CC BY
17
2. ЕКОЛОГ1Я ДОВК1ЛЛЯ
УДК 502.[171+52]:550.8 Доц. В.Р. Хомин, канд. геол. наук;
проф. Б.Й. Маевський, д-р геол. наук; проф. Л.€. Шкща, д-р техн. наук; доц. Л.1. Челядин, д-р техн. наук - 1вано-Франмвський НТУ нафти i газу
ОСОБЛИВОСТ1 ЕКОЛОПЧНО1 БЕЗПЕКИ ГЕОЛОГ1ЧНОГО СЕРЕДОВИЩА ПРИ ПОШУКАХ I ВИДОБУТКУ СЛАНЦЕВОГО ГАЗУ
Проаналiзовано природу та особливост знаходження сланцевого газу в осадо-вих породах та еколопчно небезпечних процешв, як можуть вiдбуватися у геолопч-ному середовища зокрема пошкодження експлуатацiйних та шших колон у свердло-винах. Сланцевий газ е переважно розаяним газом, що приурочений до порово-тр> щинних порожнин, пов'язаних iз нашаруванням рiзних лiтологiчних рiзновидiв слан-цевих товщ. Найсприятливiшими для пошукiв сланцевого газу е породи з вираженою тонкою шаруватютю i сланцюватiстю. При цьому необхщно максимально рацюналь-но шдходити до вибору методiв i засобiв розвiдки та розробки родовищ сланцевого газу i враховувати важливе завдання - попередження рiзного роду деформацш як ма-сиву прських порiд, так i колон свердловин для максимального збереження еколопчно! рiвноваги геолопчного середовища.
Ключовг слова: еколопчна безпека, порода-колектор, перспективи газоноснос-тi, деформаци масиву порiд, герметичшсть колон свердловин.
На сьогодш у свт значну увагу придшяють проблем! видобутку нет-радицшного газу 1з сланцевих товщ, так званого сланцевого газу. За останш роки з'явились окрем1 публжацп та численш повщомлення щодо ресуршв сланцевого газу, що визначаються у трильйонах куб1чних метр1в на територп США, Свропи, 1 зокрема на територп Укра!ни. Вщповщно до опублжованих даних Свропейського центру з питань безпеки енергетики 1 ресуршв (ЕИ-СЕЯ8), ресурси сланцевого газу у Сврот становлять понад 17,67 трлн м3 [1].
Остантм часом з'явилось багато р1зних повщомлень, в яких високо оцшюються перспективи видобутку сланцевого газу з бпумтозних сланцевих товщ нафтогазоносних репотв Укра!ни. Дедал1 часпше поширюеться думка, що цю проблему можна частково виршити шляхом використання ме-нЫтових сланщв Карпат, з якими школи бездоказово пов'язують велик! запаси сланцевого газу.
Пошуки, розвщка та видобуток сланцевого газу в Укра!т, як 1 в Свропи ускладнюються багатьма чинниками, головними з яких е те, що поклади сланцевого газу як на територп Укра!ни, так 1 в Сврот загалом, майже не дослщжет та не вивчеш, 1 те, що, враховуючи щшьшсть населення Свропи, пор1вняно з територ1ею США, особливе значення набувають проблеми еколопчно! безпеки геолопчного середовища, пов'язаш зокрема з використанням х1м1чних реагенпв у технологи пдророзриву пласта, що може призвести до забруднення тдземних вод 1 джерел водопостачання. Окр1м цього, необхщно зауважити 1 звернути увагу на те, що територп США, де штенсивно видобу-вають сланцевий газ, дотепер були майже не пробуреш, а на територп Украши, особливо в Захщноукрашському нафтогазоносному регюш та Передкар-
патл зокрема, пробурено тис^ свердловин рiзноl глибини i з неоднаковим ступенем герметичносп обсадних колон.
Тому необхiдно використовувати системний шдхщ до комплексу дос-лiджень з пошуюв, розвiдки та розробки покладiв сланцевого газу, який повинен мати так! основш етапи: геологiчна складова, складова еколопчно! без-пеки та технiко-економiчна складова. Саме у такому порядку необхщно ран-жувати за важливiстю та розглядати вказанi складовi пiд час вщкриття та роз-роблення покладiв сланцевого газу. Причому тiльки тсля отримання дос-татньо надiйних та достовiрних доказiв обгрунтування перспектив нафтогазо-носностi низькопористих i сланцюватих порщ необхiдно переходити до вста-новлення можливих еколопчних впливiв та прогнозування небезпечних ситу-ацiй при розробщ покладiв газу в такому тип колекторiв.
Менiлiтовi сланцi входять до складу карпатського флшу, де з тщано-алевролiтовими вiдкладами пов'язана репональна нафтогазоноснiсть. МенЫ-товi сланцi Карпат е рiзновиднiстю бiтумiнозних порiд олтоцену, якi за тех-нологiчними параметрами близью до низькосортних сланщв. Природш розрь зи менiлiтових вiдкладiв дуже рiзнi за складом i представлен перешаруван-ням сланцiв з рiзним вмiстом ОР, тсковиюв, алевролтв, аргштв та iнших порiд i характеризуються складною тектонiчною будовою з крутим заляган-ням складок. Детальними дослщженнями встановлено, що в менiлiтових сланцях вмют розшяно! ОР коливаеться вщ 3-5 до 30 %, при цьому вона роз-мiщена нерiвномiрно по площi та розрiзу. Сланщ з високим вмiстом ОР (по-над 10 %) трапляються у виглядi дрiбних лiнз i невитриманих щодо простя-гання прошаркiв або шарiв товщиною вiд декiлькох сантиметрiв до кiлькох метрiв [2].
Враховуючи специфiку освоення сланцевого газу, пов'язану з бурш-ням сотень-тисяч горизонтальних свердловин, багатостадiйними штучними гiдророзривами i застосуванням хiмреагентiв, вiдповiдно до еколопчних нас-лiдкiв менiлiтовi сланцi Укра1нських Карпат не можна розглядати сьогодш як одне з найперспективнiших джерел природного сланцевого газу [3].
Першого липня у сенат 2011 р. сенат Францп прийняв постанову про заборону видобутку корисних копалин методом пдророзриву пластiв [4]. Таким чином, Франщя стала першою у свт державою, яка на законодавчому рiвнi заборонила вiдбувся сланцевого газу з еколопчних мiркувань. Адмшю-тращя канадсько1 провшцп Квебек також призупинила на два роки видобуток сланцевого газу тсля опубл^вання звпу Бюро оцшювання впливу на нав-колишне середовище. Незадовго до введення ще! заборони мав мiсце шци-дент у США. Там проблеми були пов'язаш з водою, що закачують у свердло-вини для проведення пдророзриву, а пстм частково викачують на поверхню i вiдправляють на заводи для очистки. Виявилось, що заводи зливали частину води в рiчкову систему та водойми. О^м цього, виявилось, що частина ви-качано! пiсля проведення гiдророзриву води мае тдвищену радiоактивнiсть, а також канцерогенш складники. У 2010 р. було представлено зви про тдви-щення кiлькостi землетрусiв у районах видобування сланцевого газу. Зокрема в Арканзас було тимчасово введено заборону на пдророзриви, оскшьки дос-
лiджували взаемозв'язок мiж видобутком сланцевого газу i сотнями землет-рушв, як вщбулися у цьому штатi за останш niB року [5].
При цьому необхщно також вщзначити, що бггумшозш меншггов! сланщ Украïнських Карпат, як! належить до низькосортних горючих сланщв, не можна розглядати як джерело для видобування !з них синтетичного сланцевого газу внаслщок нагр!вання (шрол!зу). Останне, разом !з можливими еколопчними наслщками, детально розглянуто нами у робот! [6]. У Склад -частих Карпатах, як i в зон! Кросно, на невеликих глибинах е газонасичеш товщ! спась^ i шипотсь^ св!т нижньоï крейди, з якими можна пов'язувати перспективи видобування сланцевого газу. Але при цьому також стаються певш еколопчш наслщки i виникае потреба ще у проведенш цшеспрямова-них додаткових дослщжень.
У складних геологiчних умовах, як! саме i спостер^аються у Кар-патському регюш, геологорозв!дувальш роботи супроводжуються р!зними ускладненнями та авар!ями, серед яких важливу роль вдаграють пошкоджен-ня експлуатацшних та шших колон у свердловинах. Головним чином з!м'ятють колон вщбуваеться у пластичних, соленосних або трщинуватих породах. Основними причинами виникнення пластичноï деформацiï глинистих i трщинуватих порщ можуть бути прояви тектошчних рух!в, зумовлеш як ге-одинам!чними процесами, так i результатами порушення людиною енерге-тичноï р!вноваги геолопчного середовища шд час буршня свердловин та роз-роблення родовищ вуглеводшв.
Як причинам деформацш прських порщ, так i проблемам порушення цшюносп експлуатацшних колон свердловин придшяли: увагу багато вче-них. Серед них можна видшити В.М. Добринша, Н.Н. Павлова, Ю.П. Жел-ткова, Ф.1. Котяхова В.А. Сидирова, Р.М. Новосшецького, О. Д. Гусейн-Заде, А.А. Федорова, Я.С. Коцкулича та ш. Проте на сьогодш виникае необхщнють детальшшого розгляду причин цих деформацш та ïх наслщюв стосовно еко-логiчноï безпеки геолопчного середовища, особливо в районах, де вже пробурена значна кшьюсть свердловин, що i спостер!гаемо в Карпатському реп-ош. Особливу увагу необхщно звернути на пошуки найрацюнальшших та д!евих шлях!в попередження р!зних деформацш як масиву прських порщ, так i колон свердловин.
Початковою руйшвною силою зсув!в i деформацш масиву прських порщ е початковий напружений стан i його змша в процеш розвщки та роз-робки родовищ вуглеводшв. Геодинам!чш процеси вважаються одними з ос-новних природних фактор!в порушення цЫсносп геолопчного середовища. Деформащя прських порщ тд д!ею тектошчних процешв, на думку О. Д. Гу-сейн-Заде (1988), призводить до утворення внутршньо об'емних напруг, ре-лаксащя яких викликае пружну i пластичну деформащю зерен, ïх змщення одне вщносно одного. На нашу думку, можна видшити три види деформацш, як! виникають внаслщок прояв!в тектошчних рух!в, пов'язаних !з геодинамь кою складчастих споруд, якими i е Украшсью Карпати: пружний згин плас-пв, пластична деформащя глинистих порщ, тектошчне змщення пласпв. Щд час буршня i випробування свердловин, внаслщок взаемодiï порщ !з буровим
розчином, вщбуваеться набухання глинистих порщ. Тому можливе виникнен-ня таких деформацiй: пщняття залягаючого вище масиву порщ, тектошчний зсув i осипання порiд навколо зони набухання.
Значний вплив на прояви деформацш порщ мае i змша термогщродина-мiчних процесiв у покладах. Серед таких деформацiй необхщно виокремити:
1. У процем розроблення покладiв вiдбуваегься зниження пластового тиску, з яким пов'язане ущшьнення колектора iз змiною пористосп, що, вод-ночас, призводить до зсуву масиву порщ над покладом, та тд час його вироблення, внаслщок чого виникають вертикальнi та горизонтальш де-формацп геологiчного середовища.
2. Пщ час застосування методiв дп на пласт (розкриття, випробування, особливо пдророзрив) вiдбуваеться короткочасне пiдвищення або зниження пластового тиску, що призводить до аналопчних до першого пункту деформацiй (особливо це стосуеться видобування сланцевого газу).
3. Пщтримання пластового тиску нагнiтанням води зумовлюе значну змiну температури в покладi i залягаючих вище породах, що впливае на теку-чють глинистих i соленосних порiд.
4. Внаслщок надмiрних або раптових (аваршне фонтанування тощо) вщбо-рiв рщини з покладу i значного падшня пластового тиску можливе ось дання земно1 поверхнi.
5. Внаслiдок нагштання в поклад води для тдтримання пластового тиску можливе набухання залягаючих вище глинистих порщ i тдняття земно! поверхт.
На територп Украши найперспекгавшшим регiоном для пошукiв сланцевого газу вважають нижньопалеозойський басейн у межах Волино-По-дшьсько! плити. Щодо наявносгi сланцевого газу, то перспективними тут вважаються вщклади кембрiю, ордовику та силуру. Прямою ознакою газо-носност розрiзу е аномали, як чiгко простежуються на кривих газового каротажу. Пщ час випробування св. 1-Володимирiвська з вiдкладiв силуру було отримано приплив газу дебггом 1400 м3/добу [7].
Щодо Дншровсько-Донецько! западини, то тут, як вщомо, е погужнi сланцевi девонсько-кам'яновугiльнi товщ^ якi переважно залягають на великих глибинах. Стутнь 1х метанонасиченосп також буде залежати вiд штен-сивносгi гекгонiчного розчленування i, вщповщно, вертикальних м^а-цiйних глибинних метанових потоюв та 1х поступлення у порожнинний прос-гiр, пов'язаний iз зонами дроблення сланцевих порiд та нашаруванням.
За результатами вже завершених робiг на 18-ти перспективних дшян-ках у межах Захщного та Схiдного регiонiв Укра!ни тдготовлено та подано до Державно! служби геологи та надр Укра!ни проекти розпоряджень Кабше-ту Мiнiсгрiв Укра!ни для надання (без конкурсiв та аукцюшв) Нацiональнiй акцiонернiй компанп НАК "Нафтогаз" Укра!ни спецiальних дозволiв на ко-ристування надрами на сланцевий газ [8]. Проте, на наш погляд, внаслщок надання таких дозволiв в умовах Дншровсько-Донецько! западини необхщно проводити чгтку iденгифiкацiю мiж родовищами сланцевого газу, родовища-ми газу центрально-басейнового типу, а також родовищами, як пов'язанi з неструктурними пастками.
Таким чином, на тдстав! викладеного матер!алу можна зробити так! висновки:
1. Необхщно використовувати системний шдхщ до комплексу дослщжень з пошуюв, розвщки та розробки поклад!в сланцевого газу, який повинен ]шстити так! основш етапи: геолопчна складова, складова еколог!чно1 безпеки та техшко-економшчна складова. Саме в такому порядку необхщ-но ранжувати за важливютю та розглядати вказаш складов! при вщкритл та розробщ поклад!в сланцевого газу.
2. Сланцевий газ - це переважно розшяний газ, приурочений до порово-трь щинних порожнин, пов'язаних з особливостями нашарування пелггомор-фних сланцевих товщ, включно з газом закритих пор i сорбованих мше-ральними й оргашчними речовинами, що i зумовлюе переважно низьку дебпшстъ свердловин.
3. Сланцевий газ пов'язаний не тшьки з чорносланцевими формащями, зба-гаченими ОР, але i з щшьними шро-коричневими карбонатно-глинисти-ми сланцевими товщами з низьким вмятом ОР. При цьому спостерь гаеться вщсутшсть кореляцп м!ж типом оргашчно1 речовини та стад!ею ïï метаморф!зму. Незважаючи на наявшсть у склад! сланцевих товщ, кр!м гумусово1 органiчноï речовини i сапропелевоï, нафтових вуглеводшв у склад! сланцевого газу не виявлено.
4. Необхщно максимально рацюнально тдходити до вибору метод!в i засо-б!в розвщки та розробки родовищ сланцевого газу та враховувати важли-ве завдання - запоб!гання р!зних деформацш як масиву прських порщ, так i колон свердловин для максимального збереження екологiчноï р!в-новаги геолопчного середовища.
Отримавши переконливе обгрунтування перспектив газоносносп сланцюватих вщклад!в та безперечш докази безпечносп з еколопчного пог-ляду проведення пошуково-розвщувальних робгт, можливим буде перехщ до економ!чного обгрунтування доцшьносп проведення геологорозвщувальних робгт за умови ïх екологiчноï безпечносп та встановлення техшко-техноло-пчних можливостей вщкриття та розробки газових поклад!в у сланцюватих породах в умовах сьогодення.
Л1тература
1. Maximilian Kuhn. EUCERS Strategic Perspectives of Unconventional Gas. A game changer with implication for the EU's energy security / Kuhn Maximilian, Umbach Frank // EUCERS Strategy Paper 1. - 2011. - Vol. 1. - 52 p.
2. Порф!р'ев В.Б. Мешштсж сланщ Карпат / В.Б. Порф!р'ев, Й.В. Гршберг, М.Р. Лади-женський та ш. - К. : Вид-во АН УРСР, 1963. - 205 с.
3. Лукин А.Е. Сланцевый газ и перспективы его добычи в Украине. Статья 2. Чернос-ланцевые комплексы Украины и перспективы их газоносности в Волыно-Подолье и Западном Причерноморье / А.Е. Лукин // Географический журнал. - 2010. - № 4. - С. 7-24.
4. Французский парламент наложил запрет на добычу сланцевого газа. - 01.06.2011. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://www.chaspik.spb.ru/world/francuzskij-parlament-na-lozhil-zapret-na-dobychu-slancevogo-gaza.
5. Экологические последствия добычи сланцевого газа. - 01.03.2010. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://www.energyfuture.ru/ekologicheskie-posledstviya-dobychi-slancevo-go-gaza.
6. Маевський Б.Й. Про можливють використання менштових бгтушнозних сланщв Ук-рашських Карпат як енергетично!' сировини / Б.Й. Маевський, Ф.В. Козак // Нафтова i газова промисловють. - 1999. - № 6. - С. 11-13.
7. Локтев А.В. "Сланцевий" газ та перспективи вщкриття його родовищ у межах Воли-но-Под^сько1 плити / А.В. Локтев, М.1. Павлюк, А.А. Локтев // Геолопя i геохiмiя горючих копалин. - 2011. - № 1-2 (154-155). - С. 92-95.
8. Зейкан Олександр. Перспективи нарощування геологорозвщувальних робiт нащ-ональною акцюнерною компанiею "Нафтогаз Укра1ни" до 2015 / Олександр Зейкан, Василь Гладун, Петро Чепiль, Петро Максимчук // Геолопя i геоимш горючих копалин. - 2011. -№ 1-2 (154-155). - С. 59-61.
Хомын В.Р., Маевский Б.И., Шкица Л.Е., Челядын Л.И. Особенности экологической безопасности геологической среды при поисках и добыче сланцевого газу
Проанализирована природа и особенности расположения сланцевого газа в осадочных породах и экологически опасных процессов, которые могут происходить в геологической среде, в частности повреждения эксплуатационных и других колонн в скважинах. Сланцевый газ является преимущественно рассеянным газом, приуроченным к порово-трещинным полостям, которые связаны с наслоением различных литологических разновидностей сланцевых толщ. Благоприятными для поисков сланцевого газа являются породы с выраженной тонкой слоистостью и сланцеватостью. При этом необходимо максимально рационально подходить к выбору методов и средств разведки и разработки месторождений сланцевого газа и учитывать важную задачу - предупреждение разного рода деформаций как массива горных пород, так и колонн скважин для максимального сохранения экологического равновесия геологической среды.
Ключевые слова: экологическая безопасность, порода-коллектор, перспективы газоносности, деформации массива пород, герметичность колонн скважин.
Khomyn V.R., Maevskiy B.Yo., Shkitsa L. Ye., Cheliadyn L.I. Features of environmental safety of geological environment during shale gas prospecting and production
The nature and features of shale gas in sedimentary rocks and ecological dangerous processes witch can occur in a geological environment, including damage to the operational and other columns in the wells are analyzed. Shale gas is predominantly diffused gas that is dedicated to the pore-fractured cavities witch are associated with the stratification of different lithological varieties of the shale sequences. The most favourable for shale gas searches are rocks with a strong thin lamination and shale rocks. It should be the most rational to approach to the choice of methods and means of exploration and development of shale gas and consider the important task - to prevent various deformations of the rock mass as well as columns of wells for maximum preservation of the ecological balance of the geological environment.
Keywords: environmental security, reservoir rocks, prospects of gas bearing, deformation of rocks, wells columns tightness.
УДК 630*181.9 Доц. В.В. Лавний, канд. с.-г. наук;
доц. В.Г. Мазепа, д-р с.-г. наук - НЛТУ Украши, м. Львiв
ВПЛИВ СОНЯЧНО1 АКТИВНОСТ1 НА В1ТРОВАЛИ I БУРЕЛОМИ Л1СУ В УКРАШСЬКИХ КАРПАТАХ
На основi аналiзу даних з люогосподарських шдприемств, розташованих у реп-ош Украшських Карпат, проаналiзовано залежшсть мiж щорiчним об'емом в^ро-вально! деревини та сонячною актившстю. Показано, що мiж цими показниками ю-нуе помiрний кореляцшний зв'язок, а найбiльшi обсяги вiтровалiв i буреломiв у прських люах спостер^аються за екстремальних значень сонячно! активности
Ключовг слова: Украшсьга Карпати, сонячна актившсть, веровали люу, лгав-ництво.
