассматриваться как самостоятельный энергетический ресурс в 70-х годах прошлого столетия. Примерно в то же время его начали использовать для обеспечения энергетических потребностей шахт, в частности, в котельных или в качестве топлива для местного автотранспорта.
В 1989 г. Институт газа НАН Украины подготовил программу исследований добычи метана угольных месторождений. По словам академика НАН Украины, почетного директора Института газа Игоря Карпа, в результате реализации этой программы на одной из шахт Донецкой области была установлена мини-электростанция, работающая на шахтном метане. Следующим шагом стало строительство автозаправочной станции на шахтном метане в г.Макеевке. Обе установки были небольшой мощности.
После обретения Украиной независимости было предложено несколько целевых программ по добыче шахтного метана, но ни одну из них так и не удалось выполнить. Последняя программа была разработана Национальным агентством Украины по вопросам обеспечения эффективного использования энергетических ресурсов (НАЭР) в 2011 г. и предполагала, что к 2014 г. добыча шахтного метана в Украине должна составить 1 млрд куб м в год. Таким образом, можно было бы использовать около трети из 1.5-2 млрд куб м газа, которые выбрасываются в атмосферу при объеме годовой добычи в 80 млн т угля в год.
К сожалению, ее, скорее всего, постигнет участь предыдущих программ. По мнению первого заместителя генерального директора ООО "Надра интегрированные решения" Богдана Лелика, заявленные в ней планы с большой вероятностью так и останутся декларацией о намерениях.
Зарубежный опыт
Лидером по добыче метана угольных пластов сейчас является США, где ежегодно добывается 50-60 млрд куб м этого газа. В 80-х годах, когда была начата промышленная добыча метана, правительство страны инициировало принятие ряда нормативно-правовых актов и законов, которые обеспечивали льготные условия для извлечения и утилизации метана, а также создавали благоприятные условия для инвестирования в эту отрасль. Уже через 8 лет реализации метановой программы в США добывали 10 млрд куб м газа, в 1996 г. — 29 млрд куб м, — говорит Б.Лелик.
Добыча метана угольных месторождений активно развивается в Китае, Канаде, Индии и Австралии. Как и в США, правительства этих стран оказывают поддержку метанодобывающей отрасли, предоставляя добывающим предприятиям налоговые преференции и другие бонусы.
Возможности добычи
В мировой практике существует три основных варианта добычи шахтного метана. Первый вариант — предварительная дегазация, которая обычно проводится перед началом добычи угля. Концентрация метана, содержащаяся в полученной газовой смеси, достаточно высока — около 90%.
Во время проведения работ по добыче угля проводится поточная (сопутствующая) дегазация. Содержание метана в этой смеси составляет от 20% до 50%. Поскольку метан очень сложно отделить от воздуха, его, как правило, просто выбрасывают в атмосферу. Впрочем, есть и другой вариант использования этой смеси — сжигание в когенерационных установках. В Украине такая установка уже несколько лет работает на шахте им. Засядько. По тому же пути пошла шахта "Покровская", где два года назад заработала когенерационная установка на газе, получаемом при дегазации.
Третьим вариантом добычи шахтного метана является постэксплуатационная дегазация, которая, например, хорошо развита в Германии. В Украине этот способ практически не используется, в основном по причине "мокрой" консервации (затопления) скважин.
Заметим, что в Украине шахтный метан добывается в основном в результате поточной дегазации, т.е. на полях уже действующих шахт. В США, наоборот, всего несколько процентов от всего объема добываемого шахтного метана приходится на дегазацию шахт. Большая часть метана добывается на тех местах, где уголь еще не разрабатывался и ведется подготовка шахтных полей к строительству новых шахт или, возможно, не будет добываться из-за высокого содержания серы либо по другим причинам.
В Америке для интенсификации притока газа во время предварительной дегазации применяют методы мощных гидроразрывов пластов (ГРП) с использованием технологических жидкостей и проппанта для закрепления трещин. После интенсификации добычи шахтного метана при помощи ГРП суточная добыча из скважин, находящихся на одном поле, может различаться в разы — от сотен до десятков тысяч кубометров газа. Это объясняется разнообразием геологических особенностей строения угольных пластов и разной газоносностью, что, в свою очередь, влияет на уровень добычи газа.
В Канаде хорошие результаты демонстрирует ГРП с использованием жидкого азота. Сроки окупаемости работ, связанных с бурением, ГРП и эксплуатационными затратами, в США составляют до 3-4 лет, а в Канаде — 2-3 месяца. Окупаемость здесь определяется ресурсом шахтного метана и дебитом скважины. Также развитию отрасли в большой степени способствуют законодательные меры и налоговые льготы.
Одиночные эксперименты по использованию ГРП для добычи шахтного метана проводились и в других странах, в частности, на угольных месторождениях Германии, Великобритании, Польши, но были прекращены из-за слабых притоков газа и особенностей геологического строения месторождений. Первые эксперименты по использованию ГРП для добычи метана в Украине тоже не дали впечатляющих результатов.
Украинские разработки
В Украине запатентованы новые технологии предварительной и сопутствующей дегазации, разработанные специально для горно-геологических условий Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов, — рассказал Б.Лелик. Ключ к решению проблем дегазации, как показывает опыт эксплуатации шахт, — гравитационная разгрузка массива. Установлено, что максимальная газоотдача происходит в процессе добычи угля при разуплотнении массива. В природном состоянии углепородный массив характеризуется высокой газоносностью при практически закрытой проницаемости и чрезвычайно низкой газоотдаче. Эти наблюдения привели к следующим технологическим решениям.
Для проведения предварительной дегазации предлагается провести площадную подземную газификацию (выжигание) тонкого, нерабочего пласта (до 0.5 м), залегающего ниже продуктивной толщи, для инициирования гравитационной разгрузки вышезалегающего углепородного массива в выжженное пространство и создания, таким образом, искусственных каналов для дренажа газа к скважине и его откачивания на поверхности. Для осуществления сопутствующей дегазации рекомендуется бурение направленных скважин с поверхности земли в кровлю разрабатываемого угольного пласта навстречу подвиганию лавы для создания дополнительного дренажного скважинного коллектора, в который будет поступать газ из выемочного пространства в процессе разуплотнения структуры угля и породы.
Предварительные расчеты показывают, что окупаемость затрат на внедрение технологии предварительной дегазации происходит через 1-2 года, а сопутствующей дегазации — от одной недели до нескольких месяцев. Дополнительными эффектами является возможность строительства новых шахт и лав с безопасной работой горняков в них, увеличение производственных нагрузок для добычи угля на опасных по газу старых действующих шахтах, которые уже невозможно перестроить и модернизировать.
В процессе использования данных технологий дегазация будет происходить не только в угольных пластах, но и во всей газонасыщенной углепородной толще.
Запасы шахтного метана
В разных источниках приводятся противоречивые данные о ресурсах шахтного метана в Украине. В частности, по оценкам американских геологов, они составляют около 12 трлн куб м, тогда как большинство украинских специалистов оценивают их скромнее — 2.5-3 трлн куб м. По словам И.Карпа, завышенные оценки американцев объясняются особенностями их методики — для определения содержания метана на площади предполагаемой добычи бурится несколько скважин, причем недалеко друг от друга, определяется газоносность угля на данном участке, а затем полученные результаты экстраполируются на всю площадь. Для оценки украинских запасов нужна другая методика, предполагающая равномерную закладку пробных скважин по всей площади, поскольку в разных местах содержание метана и мощность пластов угля могут сильно различаться.
"В любом случае, даже при пессимистических вариантах оценки запасов, если степень извлечения шахтного метана составит хотя бы 20-25%, это уже огромные объемы", — отметил И.Карп.
Что мешает развитию отрасли
В целом возможности углеметановых месторождений еще недостаточно изучены с геологической точки зрения. И.Карп считает это основным препятствием для развития отрасли — известно, что метан угольных пластов в Украине добывать можно, нет ясности — где именно. Точнее, насколько экономически обоснованными будут бурение скважины и добыча в том или ином месте.
Что касается поточной добычи, то до недавнего времени несколько компаний реализовывало проекты в этом направлении. Все они были заморожены в связи с принятием нового Налогового кодекса. С 1.07.12 г. была введена ставка на добычу метана в размере 20% затрат, что сделало подобные проекты нерентабельными. Для сравнения — для угля эта ставка составляет 0.4%. По мнению генерального директора ГРГП "Донецкгеология" Николая Жикаляка, ставка для шахтного метана была введена без учета того, что его добыча имеет, кроме энергетической, еще и экологическую составляющую, а также обеспечивает промышленную безопасность.
С этим мнением согласен и Б.Лелик. "Для решения вопросов безопасности добычи угля, рационального извлечения и использования метана, и тем самым уменьшения выбросов ценного продукта в атмосферу, нужны комплексные решения, направленные на модернизацию шахт, дегазацию и утилизацию добытого газа, — считает эксперт. — Задача государства состоит в том, чтобы открыть дорогу в отрасль частному капиталу, инвестициям и установить жесткие правила по безопасности угледобычи. Кроме этого, параллельно необходимо решать вопросы технического перевооружения отрасли современными мобильными буровыми установками, навигационным оборудованием, насосными агрегатами и другими приспособлениями".
Стоит добавить, что за все время независимости в Украине принято около тридцати разных постановлений, касающихся добычи шахтного метана, но все они выполнялись лишь частично, равно как и требования законов "Об альтернативных видах топлива"иО газе (метане) угольных месторождений".
Таким образом, Украина сейчас теряет значимый ресурс для обеспечения энергетической безопасности. "Я вижу, что зависимость от импортного газа можно существенно преодолеть, увеличив добычу собственного газа, которая может превышать импорт где-то с 2020-2022 гг. Для этого надо развивать добычу всех ресурсов — природного газа, газа шельфовых месторождений, газа плотных песчаников и метана угольных месторождений", — говорит Н.Жикаляк. В гораздо меньшей степени интересен сланцевый газ, перспективы добычи которого многим экспертам представляются весьма туманными. "У метана угольных месторождений перспективы более реальные, — считает специалист, — но его нужно осваивать комплексно и поэтапно, что предполагает дегазационную подготовку шахтных полей и другие комплексные меры".
