Тагиев Санан Мехман оглы

Кузбасский Государственный Технический Университет

имени Т.Ф. Горбачева

Добыча метана угольных пластов в мире и перспективы добычи в Кузбассе

В недрах осваиваемых и перспективных угольных бассейнов сосредоточена не только значительная часть мировых ресурсов углей, но и их спутника — метана, масштабы ресурсов которого соизмеримы с ресурсами газа традиционных месторождений мира. Концентрация метана в смеси природных газов угольных пластов составляет 80–98%.

Научно обоснованная оценка роли угольных пластов как крупнейших мест накопления метана в земной коре открывает новые большие перспективы в увеличении ресурсов углеводородных газов. Метан, который является наиболее опасным спутником угля, становится ценным полезным ископаемым, подлежащим самостоятельной промысловой добыче или попутному извлечению в шахтах при комплексной поэтапной эксплуатации газоносных угольных месторождений.

Существуют два принципиально разных способа добычи угольного метана: шахтный (на полях действующих шахт) и скважинный.

Шахтный способ является неотъемлемой частью технологии подземной добычи угля — дегазации. Объемы получаемого метана при этом невелики, и газ используется, в некоторых случаях используются, для собственных нужд угледобывающих предприятий непосредственно в районе угледобычи.

Скважинный способ добычи является промышленным. Метан при этом рассматривается уже не как попутный продукт при добыче угля, а как самостоятельное полезное ископаемое. Разработка метаноугольных месторождений с добычей метана в промышленных масштабах производится с применением специальных технологий интенсификации газоотдачи пластов (самые распространенные варианты — гидроразрыв пласта (гидрорасчленение пласта), закачка через скважину воздуха или воздухо-воздушной смеси, воздействие на пласт током).

Следует отметить, что для добычи метана пригодны далеко не все угли. Так, месторождения длиннопламенных бурых углей бедны метаном. Высокой концентрацией газа отличается уголь-антрацит, но его невозможно извлечь из-за высокой плотности и чрезвычайно низкой проницаемости залежи. Самыми перспективными для добычи метана считаются угли, занимающие промежуточное положение между бурыми углями и антрацитом. Именно такой уголь залегает в Кузбассе, где, в рамках выполнения поручения Президента Российской Федерации, «Газпром» активно участвует в реализации инновационного проекта по добыче угольного газа.

Прогнозные ресурсы метана в основных угольных бассейнах России оцениваются в 83,7 трлн м³, что соответствует примерно трети прогнозных ресурсов природного газа страны. Особое место среди угольных бассейнов России принадлежит Кузбассу, который по праву можно считать крупнейшим из наиболее изученных метаноугольных бассейнов мира. Прогнозные ресурсы метана в Кузнецком угольном бассейне оцениваются более чем в 13 трлн м³ [1].

Данная оценка ресурсов метана соответствует глубине 1800–2000 м. Большие глубины угольного бассейна сохраняют на отдаленную перспективу огромное количество метана, которое оценивается в 20 трлн м³. Такая сырьевая база Кузбасса обеспечивает возможность крупномасштабной добычи метана (вне шахтных полей) как самостоятельного полезного ископаемого.

До недавнего времени в России метан из угольных пластов извлекался только попутно, на полях действующих шахт системами шахтной дегазации, включающими скважины, пробуренные с поверхности. Этими системами в последние годы в Печорском и Кузнецком бассейнах извлекалось около 0,5 млрд м³ метана в год.

В 2003 г. «Газпром» приступил к реализации проекта по оценке возможности промышленной добычи метана из угольных пластов в Кузбассе. Лицензией на поиск, разведку и добычу метана угольных пластов в пределах Южно-Кузбасской группы угольных месторождений обладает ООО «Газпром добыча Кузнецк» — первая и единственная компания в России, добывающая метан угольных пластов. Компания разрабатывает два метаноугольных промысла, площадь лицензионного отвода составляет 6 тыс. км² до глубины 2 км, оценка ресурсов метана угольных пластов — 5,7 трлн м³. Стабильный уровень добычи метана угольных пластов в Кузбассе планируется в объеме 4 млрд м³ в год. В долгосрочной перспективе — 18–21 млрд м³ в год.

По оценкам многих экспертов, мировые запасы метана угольных пластов составляют около 260 трлн м³. Страны с наибольшими резервами уже давно занимаются разработкой технологий промышленной добычи этого газа. Так, в США в данной отрасли работает около 200 компаний, и за последние 10 лет объемы добычи были доведены до 60 млрд м³ в год. В стране разработана и внедрена технология извлечения из угольных пластов до 80% содержащегося в них метана [2]. Такая степень извлечения достигается пневмо- и гидродинамическим воздействием на пласты, стимулирующим повышенную газоотдачу углей. Интенсивные работы по извлечению метана ведутся в Австралии, Китае, Канаде, Польше, Германии и Великобритании [3].

В Австралии некоторые компании успешно добывают метан с середины 90-х годов. Разработка ведется горизонтальными скважинами, пробуренными по пласту на расстояние до 1500 м. Из них газ подают на очистительную фабрику, где его обезвоживают, фильтруют и сжимают. Далее, по газопроводу высокого давления, метан поставляют потребителям [4].

В Китае запасы метана составляют около 35 трлн м³, и его добычей начали заниматься в начале 90-х. К настоящему времени на территории угольных бассейнов страны пробурено более 100 опытных скважин, и сейчас объем добычи составляет около 5 млрд м³, а к 2010 г. планируется увеличить ее до 10 млрд м³ [5].

В Канаде экспериментальные работы по извлечению метана угольных пластов только начались. Его запасы составляют 8 трлн м³, и ожидается, что в ряде регионов страны он станет основным видом добываемого газа [6].

В Великобритании компания Coalgas разработала альтернативный метод извлечения метана — путем его откачки через вентиляционные стволы шахт, куда он поступает из неотработанных угольных пластов. По этой технологии Coalgas ведет добычу метана из двух заброшенных шахт.

По мнению американских экспертов, мировая добыча метана из угольных пластов будет неуклонно расширяться, и к 2020 г. ее объемы будут доведены до 100-150 млрд м³ в год. В более отдаленной перспективе эксперты ожидают, что она будет увеличена до 470-600 млрд м³ [7] (15-20% мировой добычи природного газа).

Список литература:

1. О перспективах добычи в России угольного газа // [Электронный ресурс]. URL: http://www.gazprom.ru/about/production/extraction/metan/

2. Johnson A. Coalbed Methane: Clean Energy of the World. // Oilfield Review, 2009. – V. 21. – P. 4-17.

3. Coal Mine Methane Global Overview [Электронный ресурс] // United States Environmental Protection Agency. Режим доступа: http://www.epa.gov/cmop/

4. Australian Petroleum Productions and Exploration [Электронный ресурс] // Association Limited Annual Production Statistics. Режим доступа: www.appea.com.au/countent/pdfs_docs_xls/annual_production_statistics.xls.

5. Statistical Review of World Energy 2010 // BP Global.

6. Ahmed al-Duraby, Lambert S. Coalbed Methane: Clean Energy and the World // Oilfield Review. Calgary, Canada 2010.

7. Travits A., Finfinger G. Case Studies of Long-Term Methane Extraction from Coal // the Society of Mining Engineers of AIME Fall Meeting, Albuquerque, New Mexico, USA 2008.