Проблеми видобутку сланцевого газу в Україні: еколого-економічні аспекти

Провідними вченими та експертами Академії ноосфери і Українського товариства охорони природи проведено поглиблене дослідження проблем видобутку сланцевого газу в Україні, його екологічних та економічних аспектів. 17 жовтня 2012 року проведено розширене обговорення цієї проблеми, яка, з одного боку, викликає велику стурбованість екологів в усьому світі, а з іншого – має таке ж значення для забезпечення енергетичної безпеки держави, політики розвитку економіки. З доповідями виступили доктор економічних наук, професор Шевчук В.Я. та доктор геолого-мінералогічних наук, професор Яковлєв Є.О.

Актуальність і гострота проблеми полягає в тому, що структура економіки України значною мірою породжує залежність від імпорту енергоресурсів, насамперед, природного газу. За роки незалежності практично нічого не було зроблено для зміни цієї структури, навпаки – монополізація енергоємних галузей призвела до консервації структури економічного розвитку, вивозу капіталу, небажання здійснювати реальні інвестиції в модернізацію застарілих підприємств і прагнення перекласти енергетичний тягар монополізованої економіки на населення. Тому все більшої гостроти набувають питання енергетичної ефективності економіки.

Сучасний видобуток газу в Україні стабілізувався на рівні 19,5-20,5 млрд. м3/рік. Враховуючи значні енергоємні потужності металургійної, хімічної, енергетичної галузей, Україна додатково імпортує ще 27 млрд. м3/рік і залишається країною з найбільшим у світі річним споживанням газу на одиницю ВВП, що у 3-5 разів перевищує показники країн ЄС.

Однією з обраних стратегій енергодиверсифікації є розробка нових родовищ вуглеводнів, зокрема, видобуток нетрадиційних видів газу (сланцевий газ, метан вугільних родовищ, газ щільних колекторів тощо). Привабливими умовами є формування покладів сланцевого газу в межах значної частини території країни, а також наявність розвиненої мережі газопроводів, які здатні забезпечити доставку сланцевого газу споживачам.

Оцінки запасів сланцевого газу в Україні за різними джерелами суттєво відрізняються і складають: Державна служба геології та надр Мінприроди України (2012 р.) – 7,0 трлн. м3; Американська інформаційна енергетична агенція (U.S. EIA) (2011 р.) – 1,2 трлн. м3; Міністерство енергетики і вугільної промисловості України – 5,0 трлн. м3. Більшість експертів сходяться на думці, що за запасами сланцевого газу Україна посідає 4 місце в Європі після Польщі, Франції, Норвегії.

На території України розглядаються два перспективних басейни з покладами сланцевого газу: Дніпровсько-Донецький та Люблинський на Заході країни з запасами 1,36 трлн. м3 та 4,22 трлн. м3 відповідно (рис. 1).

Рис.1. Схема розміщення басейнів сланцевого газу в Європі

З сумарних запасів у 5,58 трлн. м3 можуть бути технічно вилучені 1,19 трлн. м3 (до 20%). За умови використання лише технічно доступного сланцевого газу на теперішньому рівні споживання природного газу запасів цих ділянок вистачить більше ніж на 25 років.

Однак сланцевий газ порівняно з природним має значні недоліки:

видобуток сланцевого газу є дуже високотехнологічним процесом, для якого необхідне потужне обладнання, висококваліфікований персонал та дуже значні інвестиції;
малий строк функціонування свердловин – навіть нові технології (горизонтальне буріння та гідророзрив), які збільшують площу контакту свердловини з породою у 30-50 разів, забезпечують її економічно ефективне функціонування до 2-3 років (для порівняння: свердловини природного газу в Уренгої функціонують 10-15 років);
за даними реального видобутку, транспортування та використання сланцевого газу він має підвищену агресивність до металу, що скорочує тривалість експлуатації газопроводів та в 2 рази меншу енерговіддачу;
висока, порівняно з природним, собівартість газу (США – реальні витрати 212-283$ на 1 тис. м3 сланцевого газу, а у Газпрому Росії – 19$ на 1 тис м3 природного газу; окупність інвестицій – 10-12 років (проти 5-7 років при звичайному видобутку газу);
на відміну від газоносних площ США, де технологічні параметри геологічного середовища вивчені дуже добре і є сприятливими для видобутку (знижена міцність), інші сланцеві басейни не вивчені настільки, щоб можна було оцінювати запаси та витрати на видобуток для побудови бізнес-моделей, тим більше, що собівартість сланцевого газу сильно залежить від глибини видобутку;
незрозумілі екологічні наслідки, особливо віддалені, невивченість питання реакції природного середовища, в першу чергу забруднення підземної гідросфери (у т.ч. стратегічно важливих горизонтів прісних вод питної якості);
порушення поверхні та сейсмічні явища, викиди парникових газів, вилучення з господарського використання великих земельних площ;
наявні технології видобутку передбачають суттєві додаткові впливи на існуючу інфраструктуру та навколишнє середовище, які обумовлені вилученням значних земельних площ, залученням з наступним забрудненням великих обсягів прісних водних ресурсів (4-20 тис. м3 на одну видобувну свердловину), додатковим навантаженням на підприємства знешкодження відходів та транспортні шляхи.

Так, за даними Агентства охорони навколишнього середовища США (ЕPA USA) частка хімічних добавок у технологічній воді сягає 2%, але величезні об’єми водних розчинів, які використовуються при експлуатації і повторах гідророзривів у свердловинах (9 000-25 000 м3) пов’язані з поверненням 1300-23000м3 забруднених водних стоків. Вони вміщують як технологічні реагенти (хлористий амоній, нафтопродукти), так і токсичні мікроелементи зі сланцевих порід (йод, бром, важкі метали, можливо радіоактивний уран та радій). Крім того, відбувається насичення токсичними хімічними сполуками великих обсягів сланцевих газонасичених порід, які внаслідок гідророзривів і збільшення проникності здатні формувати зони довготривалого забруднення підземної гідросфери.

Серед зарубіжних країн роботи з видобутку сланцевого газу повністю заборонені у Франції і Болгарії, призупинялися і продовжуються під пильним екологічним контролем у Великобританії, на два роки введено мораторій у провінції Квебек в Канаді для проведення досліджень, супроводжувалися скандалом у штаті Огайо в США із-за порушення технології і зливання забрудненої води у водойми, продовжуються у Польщі з собівартістю сланцевого газу у 300 дол. проти 500 дол. за російський газ.

Світові експерти сходяться на думці, що масштабний розвиток видобутку сланцевого газу перекроїть енергетичну карту світу. На жаль, екологічні наслідки при такому однобокому підході відходять на другий план, важливішими вважаються геополітичні аспекти.

Наприкінці травня 2012 р. Міжнародне енергетичне агентство (МЕА) оприлюднило доповідь «Золоті правила золотого століття газу», в якій прогнозує, що протягом наступного десятиріччя Росія може позбутися свого статусу світового лідера газового ринку.

Основним мотивом доповіді є необхідність посилення уваги до екологічних моментів видобутку та використання сланцевого газу. На думку МЕА, «золоті правила» підкреслюють важливість повної прозорості, вимірювання та моніторингу екологічного впливу, залучення місцевих громад, ретельного вибору місць для буріння численних свердловин (8-10 стовбурів на 1 км2) та заходів для запобігання будь-яким витокам зі свердловин у водоносні горизонти; суворої оцінки і моніторингу потреб та втрат води; заходів з метою нульових викидів та мінімального рівня горіння газу, а також покращеного проектування та регулярного контролю.

Основними загрозами для навколишнього середовища, на думку експертів МЕА, є більш «агресивні» технології видобутку, що вимагають більшої кількості свердловин, великих обсягів прісної води та несуть більшу загрозу забруднення при недотриманні техніки безпеки. Проте потенційні вигоди при умові, що газ виробляється і транспортується у відповідності зі строгими екологічними стандартами, сприяють швидкому поширенню популярності цього ресурсу.

В Україні процес розробки сланцевого газу починається з освоєння двох ділянок: Олеської в межах Люблинського басейну (рис. 2) та Юзівської в межах Дніпровсько-Донецького басейну (рис. 3).

Тендери на освоєння цих ділянок отримали дві компанії, що входять до числа провідних у світі, а отже володіють найбільш досконалими технологіями: американська «Шеврон» та британо-нідерландська «Шелл». Необхідність залучення іноземних компаній обумовлена двома основними факторами: розробка родовищ сланцевого газу потребує великих капіталовкладень і вимагає надійної та безпечної технології видобутку.

За даними Міністерства екології та природних ресурсів загальні запаси Олеського та Юзівського родовищ складають 2-5 трлн. м3 газу. Проте видобуток на Олеському родовищі може бути обмеженим через складні геологічні умови. За оптимістичним сценарієм на Юзівському родовищі можна буде щорічно видобувати від 30 до 40 млрд. м3 газу, а на Олеському – 15-20 млрд. м3.

Оголошення переможців тендеру викликало хвилю дискусій на різних рівнях щодо доцільності та безпечності розробки родовищ сланцевого газу в Україні. Основними аргументами противників є саме екологічні обмеження розробки таких родовищ в умовах досить щільно заселеної території та небезпеки порушення навколишнього природного середовища (провали, затоплення територій, забруднення прісних підземних та наземних вод, зростання сейсмічності).

Так, технологія видобутку сланцевого газу методом «гідророзриву» передбачає створення системи вертикальних та горизонтальних свердловин, в які під тиском закачується суміш з води, піску та наповнювачів, що підвищують в’язкість розчину і викликають просторове утворення мікротріщин та збільшення площі дренування. Після зниження тиску вода вільно витікає з утворених тріщин, а пісок не дає їм закриватися для вільного витоку газу. Воду, що відкачали, мають піддавати очищенню і використовувати повторно для проведення гідророзривів.

Рис.2. Схема розміщення Олеської ділянки в межах Люблинського басейну

Екологи виокремлюють такі проблеми щодо екологічної безпеки розробки родовищ сланцевого газу в Україні:

низька забезпеченість водними ресурсами України в цілому та, зокрема, площ видобутку сланцевого газу, висока вірогідність забруднення водних ресурсів, у тому числі підземних, які є стратегічним запасом країни;
можливість незворотної втрати великих площ земельних ресурсів і підриву аграрного потенціалу країни;
виникнення деформацій поверхні, зменшення сейсмостійкості території, підвищення сейсмострушуваності;
невизначеність реакції навколишнього середовища на сумісну дію техногенних впливів, зумовлених розвідкою та видобутком газу та інших виробництв (хімічні та видобувні підприємства), а також наслідків глобальних змін клімату (збільшення кількості та масштабності опадів, частоти і висоти повеней);
можливість потрапляння газу в атмосферу (від 4 до 8% газовіддачі) на етапі будівництва та експлуатації свердловини.

Рис.3. Схема розміщення Юзівської ділянки в межах Дніпровсько-Донецького басейну

За оцінками провідних експертів розвинутих країн ЄС (Англія, Франція та ін.), США, СНД провідними факторами екологічної небезпеки видобутку сланцевого газу є надходження у геологічне середовище (підземну гідросферу) великої кількості токсичних речовин та їх активний рух у породному масиві при гідророзривах.

При середніх показниках буріння до 10 свердловин/км2 на площі Юзівській (~4 тис.км2) та Олеській (~6 тис.км2) буде пробурено до 100 тис. свердловин з можливістю закачки в них до 15 000 м3/1св. х 100 000 св. ≈ 1,5 млрд. м3 води, з яких 1,2 млрд. м3 у вигляді високотоксичних стоків повернуться на поверхню. Навіть після ефективної очистки вони повернуться у річки і поверхневі водойми, які є суцільно зарегульованими і значно забрудненими. Крім того, тиски гідророзривів сягають 500-1500 атмосфер, що є еквівалентом тиску породного шару товщиною 1700-5000 м. Останнє може свідчити про ризик гідрогеоміграції у горизонти прісних підземних вод, які залягають на менших відстанях від горизонтів зі сланцевим газом.

Реакція геологічного середовища на гідророзрив, як головний елемент технології видобутку сланцевого газу, переважно пов’язана не з геологічною будовою, а з механічними властивостями порід (їх суцільністю, відсутністю тектонічних порушень). До них, у першу чергу, можна віднести анізотропію міцності газоносних шарів, коли міцність по нашаруванню значно менша ніж по товщі, що суттєво підвищує ефективність гідророзриву та газовіддачу свердловин. У той же час існує ризик втрати ізоляції вздовж стовбуру свердловини внаслідок розвантаження порід при бурінні та неякісній цементації затрубного простору, що може призвести до міграції забруднень в прісні водоносні горизонти.

Без сумніву, просторове поширення ділянок видобутку сланцевого газу в межах України, більшість регіонів якої відрізняється значною щільністю населення і напруженою екологічною (в першу чергу – водно-екологічною) ситуацією, буде пов’язане з додатковими техногенними змінами геологічного середовища та ризиком зниження його екологозахисної здатності. Це дуже актуально для України, в межах якої спостерігається велика різноманітність геологічних структур, які мають значну мінливість складу порід, їх проникності, міцності, тектонічної порушеності. Крім того, більшість геологічних структур Донбасу, Волині, нафтогазоносних районів (Східного, Карпатського, Чорноморського) мають значну техногенну порушеність геологічного середовища вуглевидобувними шахтами (до 15 000 км2) та нафтогазовими свердловинами (до 12 тис.).

У той же час, дані дистанційного зондування Землі свідчать про значну щільність в межах геологічних структур України тектонічних порушень різного рангу. Більша частина таких зон може бути потенційними шляхами міграції природних і техногенних вод газоносних горизонтів до шарів зони активного водообміну із запасами прісних підземних вод, які за умов суцільного забруднення поверхневих джерел є останнім захищеним резервом питного водопостачання.

Крім того, питання розвідки та видобутку сланцевого газу в Україні несе загрозу підвищення соціальної напруженості в густонаселених районах, де екологічні аспекти мають підвищену значимість. Цьому сприяють недостатня прозорість у питаннях технологій розробки окремих компаній, відсутність досвіду роботи в Україні, непоінформованість населення та громадських організацій, сумний досвід експлуатації надр олігархічними структурами, при якому прибутки привласнюються і вивозяться за кордон, а місцевому населенню лишаються одні лише збитки та екологічні негаразди.

ВИСНОВКИ ТА ПРОПОЗИЦІЇ

Перспективи видобутку сланцевого газу в Україні, як і в інших країнах світу, у вирішальній мірі залежать від вирішення екологічних проблем, що супроводжують розвиток такого типу виробництв. Тому перш за все необхідно чітко уявляти комплекс екологічних негараздів і соціальних наслідків, з одного боку, та економічних вигод, з іншого, для побудови максимально ефективної політики розвитку у цій сфері.

І. Враховуючи недостатню геологічну вивченість родовищ сланцевого газу в Україні необхідно провести ретельні дослідження з метою уточнення умов видобутку та прогнозування наслідків його впливу, для чого ділянки першочергових видобувних робіт визнати як науково-дослідні полігони, на яких поряд з розвідкою провести комплекс наукових робіт, включаючи оцінку впливу на навколишнє природне середовище. Проведення цих робіт має бути прозорим, а результати – відкритими.

Враховуючи виняткову значимість даної проблеми доцільно розробити і виконати силами установ НАН України державну цільову науково-технічну програму «Сланцевий газ України».

ІІ. До початку видобутку сланцевого газу необхідно на урядовому рівні вирішити питання щодо підготовки відповідної інфраструктури, очевидно, значною мірою за рахунок коштів державного бюджету, що на сьогодні навіть не планується. Ці витрати мають також враховуватися у собівартості і рентабельності видобутку майбутнього газу.

Якщо розвиток піде за оптимістичним сценарієм, виникне необхідність у щорічному бурінні великої кількості свердловин (кілька сотень і більше), територіальному зміщенні площ видобутку та інженерної інфраструктури (під’їзні шляхи, технологічні водопроводи та ін.), в модернізації наявних газопроводів та будівництві нових; доступі до систем водопостачання, водовідведення та водопідготовки, а також будівництві та модернізації підприємств з очищення та зберігання відходів з достатньою потужністю.

III. Оцінка запасів прісної води, у тому числі для технологічних потреб, та загрози її забруднення мають враховуватись при прийнятті рішень щодо видобутку сланцевого газу у першочерговому порядку. На думку Юрія Щербака, першого міністра екології України, дипломата, письменника, життя на Марсі зникло в результаті того, що там було винайдено зброю для знищення води.

Щоб не допустити такого сценарію розвитку подій на Землі, слід вивчити можливість та економічну доцільність застосування при видобуванні сланцевого газу замість вуглеводнів та інших довго живучих хімічних речовин сполук спирту та інших короткоживучих нешкідливих для навколишнього природного середовища органічних і хімічних речовин.

ІV. На підставі результатів наукових досліджень та з урахуванням світового досвіду слід проводити випереджальну інформаційну кампанію серед місцевих громад щодо переваг і ризиків видобутку сланцевого газу. Органи місцевого самоврядування, а також громадські організації мають отримувати повну та достовірну інформацію щодо цього питання та, відповідно до Законів України «Про охорону навколишнього природного середовища», «Про екологічну експертизу», «Про місцеве самоврядування» та Постанови КМУ «Про затвердження Порядку залучення громадськості до обговорення питань щодо прийняття рішень, які можуть впливати на стан довкілля» забезпечувати формування усвідомленої позиції місцевих громад.

V. І, нарешті, головне. В українських реаліях значно важливіше за нарощування видобутку сланцевого газу п роводити політику структурної перебудови національного господарства, зменшення енергоспоживання та підвищення енергоефективності економіки. Щороку в Україні споживається близько 48 млрд. м3 природного газу, тобто практично стільки ж, скільки у Франції чи Нідерландах, і утричі більше, ніж у Польщі. За розрахунками експертів, Україна може безболісно зменшити споживання природного газу принаймні удвічі. Цього можна досягти засобами державного регулювання економіки, зробивши процес енергозбереження більш вигідним і привабливим, ніж процес енергоспоживання.

Вода в Україні є дорожчою за нафту і газ, а перспективи екологічно чистого розвитку аграрного сектору, які неможливі без чистої води і землі, є більш привабливими для країни і світу, ніж розвиток екологічно брудної енергоємної промисловості.

Загалом же слід враховувати, що довгострокові екологічні імперативи мають вищість над тимчасовими економічними вигодами, коли йдеться, як у ситуації із сланцевим газом, про екологічну безпеку Землі.