А.В.Шестопалов - Скважинная добыча газообразного метана из газонепроницаемых угольных пластов

Аннотация

В данной статье описывается добыча метана через скважины, пробуренные с дневной поверхности

Настоящая статья посвящена вопросам добычи угольного метана через скважины, пробуренные с дневной поверхности. Это сейчас актуально, так как многие ученые не верят, что из неразгруженных угольных пластов возможна промысловая добыча метана, американские газовые компании (например, «Enron») считают «жуликами», а российские газовые компании осуждают за то, что те не подпускают (не приглашают, не прислушиваются к прорвавшимся самостоятельно) ученых-угольщиков к проекту Метан Кузбасса. Последнее (то, что не подпускают) очень радует автора, который 20 лет уже в аппозиции общепринятому научному мнению в вопросах угольного метана и дает автору надежду еще при жизни получить подтверждение правильности своего подхода к раскрытию ноу-хау американской технологии, пусть при помощи компаний ОАО Востокгазпром (Россия) и Shlumberge (США).

Из электронных средств массовой информации (СМИ), например, известно следующее (в скобках приводятся дополнения и комментарии автора с пометкой перед текстом «Sh:»). 03.08.1999 [8, 9]. РАО «Газпром» совместно с властями Кемеровской области и предприятием «Метан Кузбасса» решило начать производство газа (угольного метана) в Кузбассе. Новая компания получит название «Кузбассгазпром». Соответствующие их службы (специалисты) придерживаются мнения, что «в угольных пластах газ заключен, как в губке и чтобы извлечь его, нужно закачивать под землю воду или воздух». (Sh: Так как все будут делать американцы, то это и другие возможные ошибочные мнения российских специалистов-газовщиков, в том числе и о формах содержания метана в угле, не опасны для проекта). По оценкам этих специалистов, потенциальные запасы этого «природного» газа (угольного метана) в Кемеровской области составляют 13 трлн. м3, что вполне сравнимо с запасами крупнейших газовых месторождений Ямала и Надыма, главных кладовых «Газпрома» (Sh: В действительности метана должно быть на порядок больше, так как расчеты велись по природной газоносности, удастся ли извлечь столько - это отдельный вопрос и зависит он от «агрессивности» технологии, т.е. размеров каверн и др.) 10.05.2001 [10]. Игнорируя иркутский газовый проект, китайцы заигрывают с «Газпромом» на Алтае ... (Sh: Ответ на вопрос «почему Востокгазпром решил добывать угольный метан?» - возможность продавать и, следовательно, деньги). 06.02.2002 [11]. Правление ОАО «Газпром» утвердило технико-экономическое обоснование (ТЭО) и объемы финансирования на 2002-2003 гг. проекта «Метан Кузбасса». ТЭО разработано компанией «Промгаз». Планируется, что в 2002 году будут пробурены три куста экспериментальных скважин на Талдинской и Нарыкско-Осташкинской площадях (Ерунаковский угольный район, Восточный Кузбасс). Для бурения скважин будет использоваться оборудование и технология американской компании «Shlumberge». Стоимость работ на 2002 год оценивается в 12 млн. долл. (США), на 2003 год - в 22 млн. долл. Через 10-15 лет в Кузбассе в рамках реализации этого проекта предполагается добывать 3-5 млрд. м3 метана в год. Общая стоимость проекта «Метан Кузбасса» оценивается более чем в 500 млн. долл. Недавно неподалеку от Междуреченска началось бурение первой пилотной геологопромысловой скважины. Томь-Усинский углегазовый район, наряду с Ерунаковским, специалисты считают одним из самых перспективных. О том, что в это время делают ученые-угольщики, СМИ молчат. Автору достоверно известно стало только следующее и то только потому, что он работает в Институте проблем комплексного освоения недр (ИПКОН РАН). 12.04.2001 [12]. В отчетном докладе директора ИПКОН РАН (г.Москва) академика Трубецкого К.Н. было озвучено «важнейшее достижение» института в 2000 году. Автором важнейшего достижения за отчетный год является Айруни А.Т. со следующей формулировкой. «Завершен цикл фундаментальных исследований по созданию основ и методов решения проблем метана угольных пластов. Установлены природа и закономерности связи метана с угольным веществом, зависимости генерации и локализации метана в угленосных отложениях от геолого-генетических и тектонофизических условий, обоснованы перспективы и методы эффективной попутной и промысловой добычи угольного метана. Результаты имеют определяющее значение для становления и развития новой отрасли топливно-энергетического комплекса - добычи природного газа из угленосных месторождений».

Кто читал его монографии, например [13], тот знает, что исследования, выполненные под его научным руководством, основаны на устаревших представлениях об угольных пластах на больших глубинах (ниже зоны газового выветривания). Автор имел возможность наблюдать за этими исследованиями последние 20 лет, работая с Айруни А.Т. в одной лаборатории. Он не пытается опровергать новые представления о том, что угольные пласты имеют нулевую природную газопроницаемость в режиме фильтрации, доказанные, например, в работе [14] и ничем не обосновывает свои ошибочные. Он использует современный термин «генерация» метана, но без привязки к скорости протекания этого процесса. Термодинамическое разложение ГУГРа (твердого углегазового раствора), в его терминах «генерация» метана - это очень медленный процесс. Это, во-первых. А во-вторых, на больших глубинах, до появления горной выработки (образования поверхности обнажения), угольный пласт - монолит. ТУГР, о котором он пишет - это молекулярный твердый раствор, т.е. молекула метана существует не по частям, а в целом виде. Следовательно, молекула метана занимает пространство размером с молекулу метана. Если даже представить, что уголь это сплошные молекулярные поры, то нужно помнить, что стенки этих пор не проницаемы в режиме фильтрации. Природных трещин на больших глубинах нет, а техногенные трещины могут собрать столько метана, сколько молекулярных пор они вскроют за время существования горной выработки. А это бесконечно мало по сравнению с наблюдаемыми дебитами. Таких количеств метана явно не достаточно, чтобы этими представлениями оперировать при обсуждении промысловой добычи угольного метана. А в первом случае, явно не достаточно скорости (темпа) генерации метана.Айруни А.Т. ученик академика Скочинского А.А. (со слов самого Айруни А.Т.), признанный лидер в области угольного метана (со слов Трубецкого К.Н.). Автор согласен, что «лидер», но традиционных общепринятых представлений старой школы, а новой в России нет. Все, кто мог бы ее составить, ушли в связи с известными событиями (в банки, на таможню, …, в торговлю и т.п.). Автор далек от мысли, что в ОАО «Востокгазпром» осознают несостоятельность существующей школы и поэтому не интересуются знаниями ученых-угольщиков, или вообще там понимают что-нибудь в вопросах угольного метана. Но ситуация складывается благоприятно – ученых-угольщиков к реализации проекта «Метан Кузбасса» пока не допускают. И поэтому «дело может сдвинуться с мертвой точки». То, что заказчиков работ в Кузбассе не интересует мнение угольщиков, наверное, может подтвердить Сластунов С.В. (МГГУ, г.Москва), так как он говорил об этом в своем докладе на предыдущей и настоящей «Неделе горняка».И не только Сластунов С.В. и не только специалисты по угольному метану. Например, специалисты по СГД (скважинной гидродобыче) а, в частности, участник настоящего симпозиума Бабичев Н.И. (ЗАО НПЦ «Геотехнология», г.Москва). Из доклада которого стало известно, что ОАО «Востокгазпром» отказался от услуг ЗАО НПЦ «Геотехнология», т.е. даже от услуг отечественного специализированного предприятия, имеющего опыт производства таких работ в бассейне Сан-Хуан (США, штат Нью-Мексико). Для автора стало открытием, что еще в 1993г. в НПЦ «Геотехнология» обращалась фирма «Ресурс-Девелопмент» (США) по вопросу создания подземных полостей вокруг скважин в угольном пласте метровой мощности на глубине 1000м. И что удивительно, если автор правильно понял докладчика, при помощи российского оборудования (каких-то гидроэлеваторов и мониторов собственной конструкции НПЦ). Заказанные американцами работы были выполнены в течение года на 5 скважинах, выведенных из добычи из-за падения дебита. В результате проведенных работ дебит скважин возрос в 4-6 раз, по сравнению с первоначальным. Возникает вопрос - кто научил американцев добывать метан из угольных пластов? Канадцы или, может, россияне? Похоже, к проекту «Метан Кузбасса» вообще никого не подпускают (не только угольщиков), и это правильно. ОАО «Востокгазпром» платит деньги, а американцы придут, сделают. Сделают так, как они сделали у себя в угольном бассейне Сан-Хуан и других угольных бассейнах. То есть – с тем же «разбросом» в дебитах (процентным соотношением) работающих и не работающих скважин, о котором говорил, критикуя проект «Метан Кузбасса», в своем пленарном докладе на настоящем симпозиуме член-корреспондент Пучков Л.А. (МГГУ). Но те скважины, которые окажутся эффективными, «снимут по десять природных газоносностей», о чем говорил, как признаке чисто газового месторождения, в своем докладе на настоящем симпозиуме Сластунов С.В., и окупят с лихвой все затраты. А возможно и не окупят, так как в России будут не те масштабы объемов работ по бурению, что в Сан-Хуане. Но если даже хоть одна скважина даст аномально большие значения дебита, автор будет праздновать очередную победу своей интерпретации механизма «газовыделения из неразгруженных (газонепроницаемых) угольных пластов» [1-7]. Вообще, таких подтверждений существует уже столько, сколько в мире было зарегестрировано случаев аномальных скважин. Столько, случайно открытых, чисто газовых месторождений в разных угольных бассейнах, как бы быть не может. Но для Пучкова Л.А и др. – это не аргумент. Они предпочитают считать сколько скважин было с низким дебитом, т.е. таких как у МГГУ все. То, что эффективные скважины не вскрывают газовые месторождения угольного метана, а эффективность зависит от параметров технологии, автору ясно и сегодня без работ в Кузбассе, но научная общественность этот факт не желает замечать. Автор считает, что если есть аномалия, которая не может быть объяснена в рамках традиционных представлений, то эти представления нужно похоронить. Возможно, не пришло то время.

Раздражает информационный вакуум вокруг технологии США (русский вариант названия «кавернообразования», «НГРП в режиме кавитации» и т.п.) в их американском понимании или хотя бы в их интерпретации предоставляемой российским специалистам (очевидцам). Автор просит всех кто видел технологию в работе или располагает информацией, в т.ч. подаренной (исклюзивной как, например, у одного ученого из ИПКОН РАН, пожелавшего остаться неизвестным, смотреть, читать пожалуйста, а копировать и ссылаться нельзя), о технологии «кавитации» (США, по другим источникам Канады), опубликовать свои рассказы. Вопрос, было направленное гидрорасчленение пластов (НГРП) у американцев или не было, остается открытым. Зачем НГРП, т.е. воздействие из скважины в массив, когда «cevety» по-американски, а по-русски «полость», работает наоборот. Вызывает воздействие из пласта (массива) в скважину. Трещины от НГРП, регистрируемые горными работами и описанные в научных трудах МГГУ, не могут являться прямым результатом действия рабочей жидкости на пласт. Если бы НГРП раскрывало природные трещины, как об этом говорят и пишут коллеги из МГГУ, тогда бы они (трещины) были бы не только вертикальными простирающимися от кровли к почве по нормали к напластованию, а какими угодно. Автор считает, что горными работами регистрируются техногенные трещины саморазрушения, образующиеся вокруг скважины при ее бурении, в которые, затем уже, при НГРП попадает рабочая жидкость, нагнетаемая с песком и т.п. как бы для того, чтобы трещины НГРП не схлопывались. Какие есть основания считать, что трещины без песка хуже фильтруют (пропускают) газ, чем с песком? Зачем американцам увлажнять пласт и тем самым ухудшать его способность к хрупкому саморазрушению (использовать эффект Ребиндера)? Ведь они же полость создают специально для того, чтобы активизировать хрупкое саморазрушение в окрестности поверхности обнажения! Больше ни для чего полость не нужна. Или американцы дурачат наши ученые делегации? Показывают оборудование для гидровымыва полостей, а называют его оборудованием для гидрорасчленения. Или вообще, технологию создания полостей они своровали у Бабичева Н.И. и теперь упорно почти 10 лет скрывают факт ее использования? Уважаемые коллеги, прошу поделиться информацией. Если обсуждаемые вопросы не для открытой печати, прошу мне написать по адресу sinergo@mail.ru.

Парадокс «газовыделение из газонепроницаемого», содержащийся в названии настоящей статьи - это не опечатка. Традиционные представления о том, что ископаемые угольные пласты газопроницаемы, справедливо только для небольших глубин разработки. Эти глубины можно приблизительно ограничить зоной газового выветривания. «Приблизительно» потому, что между «малыми» и «большими» глубинами существует переходная зона и граница зоны газового выветривания не есть прямая линия. Зона газового выветривания образовалась благодаря наличию дневной поверхности, которая, подобно поверхности обнажения в горной выработке, порождает процесс разупрочнения в виде тектонических геологических. Из-за отсутствия поверхности обнажения, объемно сжатому горному массиву просто некуда деформироваться и предполагать, что в нем есть природные трещины, нет никаких оснований. Однако, из опыта ведения горных работ известно, что трещины существуют как на малых, так и на больших глубинах и рудничные газы выделяются в горные выработки не только ниже зоны газового выветривания, но и в переходной зоне между малыми и большими глубинами и даже на глубине погреба и просто из земли на дневной поверхности.