CC BY
91
4. Пучков Л.А., Сластунов С.В., Федунец Б.И. Перспективы добычи метана в Печорском угольном бассейне. М., изд-во МГГУ, 2004, с.-557.
5. Оценка запасов нетрадиционного углеводородного сырья в угленосных отложениях Печорского бассейна и перспективы его промышленного извлечения и утилизации (заключительный): Отчёт о НИР / ПечорНИИпроект, отв. исп. Д.Е. Разварин - Воркута, 1993, 107 с.
6. Разработать и внедрить способы и средства повышения эффективности газоуправления средствами дегазации и проветривания для высокопроизводительных выемочных участков: Отчёт о НИР / ПечорНИИпроект, рук. Горенок А.К., Бессонов Ю.Н., Воркута,1991, с. - 302.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------
Савенко Людмила Васильева - вед. научный сотрудник, кандидат технических наук,
Шилов Анатолий Алексеевич - вед. научный сотрудник, кандидат технических наук,
Дерновая Елена Анатольевна - научный сотрудник,
Московский государственный горный университет.
УДК 622.411.33:533.17 Г.К. Карасев
АНАЛИТИЧЕСКИЙ ДОКЛАД ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОЦЕНКИ РЕСУРСОВ УГОЛЬНОГО МЕТАНА ПО БАССЕЙНАМ И МЕСТОРОЖДЕНИЯМ РОССИИ
заданию Министерства природных ресурсов РФ в 2004-
© Г.К. Карасев, 2007
2006 годах институтом ВНИГРИуголь в содружестве с научноисследовательскими и производственными организациями была выполнена работа по оценке ресурсов угольного метана, как альтернативного источника энергии, включающая установление горногеологических факторов, определяющих эффективную добычу угольного метана, разработку типизации газоугольных месторождений России, методические рекомендации по оценке ресурсов угольного метана и оценку ресурсов
В 2005 году разработаны и согласованы с МПР России «Методические рекомендации по количественной оценке ресурсного потенциала угольного метана», в которых излагаются геологические основы изучения и количественной оценки ресурсов метана угольных месторождений, горно-геологические факторы, определяющие газосодержание, газоотдачу угольных пластов и эффективную добычу угольного метана, приводится типизация газоугольных месторождений России и методические вопросы оценки ресурсов угольного метана.
К числу горно-геологических факторов отнесены: степень метаморфизма угля и катагенеза вмещающих пород; физикомеханические свойства углей и пород, их метаноносность, газовое давление и газопроницаемость; вид газовых скоплений (в сорбированном и свободном состоянии в угольных пластах и вмещающих породах; в свободном состоянии - в газовых ловушках), геологическое строение объекта: структура, тектоника, природная трещиноватость, глубина залегания; гидрогеологические условия; размеры и степень деформации угленосных отложений в зоне влияния горных выработок.
Общая схема оценки угольного метана, принятая в методическом руководстве, следующая: согласно типизации определяется целесообразностью оценки ресурсов угольного метана на объекте; исключаются зоны пониженной газоносности по глубине и марочному составу углей, производится разбивка угольных пластов на погоризонтные блоки по величине газоносности; по каждому горизонту устанавливается средняя величина газоносности; произведение оцененных ресурсов углей по горизонту на среднюю газоносность (определяемую по кривым нарастания газоносности), дает величину ресурсов угольного метана по горизонту, пластам, участкам, шахтному полю.
На участках, где угольный метан находится в свободном состоянии в газовых ловушках, оценка ресурсов метана производится объемным методом, используемым при оценке ресурсов природных газов. Оценка ресурсов метана во флюидоактивных зонах проводится с учетом геометрической формы и размеров зоны.
Оценка ресурсов угольного метана в выработанных пространствах и горных отводах ликвидированных, но не затопленных шахт производится по объему вынутого угля, породы и угля, оставшегося в неотработанных угольных пластах.
Рекомендации содержат предложения по оформлению результатов оценки, экономическому обоснованию затрат на добычу метана и постановку ресурсов метана на государственный учет.
Объектами оценки ресурсов угольного метана являлись: действующие, строящиеся и закрытые шахты, разведанные, резервные, перспективные и прочие участки, месторождения, бассейны России, учтенные в Госбалансе, и площади с оцененными ресурсами углей.
Основная особенность оценки ресурсов метана в 2006 году заключалась в необходимости разделения общих ресурсов метана, оцененных в 1990 году по старым (1988 г.) кондициям углей, на кондиционные и некондиционные ресурсы метана в связи с переоценкой ресурсов углей в 1998 году (рис. 1).
Кондиционные прогнозные ресурсы угольного метана (согласно методическим рекомендациям 2006 г.) - объемы метана в газоугольных пластах, кондиционных по мощности и качественными показателями углей, с газоносностью свыше 10 м3/т.
Некондиционные ресурсы угольного метана в угольных пластах - объемы метана в газоугольных пластах хотя и с газоносностью более 10 м3/т, но не соответствующие кондициям
330
______________1988 г_______________
Углегаэовые пласты более 0,5м и пропласткн, оцененные на содержание ресурсов метана на 1.01.88 г
1998 г_______________
< угольных пластов по оценке на 1.01:98 г. мощностью более 0,7 и
РДУРСЫ
КОНЛНЦНОН некондиин
ных онных в
рабочих нерабочих
пластах пластах
мощность (<0.7 м) и
ю более пропластк
0.7 м ах
2006 г__________________________________
Общие ресурсы метана, как сумма а рабочих, нерабочих пластах и пропластках
Егам * 0ікжл+Рг^-*^2кона ^ Рконд 0г = (Зн/«* ^-Робш * ^Оиид + ^Рнаонл
(>0,7 м) (0,5-0,7м) (>0,7) (<0,7) +Рн/кжд' ^ +С?І№Ш' X
Рис. 1. Принципиальная схема общей оценки ресурсов угольного метана в 2006 году с выделением кондиционных ресурсов угольного метана на основе оценки ресурсов углей мощностью более 0,7 м (на 1.01.98) с учетом некондиционных ресурсов метана в нерабочих угольных пластах и пропластках мощностью менее 0,5 м, оцененных но метану на 01.01.1989 г. (на примере участка в Печорском бассейне)
по мощности, зольности, глубине залегания и другим показателям оценки ресурсов углей 1998 года.
Некоторые бассейны и месторождения были исключены из оценки потенциальных ресурсов метана из-за низкой газоносности, слабой изученности, большой глубины залегания, небольших ресурсов угля.
В 2006 году специалистами института ВНИГРИуголь, в соответствии с требованиями упомянутых рекомендаций, произведена оценка ресурсов угольного метана в Кузнецком, Печорском, Южно-Якутском, Буреинском, Зырянском, Улугхемском, Тунгусском, Ленском, Таймырском, Горловском, Минусинском газоугольных бассейнах, Восточном Донбассе, на Апсатском месторождении, более чем по 300 объектам.
По результатам оценки ресурсов угольного метана составлена сводка данных по ресурсам угольного метана, содержащая сведения о геологических условиях газоносности, качестве и количестве запасов и ресурсов углей, интервалах оценки ресурсов метана по глубине, количестве ресурсов метана в запасах углей, учтенных в Госбалансе на 01.01.05 г; количестве ресурсов угольного метана по площадям с кондиционными ресурсами углей, принятыми по состоянию на 01.01.2003 г. и количестве некондиционных ресурсов метана в нерабочих угольных пластах и пропластках, а также сведения о скоплениях свободных газов в угленосных отложениях и плотности угольного метана в млрд. м3/км2.
Общее количество оцененных ресурсов по газоугольным бассейнам России - 51893 млрд. м3, в т.ч. (рис. 2).
- ресурсы метана в запасах углей, учтенных Госбалансом на 01.01.2005 - 975 млрд. м3;
- ресурсы метана по площадям с прогнозными ресурсами углей
- 50786 млрд. м3, в том числе по площадям с кондиционными ресурсами углей, принятыми по состоянию на 01.01.2003 г - 22109
млрд. м3;
- ресурсы метана в скоплениях свободных газов в угленосных отложениях - 132 млрд. м3.
Общие ресурсы угольного метана по наиболее крупным изученным и освоенным бассейнам:
Кузнецкий бассейн - 13600 млрд. м3, в т.ч. по объектам с запасами углей, учтенных в Госбалансе - 753 млрд. м3, по площадям с кондиционными ресурсами углей - 7811 млрд. м3.
332
Ана<>ырскс \ той (Ящ
51893
пор<1ж\)ет
(аичатки
Зырянский
к )мсукчинск(Ы
| ямцроаь
Таймырский
Москм
)жно-Якутс1
и-сптролчН-ним \( 'ахилии а
ГврбшастоОго&жиш
'жПИН1ЦХ)Ь
урсинский I
ш ШУ/Л
\'аяио-Пчрти 1,1>1,к(ч
МКЯ') - 'УЛряахи-тглк
Всего угольного метана по России, млрд. м‘
Свободный 132 975 Ресурсы УВГ
в запасах угля
ресурсы УВ1
4-псрспегтмвиые с учетом внедрения новых технологий \ Кучнецки\!
А. Бассейны-1 игаиты по ресурсам метана Б. Газоугольные бассейныМину Комдяивюяиыс ресурсы ыстмд. И месторождения V И
Коилициоииыс ресурсы мстаиа, млрд к
Иасмдпаюним ресурсы м
ВЛДДНВОСТО!
УгловскиО
Обшис ресурсы УВГ в бассейне, млрд м’
© Партиюнский Поогортмемское
Рис. 2. Прогнозные ресурсы угольного метана в газоугольных бассейнах и месторождениях России (ВНИГРИуголь)
Печорский бассейн - 2036 млрд. м3, в т.ч. по объектам с запасами углей, учтенными в Госбалансе - 127 млрд. м3, по площадям с кондиционными ресурсами углей - 1092 млрд. м3.
По крупным, слабо изученным бассейнам:
Тунгусский бассейн - 18173 млрд. м3, в т.ч. по площадям с кондиционными ресурсами углей - 9457 млрд. м3
Ленский бассейн - 12734 млрд. м3 в т.ч. по площадям с кондиционными ресурсами углей - 1728 млрд. м3 (рис. 3).
Таймырский бассейн - 2855 млрд. м3 в т.ч. по площадям с кондиционными ресурсами углей - 987 млрд. м3
Общие ресурсы метана по бассейнам: Южно-Якутскому - 789, Буреинскому - 109, Зырянскому - 929, Восточному Донбассу - 130, Улугхемскому - 257, Партизанскому - 24, Горловскому - 97, Минусинскому - 105 млрд. м3. По Апсатскому месторождению 55 млрд. м3 в угольных пластах и 130 млрд. м3 в угленосных отложениях. Содержащие ресурсы от 100 млрд. трлн. м3.
Распределение ресурсов метана, как и ресурсов углей, по площади страны крайне неравномерно. В Европейской части страны в число бассейнов-гигантов входит только Печорский бассейн с ресурсами порядка 2 трлн. м3; Восточный Донбасс содержит всего 130 млрд. м3 суммарных ресурсов угольного метана, из них только 79 млрд. м3 являются кондиционными, в т.ч. в запасах углей - 42 млрд. м3, в ресурсах углей - 37 млрд. м3.
В Сибири находятся крупнейшие в мире газоугольные бассейны Тунгусский, Кузнецкий, Ленский, Таймырский, обладающие ресурсами 47 трлн. м3 угольного метана, т.е. порядка 90 % общих ресурсов угольного метана России.
Южно-Якутский бассейн содержит порядка 0,8 трлн. м3 угольного метана, но из-за низкой степени метаморфизма углей и их неглубокого залегания, бассейн не может рассматриваться как серьезный потенциальный поставщик угольного метана в другие регионы страны.
К числу бассейнов, богатых по ресурсам и запасам углей, но не обладающих большими ресурсами угольного метана, следует назвать Канско-Ачинский и Горловский бассейны.
Остальные газоугольные бассейны (Буреинский, Минусинский, Партизанский), каждый из которых располагает ресурсами порядка 100 млрд. м3 метана и менее, представляют интерес
А.Распределение прогнозных ресурсов метана, млрд.м3
1 - юрско-меловые продуктивные отложения; 2 - основные разломы; 3 - границы угленосных районов; 4 - основные месторождения Угпеноажрайсж (римские цифры в кружочках} X- Яхугасо-Кан-галассхий, ф - Нижнє-Адлансхий. (Щ) - Сакгарсхий, © - Витой-схнй. © - Жигансхий, Бугіуно<ий.@)-Оленекс»оЛ.@)-Анаба-ро-ХдтангооЛ. 5-марка-углей
Основные месторождения: 1 - Кангаласское, 2 - Хдлчагайское,
3 - Лжебарики-Хайское, 4 - Сангарское, 5 - Белогораюе
Всего прогнозных ресурсов метана по бассейну, млрд.м
Прогнозные ресурсы метана в кондиционных угольных пластах, млрд.м3 Прогнозные ресурсы метана в некондиционных угольных пластах, млрд.м3
Ресурсы метана в пропластках, млрд.м3
Б.Ориентировочное распределение ресурсов метана в бассейне
„ 800 3
Ё. 700
785
ш
да-ІІ
...
дом
ш
ш
ж
12000
10000
460
3
І
К
&
■и
3
в
1С
с
300 600 1800
По глубинам от поверхности,
д-г гж-ос
По маркам угля
<18 18- >35
« 35
По углам падения
1 2 3
Гр Ф Ф По группе сложности
Рис. 3. Ресурсный потенциал угольного метана Ленского бассейна
для регионального газоснабжения близко расположенных малонаселенных пунктов, и тех, которые примыкают к железным дорогам.
По полученным данным о ресурсах, плотности ресурсов, другим благоприятным горно-геологическим и технологическим условиям по основным газоугольным бассейнам страны, выделены участки для первоочередной опытной промысловой добычи метана.
В первую очередь рекомендуется начать опытную промысловую добычу угольного метана по 30 наиболее инвестиционно привлекательным участкам, выделенным в основных бассейнах страны Кузнецком, Печорском бассейнам, Восточном Донбассе и Апсат-ском месторождении в Забайкалье. На этих объектах следует испытывать различные технологии промысловой добычи метана, такие как гидроразрыв, гидро-акустичес-кое воздействие и другие отечественные и зарубежные методы.
Основное количество инвестиционно привлекательных для лицензирования площадей выбрано в Ерунаковском районе (На-рыкско-Осташкинская, Талдинская и Соколовская), в Томь-Усинском (Распадская, Тутуясско - Ольжерасская, Томская) в Кузнецком бассейне с ресурсами от 100 до 900 млрд. м3 и плотностью ресурсов 1,2-3,0 млрд. м3/км2 (рис. 4).
В Печорском бассейне - наиболее привлекательна Воркутская и Воргашорская площади с ресурсами метана от 200 до 300 млрд. м3 и плотностью ресурсов 0,35-0,75 млрд. м3/км2.
Целесообразно осваивать Норильскую площадь в Тунгусском бассейне с ресурсами 56 млрд. м3 и плотностью ресурсов 0,5 млрд. м3/км2.
Из Забайкальской группы месторождений наиболее инвестиционно привлекательно выглядит Апсатское месторождение с наиболее высоким коэффициентом угленосности, с ресурсами 180 млрд. м3, в т.ч. 55 млрд. м3 в угольных пластах с плотностью 0,82 млрд. м3/км2 на ограниченной по размерам площади, расположенное вблизи от железнодорожной магистрали. Апсатское месторождение может стать примером первоочередной опытноэкспериментальной базы освоения углеметановых месторождений Восточной Сибири.
В Восточном Донбассе наиболее привлекательна Краснодонецкая площадь с ресурсами метана более 2 млрд.м3 и плотностью 0,06 млрд. м3/км2, обладающая низкими показателями
\у~,\\ I ^\г
Рис. 4.1. Схема расположения первоочередных объектов для опытной промысловой добычи метана в Ерунаковском районе Кузбасса:
1 - граница геолого-экономи-ческого района; 2 - контуры приоритетных объектов
Рис. 4.2. Схема расположения приоритетных объектов для лицензирования и опытной промысловой добычи метана в Томь-Усинском районе Кузбасса: 1 - граница геолого-эконо-мического района; 2 - ориентировочные контуры площадей
Рис. 4.3. Схема расположения приоритетных объектов для лицензирования и опытной промысловой добычи метана в на Борисовской площади в Салтымаков-ском районе Кузбасса: 1 - четвертичная система, аллювиальные нерасчленённые отложения; 2 - юрская система, нижний и верхний отделы; 3 - верхний отдел, Еру-наковская подсерия; 4 - верхний отдел. Ильинская подсерия; 5 - нижняя граница юрских отложений; 6 - тектонические нарушения; 7 - граница Салтымаковского геолого-экономического района; 8 - выходы пластов угля
Рис. 4.4. Схема расположения приоритетных объектов для лицензирования и опытной промысловой добычи метана в Воркутинском районе Печорского бассейна: 1 - граница геолого-экономического района; 2- контуры приоритетных объектов
Рис. 4.5. Схема расположения приоритетных объектов для лицензирования опытной промысловой добычи метана в Краснодонецком районе Восточного Донбасса
по ресурсам метана, но высокой степенью востребования для нужд региона. Сейчас остро стоит проблема замены, хотя бы части газа, поступающего из северных районов, угольным метаном Восточного Донбасса в южных районах России, куда газ поступает за тысячи километров из Сибири и Южного Урала, а уголь из Кузбасса.
В результате ликвидации затопления ряда шахт безвозвратно потеряны десятки миллионов м3 высококачественного метана, находившегося в свободном состоянии, который можно было бы откачивать через обычные дренажные скважины и использовать на любых, даже передвижных газогенераторных станциях, для получения электроэнергии на протяжении многих лет, как это делается в США, Германии, Австралии, где на отдельных ликвидированных шахтах добыча продолжается свыше 20 лет.
До настоящего времени на общегосударственном уровне не определена и не оценена потребность в ресурсах угольного метана.
В США с конца прошлого столетия проводился поиск наиболее благоприятных объектов по газодобываемости, способной конкурировать с добычей природного газа, с использованием колоссального объема буровых работ. Только в бассейне Сан-Хуан было пробурено 17 тысяч скважин, из которых лишь 2,5 тыс. скважин являются добывающими. В результате проведенных работ была выделена площадь, составляющая всего 6% от площади бассейна, на которой 600 скважин дают 60 % от всего добываемого в бассейне метана, при этом если средняя скважина дает 23 тыс. м3/сутки, то в уникальной зоне до 50-80 тыс. м3/сутки.
Значительные затраты на поиски аналогичных бассейнов ни в США, ни в других странах пока не привели к открытию бассейнов со столь эффективной газоотдачей угленосных отложений.
Из-за различия классификаций углей в СССР и США трудно проводить аналогии по предполагаемой газонасыщенности углей. В США выделяются классы углей: лигниты, суббитуминозные, битуминозные, которые делятся на подгруппы, трудно коррелируемые с марками углей наших ГОСТов.
В переводных источниках, как правило, группы и классы углей по классификации Л8ТМ Б388-64, где в основу положены показатели содержания углерода, выхода летучих, теплотворной способности. При этом угли соответствующие нашим маркам Д и Б классифицируются только по теплотворной способности и спекаемо-сти, что недостаточно для идентификации.
Но именно в бассейнах Сан-Хуан и Варриор имеются субби-туминозные и битуминозные платы.
В России месторождения, содержащие угли аналогичные суб-битуминозным и битуминозным углям (групп С и В), не опробуются на газоносность при проведении геолого-разве-дочных работ из-
за низкой газоносности (5-10 м3/т), а в США они являются газопродуктивными.
В Кузнецком и Печорском бассейнах только предпринимаются попытки изучить (с помощью нескольких тестовых скважин) газо-отдачу по наиболее перспективным площадям, установленным и выделенным по комплексу косвенных показателей.
Для дальнейшего развития работ по оценке ресурсного потенциала угольного метана следует выполнить следующие рекомендации по использованию результатов оценки:
- провести тестовые испытания скважин на газоотдачу и мета-нодобываемость угольных пластов и вмещающих пород в различных геологических условиях;
- провести специальные научные исследования и опытные работы по определению эффективности газоотдачи витринитовых низкометаморфизованных углей с невысокой газоносностью марок Д, Г;
- издать в 2007 году «Методические рекомендации по количественной оценке ресурсного потенциала угольного метана;
- разработать систему общегосударственного учета прогнозных ресурсов угольного метана с выделением объектов с приоритетными условиями для лицензирования;
- наиболее инвестиционно привлекательные участки и площади предложить на конкурсной основе для лицензирования, дальнейшей разведки и промысловой добычи.
Проведенная оценка ресурсов угольного метана должна повысить эффективность государственной политики по использованию недр за счет вовлечения альтернативного экологически чистого источника энергии, что позволит установить более рациональный топливный баланс в угледобывающих и примыкающих к ним районам.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------
Карасев Г. К. - ВНИГРИуголь.
-------------------------------------------- © В.В. Гурьянов, В. А. Бобин,
2007
УДК 622:331:817:34.81.931
