О сланцевом газе и его добыче / Юрий Коломиец

Тема сланцевого газа стала модной. ИА REX публикует мнение горного инженера-практика с многолетним опытом работы на газоопасных по метану шахтах

Для меня, как и для всех шахтёров, метан – враг №1. Знаком на практике с газопроявлением, газовыделением и, как ни странно, с гозообразованием.

Обстоятельства способствующие накоплению этого опыта: занимал должности горного мастера, заместителя начальника, начальника добычного участка.

Горный мастер – полный рабочий день под землёй.

Заместитель начальника, начальник участка – обязательное посещение один раз в сутки всех рабочих мест на участке лицом старшего участкового надзора. Как правило, не менее одного раза в день начальником или его заместителем. Наличие газоанализатора у лица надзора обязательно. Местное скопление метана не более 2%, в исходящей струе очистного забоя – не более 1,0%, при взрыве в месте взрывания не более 1,0%.

На свехкатегорных по газу шахтах взрывали только в пересменку (разрыв между сменами – 1 час).

В Днепрогипрошахте, несмотря на малый опыт проектных работ, был основным исполнителем Комплексного проекта развития шахт Центрального района Донбасса.

Объехал все шахты со специальной анкетой, которую заполнял со слов руководства и главных специалистов шахт, детально изучив планы горных работ.

Меры борьбы с врагом №1 – метаном, составляли весомую часть проекта.

Для человечества газ – благо, дарованное природой. Много читал, много думал по поводу С₂Н_4.

Очень сомневаюсь, что газ содержится в пластах горючих сланцев. Есть для этого сомнения факты.

В процессе промышленной разведки угольных запасов Кизиловского месторождения на Урале (50-е годы) геологам ставилась задача определить газообильность разведуемых угольных пластов. Для этих целей им был поставлен специальный буровой инструмент, герметизирующий угольный керн в месте его отрыва. Эти керны наличие газа не показали. Вместе с тем все шахты Кизиловского бассейна на нижних горизонтах добычи были сверхкатегорными по газовыделению и опасные по внезапным выбросам угля и газа. Как это объяснить?

О том, что метан вырабатывается метанобразующими бактериями мы знаем из курса "Естествознание", который нам преподавали в 4-м классе средней школы. О том, что эти бактерии анаэробны, т.е. не развиваются в кислородосодержащей среде – мы знаем из курса общей биологии (9-й класс средней школы). Но так ли это? Рыбы то же аноэробны. Но они дышат. Им хватает кислорода, растворённого в воде. Возможно и бактериям нужна толика кислорода. Хотелось бы знать мнение микробиологов. Тогда всё объяснимо.

Пласт накрыт толщей осадочных пород, в том числе водоупорных, а стало быть и воздухоупорных. Метана в нём нет. Пласт вскрывается горными выработками, а проходческие работы, ранее как правило, велись буро-взрывным методом – трещинообразование во вмещающих породах. По трещинам в ещё не вскрытый пласт поступает толика кислорода а непосредственное вскрытие пласта необходимо осуществлять в режиме сотрясательного взрывания. Причём этот режим требуется для вскрытия угольных пропластков любой мощности. Пропласток толщиной с ладонь при вскрытии выбрасывает сотни тонн угля и соответственно м3 газа.

Как я понимаю реальную добычу газа из сланцевых пластов.

Великое достижение конца 20-го века – телеуправляемый буровой механизм. До сланцевого пласта – вертикальная скважина. По сланцевому пласту – горизонтальная скважина.

По публикациям длины скважин 3 ÷ 5 км. Скорее всего, вертикальная часть скважины значительно меньше по длине, чем горизонтальная. Угольные месторождения разведаны для подсчёта запасов на глубину 1,5 км. Глубже лезть в недра для добычи угля подземным способом опасно и бессмысленно.

Как шахтёр более или менее знаком с условиями залегания горючего сланца в Эстонии. Это месторождение частично разрабатывалось шахтами, частично разрезами , т.е. имело глубину залегания не более 100м.

Осмелюсь предположить, что газифицируемые запасы сланцев в США залегают не глубинах не боле 500м.

Выскажу главное своё предположение.

Пробуренная вертикально-горизонтальная скважина не выкачивает газ содержащийся в пласте, а стимулирует его образование. Гидравлический разрыв необходим для увеличения площади газообразующей среды. Для чего разрыв делается не просто водой а какой-то "хитрой смесью"? Могу только предположить. Смесь нужна для подачи в пласт культуры метанобразующих бактерий и создания стартовой благоприятной среды для размножения бактерий. Не исключено, но маловероятно, что периодическая закачка смеси в эксплуатируемую скважину обогащает эту смесь углеводородами и она выдаётся в качестве сланцевой нефти.

Если развить далее предположение о выработке газа бактериями, то революционная добыча сланцевого газа скважинами, подвергаемыми гидравлическому разрыву, весьма несовершенна по ряду причин.

Причина первая – загрязнение естественных грунтовых вод. А первый завет природопользователю, как врачу – "не навреди" и он обязан это делать без понукания законами, а тем более "зелёными".

Причина вторая – не возможность определения площади и объёма газообразующей зоны.

Причина третья – поскольку углеродсодержащая часть сланцев является питательной средой для бактерий вырабатывающих газ, как определить сколько они его "съедают" в процессе эксплуатации скважины и сколько его остаётся " не съеденным"? Каков КПД газопроизводства?

В итоге традиционный русский вопрос: Что делать?

Выскажу своё мнение. Надо научиться добывать газ опираясь на то, что его вырабатывает.

Надо, чтобы теорией газообразования с целью потребления, занялись микробиологи. Они должны дать условия комфортные для развития культуры метанобразующих бактерий: границы составляющих атмосферу зон образования, границы давления, влажности, температуры, степень расходования углерода и т.д.

Зона газообразования должна быть доступна для исследования. Нужна не скважина, а горная выработка.

Первый этап – подземная лаборатория.

Второй этап – подземный газообразующий завод, который должен заменить сотню газообразующих скважин.

О скорости размножения бактерий знает каждый забойщик крутопадающих пластов. Вековая, если не более, технология разработки крутопадающих угольных пластов родила так называемый потолко-уступный забой. Его конфигурация автоматически прижимает вентиляционную струю к забою, разработка которого осуществляется отбойным молотком. Что делает опытный забойщик, если уголь крепкий и трудно разрушается? Он с помощью дощатого настила отводит вентиляционную струю от груди забоя. Через полчаса, максимум через час, уголь в забое меняется на глазах. Исчезает кристаллический блеск, забой становится матовым и аморфным. При работе отбойным молотком забой от вибрации "пыхтит", потрескивает, демонстрирует тенденцию к выбросу. Такой приём категорически запрещён правилами безопасности, но опытные забойщики им пользовались и пользуются, если в России осталась хоть одна молотковая лава.

А чем можно объяснить этот эффект? Только тем, что метанобразующим бактериям создаётся комфортная среда и они интенсивнее размножаются.

Я в мельчайших деталях представляю и подземную лабораторию и подземный газовый завод, но излагать свою горную конструкцию по ряду причин не буду. Профильный институт в г. Пущино, Моск. обл., занимался биологическим методом борьбы с шахтным метаном. Была открыта культура микроорганизмов окисляющих метан. Были удачные опыты в Донбассе. В результате приватизации Российских угольных шахт в Ростовском Донбассе, Кузбассе, Воркуте, Инте финансирование исследований было прекращено.

Собственникам выгодней заплатить по 1 млн. рублей семьям погибших, чем тратить миллионы рублей на исследования. Моё мнение – эта позиция не только аморальна, но и преступна.

В Пущино темой руководил Валерий Фёдорович Гальченко. Ныне он член-корреспондент, директор Института Микробиологии РАН. Это свидетельствует о том, что Гальченко выдающийся микробиолог. Обращался к нему (обращение от 07.02.2013 г. прилагается), но без ответной реакции. Если мои соображения с точки зрения учёных – "бред сивой кобылы", так скажите об этом прямо.

Идея висит в воздухе. Считал и считаю, что стартовую, ключевую роль, как в борьбе с врагом №1, так и в открытии методов гозообразования в промышленных масштабах должны сыграть микробиологи.

Очень может быть, что её параллельно реализуют те, у кого есть средства и возможность сложить команду из горняков, геологов и микробиологов и получить революционный результат.

Газифицировать можно и торфяники и некондиционные угли.

Хотелось, что бы это произошло в России. И абсолютно не важно будут ли США экспортировать сланцевый газ в Японию и Китай.

Альтернативы природному газу нет. Но даже с учётом открытия новых месторождений на необъятных, ещё не освоенных просторах земли и океанского шельфа его хватит на 100, от силы на 200 лет. Альтернативу следует искать. Сланцевым газом следует заниматься всем странам у которых есть запасы горючих сланцев. У кого нет – надо искать. Не найдут – запишутся в импортёры.

СПРАВКА:

Коломиец Юрий Игоревич, действующий горный инженер (Харьковский горный институт, 1959 год), с августа 1959 по май 1970 – Центральный район Донбасса (Енакиевка, Никитовка, Горловка, Дзержинск), шахта Хацепетовская-Западная (далее Хацепетовская, далее Углегорская). Из них с декабря 1962 по апрель 1965 года, после травмы – Днепропетровск, Днепрогипрошахт. По 2007 год метро-тоннелестроение. До настоящего времени проектирование подземных сооружений. С 1995 по 2001 год руководитель подземного строительства Ускорительно-накопительного комплекса в Протвино.

Подписант открытого письма академику В. Фортову