Видобування сланцевого газу та зміна клімату

Видобування сланцевого газу супроводжується викидами парникових газів; їх облік та скорочення важливі для мінімізації впливу видобування сланцевого газу на зміну клімату. Крім того, вуглецеві викиди мають враховуватися і з огляду на зобов’язання України в рамках Кіотського протоколу та Рамкової конвенції зі зміни клімату.

Ключовими джерелами викидів парникових газів в рамках проектів з видобування сланцевого газу є викиди метану під час видобування та транспортування (витоки) та, опосередковано, викиди двоокису вуглецю від використання енергії під час видобування сланцевого газу (непрямі викиди). Крім того, викиди двоокису вуглецю відбуваються під час спалення природного газу зі сланцевих родовищ кінцевими споживачами. На цьому етапі природний газ може бути замінником інших енергетичних ресурсів (наприклад, вугілля або біомаси), які відповідно мають вищий або нижчий показник емісії вуглецю.

Непрямі викиди залежать від типів та обсягів енергетичних ресурсів, які використовуються для видобування сланцевого газу. Такі енергетичні ресурси включають електроенергію, яка споживається на ділянці для роботи насосного обладнання, паливо та електроенергію для видобування та транспортування води, піску, відходів, тощо. Кількість енергетичних ресурсів, які використовуються для видобування сланцевого газу, в свою чергу, залежить від конкретних геологічних умов та глибини залягання сланцевих порід. Враховуючи, що геологічні умови видобування сланцевого газу в Україні вважаються більш складними у порівнянні із умовами в Північній Америці, непрямі викиди парникових газів при видобуванні сланцевого газу можуть бути вищими, ніж в США та Канаді.

Витоки при видобуванні сланцевого газу відбуваються, коли разом із зворотньою водою, яка повертається на поверхню через стовбур свердловини після проведення гідравлічного розриву, виділяється значна кількість метану. Додатково, викиди метану відбуваються при розбурюванні пробок, що відокремлюють різні стадії гідророзриву, перед тим як починається видобуток природного газу.

В дослідженні Роберта Ховарта (Robert W. Howarth) та ін. викиди метану на етапі повернення зворотних вод оцінені в середньому на рівні 1,6% від всього обсягу природного газу, який добувається зі свердловини. Викиди при розбурюванні пробок, які розділяють різні стадії гідророзриву, оцінені на рівні 0,33% від обсягу газу, що видобувається. Таким чином, загальні витоки метану внаслідок виконання гідравлічного розриву складають 1,93% від обсягу видобутку зі свердловини.

В цілому, Роберт Ховарт оцінює викиди метану в атмосферу при видобуванні сланцевого газу на рівні 3,6%-7,9% від загального обсягу видобутку, тоді як при видобуванні традиційного природного газу рівень витоків оцінено на рівні 1,7%-6%. Дослідник відзначає, що викиди парникових газів при видобуванні сланцевого газу є більшими, ніж при видобуванні традиційного природного газу і навіть близькими до викидів від використання вугілля. Експерти Національного управління океанічних і атмосферних досліджень (National Oceanic and Atmospheric Administration) оцінили рівень витоків метану на рівні 4% та навіть 9%.

У серпні 2013 року були оприлюднені результати іншого дослідження фахівців Національного управління океанічних і атмосферних досліджень та Інституту досліджень охорони навколишнього середовища Колорадського університету (Cooperative Institute for Research in Environmental Science). Дослідники використовували підхід контролю матеріального балансу і вимірювали концентрацію метану в повітряних потоках, які рухалися крізь територію видобутку сланцевого газу, на вході та виході за межі території. За результатами вимірювання, витоки метану були оцінені на рівні 6-12% від всього видобутого природного газу. Вимірювання проводилися в лютому 2012 року на території штату Юта.

Водночас, за іншими оцінками дослідників Массачусетського технологічного інституту, обсяги витоків метану внаслідок виконання гідравлічного розриву є меншими і складають 0,4% – 0,6% від загального видобутку природного газу, а на деяких родовищах досягають 0,8% – 1,0%. Дослідники наголошують, що їх оцінки є меншими, оскільки враховують використання технологій з уловлення метану та його спалювання на факелах.

Приклад такої технології демонструє компанія Devon Energy Corporation на сланцевому родовищі Барнетт, де використовується  метод екологічного закінчення буріння свердловини. Суть методу полягає в тому, що природний газ, який після виконання гідравлічного розриву надходить разом зі зворотними водами, за допомогою сепараторів відокремлюється від води та подається в трубопровід замість того, аби потрапляти в атмосферу чи на факел.

Обладнання для екологічного завершення буріння скважини. Джерело: devonenergy.com

Обладнання для екологічного завершення буріння свердловини. Джерело: devonenergy.com

Отже, видобуток сланцевого газу буде супроводжуватися викидами вуглецю в атмосферу. На підставі зазначених вище даних щодо витоків метану вже можна констатувати, що кількість викидів парникових газів в атмосферу під час активної фази видобутку сланцевого газу буде вимірюватися в мільйонах тонн еквіваленту CO2 на рік. Разом з тим, частина цих викидів може бути компенсована, оскільки видобутий природний газ може замінити паливо з вищим вмістом вуглецю (вугілля, мазут і т.д.). Безперечно, вже в найближчий час необхідне більш глибоке вивчення теми викидів парникових газів при видобутку сланцевого газу, оскільки саме зараз Україна знаходиться в процесі прийняття рішення щодо вступу в наступний період дії зобов’язань за Кіотським протоколом РКЗК ООН.

  • Oleksii Khabatiuk

    В цілому піднято правильне питання. Але є деякі коментарі та цифри для більш чіткого розуміння масштабів проблеми, співвідношення між джерелами викидів ПГ та висновків.
    1. Зазвичай, на видобувному майданчику не має підключення до електромережі такої потужності яка достатня для роботи основного обладнання для гідророзриву (помпи високого тиску, міксери та т.і..). Тому, в основному, використовують дизельгенератори та/або прямий привід від дизельних двигунів. Тому не можна такі викиди називати непрямими викидами ПГ (див. ISO 14064). Це прямі викиди ПГ від використання викопного палива для забезпечення роботи технологічного обладнання. Те саме стосується і викидів від транспортування компонентів для приготування рідини для гідророзриву (пісок, хімікати).
    2. Викиди по п.1 є мізерними у порівнянні із викидами метану з потоком зворотньої води. За даними того ж Ховарта десь близько 2% від загальних викидів на проммайданчику.
    3. Що стосується витрат електроенергії на транспортування води, то, на мою думку, зважаючи на умови договору с Шеврон, їм вигідніше видобувати воду самим ніж придбавати із централізованих систем водопостачання, тому див. п.1
    4. Що стосується даних про витоки, то на мою думку, представлення даних у відсотках від обсягу видобутку не надає уявлення про масштаби. Доцільно їх представляти в одиницях викидів на одиницю енергії палива, яке видобуте чи поставлено споживачу. За моїми розрахунками, що базується на дослідженнях того ж Ховарта, викиди ПГ при видобуванні сланцевого газу (чи газу щільних порід) становлять близько 10 т СО2-екв/ТДж, що призводить до зростання вуглецевоємності видобутого газу на близько 18% (з близько 56 до 66 т СО2-екв/ТДж).
    5. Що стосується витіснення сланцевим газом вугілля, то, на мою думку, конкуренція буде в першу чергу між традиційним газом (імпортним) та сланцевим газом. Буде відбуватись процес імпортозаміщення (в разі конкурентної ціни). Таким чином, на національному рівні, умовно чистий від повязаних викидів ПГ традиційний імпортний газ (викиди відбулись на території РФ) буде заміщено сланцевим газом обтяженим додатковими викидами ПГ.
    6. Що технологій уловлення метану із зворотної води, то, на мою думку, не варто очікувати, що така технологія буде застосована в Україні. Причина чисто економінча. Витрати високі, а додатковий вихід газу низький, і при цьому екологічний податок на викиди метану низький (біля 80 грн/т в наступному році).

  • Юрій Зфранківська

    Викиди при бурінні на сланцевий газ співмірні з тими, які є при бурінні “класичних” газових свердловин. Правда, може бути деяке збільшення при бурінні горизонтальної ділянки свердловини, та при гідророзриві пласта під час освоєння свердловини. Але усі ці методи можуть використовуватися і при “класичному” видобутку газу

  • Юрій Зфранківська

    На мою думку, варто приділяти увагу модернізації бурового і газопромислового обладнання, бо те , яке використовують деякі вітчизняні компанії, надто застаріле і значною мірою неекологічне (дизелі можуть бути ще танкові з витратою масла як і солярки… ну трохи перебільшив)