Чингиз Черниязданов, заместитель председателя Правления по развитию бизнеса Казахстанского института нефти и газа

Айдос Темирхасов, директор департамента апстрим-проектов Казахстанского института нефти и газа

Александр Логвиненко,  инженер-разработчик 1-й категории Казахстанского института нефти и газа

Угольный метан - это углеводород, основной компонент природного газа. Угольный метан содержится в пластах угля. Формируется в результате биохимических и физических процессов в ходе преобразования растительного материала в уголь. Является причиной взрывов в угольных шахтах, в определенных условиях приводящих к катастрофам.

недрах осваиваемых и перспективных угольных бассей­нов сосредоточена значительная часть мировых ресурсов углей, а также их спутника - метана, масштабы ресурсов которого соизмеримы с ресурсами газа традиционных месторождений мира. В связи с этим такие бас­сейны следует рассматривать как метаноугольные, подлежа­щие комплексному поэтапному освоению, с опережающей широкомасштабной добычей метана.

МУП (метан угольных пла­стов) является экономически эффективным и целесообраз­ным альтернативным видом энергии. Этот вид энергии обоснован не только с эконо­мической точки зрения, но, в первую очередь, обеспечивает безопасность жизнедеятельно­сти и экологическую стабили­зацию.

Угольные пласты считаются коллекторами и значитель­ным источником метана из-за того, что они хранят в шесть- семь раз больше метана, чем обычные газовые коллекторы. МУП находится в трех различ­ных формах: свободный газ, растворенный газ в связанной угольной воде и абсорбирован­ный газ на твердой поверхно­сти угля. Несмотря на огромное количество МУП, у него есть особенности, которые отлича­ют его от других традиционных нефтегазовых пластов. Это связано с низкой пористостью и проницаемостью угольных пластов.

Метан является наиболее чистым источником энергии, не содержит вредных примесей, таких как азотные и сернистые соединения. К примеру, еже­годно угольные шахты Караган­динской области выбрасывают в атмосферу больше 300 млн куб. м метана. По сведениям угольного департамента АО «АрселорМиттал Темиртау», за 2015-2020 годы ежегодно утилизировалось всего 17 млн куб. м. Дегазация угольных месторождений значительно снизит количество аварий на шахтах и выбросы вредных веществ в атмосферу.

Добыча МУП является экономически целесообразной для решения задач местного газоснабжения, строительства электростанций для обеспече­ния электроэнергией, перевода автотранспорта/спецтехники с дизельного на газомоторное топливо.

МИРОВОЙ ОПЫТ ДОБЫЧИ МУП

Как следует из статистического отчета ВР (рис. 1), на десять стран-лидеров приходится 91% мировых разведанных запасов угля (страны СНГ - Россия, Укра­ина и Казахстан - в совокупно­сти контролируют 27%). При этом следует учитывать практи­ческий опыт, который указы­вает на то, что наибольшее количество газа содержится в полубитуминозном и битуми­нозном угле. Согласно данным Международного энергетиче­ского агентства (International Energy Agency, IEA), мировая добыча МУП может достичь 200 млрд куб. м к2035 году.

В перспективе к 2050 году объе­мы могут достигнуть 1 трлн куб. м / год, или 30-40% мировой добычи природного газа. При этом запасы метана составляют в Северной Америке 85 трлн куб. м, в странах СНГ -112 трлн куб. м, в Китае - 34 трлн куб. м, а в странах Тихоокеанского региона -13 трлн куб. м. На заседании Американо-Рос­сийской рабочей группы по сотрудничеству в области энер­гетики были приведены более подробные прогнозные оценки запасов МУП. В 2005 году ОАО «Газпром Промгаз» приводило свою оценку ресурсов по России, объем которых составил 49 трлн куб. м. Общие запасы МУП в РК по разным оценкам составляют ~ 1,1-1,7 трлн куб. м. На основе этих цифр можно сделать вывод о значительном потенциале таких проектов на территории СНГ. 

США

Промышленная добыча МУП впервые была осуществлена в США в 1980-х годах. В настоя­щее время США являются мировым лидером в области разведки и добычи нетрадиционных углеводородов, в том числе МУП. Развитием отрасли послужило введение строгих регламентов по обеспечению промышленной и экологи­ческой безопасности проведения горных работ по добыче угля, а также эффективному внедре­нию новых технологий в процесс дегазации угольных пластов. Также в целях привлечения инвестиций в разведку и добычу МУП была утверждена система налоговых преференций. Следом за США успешно начали развивать свою отрасль по добыче МУП такие страны, как Кана­да, Великобритания, Китай и Индия.

КИТАЙСКАЯ НАРОДНАЯ РЕСПУБЛИКА

В целях развития научно-исследовательских работ в области разведки и добычи МУП Прави­тельством Китая организован «Объединенный Китайский национальный инженерно-исследовательский центр по МУП» (China United Coalbed Methane National Engineering Research Center Co., Ltd), акционерами которого стали государственные нефтегазовые корпорации: Petro China, Sinopec и Китайский геологический университет.

В целях обеспечения оптимизации себе­стоимости добычи и реализации МУП принято законодательное закрепление налоговых преференций для расчетов компаний, инвести­рующих в разведку и добычу МУП.

Также для развития отрасли по разведке и добыче МУП создан национальный оператор Petro China Coalbed Methane Company Limited (далее - PetroChina CBM), который является дочерней организацией крупнейшей трансна­циональной нефтегазовой корпорации Китая Petro China.

Производственные показатели по добыче МУП PetroChina CBM:

-     доказанные запасы: 386 млрд куб. м;

-    объем добычи МУП: 1,4 млрд куб. м / год;

-   метаноносность угля: от 10 до 30 куб. м / тонну.

Одной из особенностей добычи МУП явля­ется относительно долгий (1-3 года) период добычи воды (откачка воды из угольных пластов с целью понижения давления), за которым уже следует полноценная добыча метана. На рис. 3 показано, что лишь на второй год после буре­ния скважины добыча МУП достигает планового уровня.

ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ МЕТАНА УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

Существуют два принципиально разных спосо­ба добычи МУП: шахтный (Coal Mine Methane), полученный в результате подземной дегаза­ции угольных шахт, и скважинный (Coal Bed Methane), полученный путем бурения скважин и применения технологии по интенсификации МУП. В мировых масштабах угольный метан уже несколько десятков лет применяется в качестве альтернативного источника энер­гии, превращаясь из проблемы, связанной с безопасностью труда горняков, в ценный, высококачественный и экологически ценный энергоноситель.

Суть всех технологий добычи МУП заклю­чается в предварительном бурении скважин до начала разработки пластов угля. В резуль­тате происходит понижение уровня содержа­ния метана, что приводит к значительному сокращению рисков аварий. Однако до начала 1970-х годов, несмотря на многочис­ленные исследования и эксперименты, этот способ удаления метана считался неэф­фективным, а потому не получил широкого распространения. Связано это с тем, что сам по себе процесс извлечения метана больше напоминает добычу нефти: необходимо при­менять насосы для откачки воды из пластов.

В результате давление в пластах снижается, что приводит к высвобождению газа из пор угля. 

АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗВЕДКИ И ДОБЫЧИ МУП В КАЗАХСТАНЕ

Для максимально возможного и эффективно­го применения природного газа Правитель­ством Республики Казахстан в концепции развития газового сектора до 2030 года МУП рассматривается как альтернативный и пер­спективный вид голубого топлива.

Удельный объем природного газа в энер­гобалансе мира к 2030 году может составить около 30%. В связи с этим в последнее время интерес к нетрадиционным источникам энергии постоянно увеличивается. Сохране­ние тенденции к сокращению добычи более доступного газа приведет к трансформации.

На сегодняшний день доступ к товарному газу имеют жители десяти регионов РК, при этом в ряд газифицированных областей то­варный газ поставляется только в областные центры и сравнительно крупные города.

Также в концепции развития газового сектора основополагающим приоритетным направлением является обеспечение насе­ления природным газом за счет газифика­ции областей республики.

Карагандинский бассейн является наи­более газоносным среди угольных бассейнов Казахстана и одним из крупнейших в СНГ. Угленосная толща простирается на глубину до 3000 м. Прогнозируемые ресурсы метана в бассейне оцениваются на уровне от 850 млрд куб. м до 4 трлн куб. м, что сравнимо с крупнейшими газовыми месторождени­ями мира. Точных данных нет, потому что запасы не утверждены. Узаконить их можно только путем геологоразведочной оценки.

Проведенные исследования указывают на схожесть этого участка с крупнейшим место­рождением США - Блэк Варриор, где добыча МУП составляет 1,5 млрд куб. м / год.

Добыча метана Карагандинского уголь­ного бассейна является одной из возмож­ностей расширения топливно-энергетиче­ского баланса Республики Казахстан.

Многолетний опыт добычи угля в шахтах Карагандинского бассейна под­тверждает высокую взрывоопасность угольных пластов в связи с высоким содержанием метана в угольных пластах, приводящую к многочисленным жертвам и разрушениям.

Также разведка, добыча и переработка МУП относятся к компетенции нефтегазо­добывающей отрасли; как правило, угле­добывающие компании Карагандинского региона не имеют необходимых техноло­гий и квалифицированного персонала для развития таких проектов.

В настоящее время промышленная и ком­мерческая добыча МУП ведется в ограничен­ном количестве, дегазация является лишь подготовкой угольных пластов.

Анализ международного опыта наглядно демонстрирует, что ключевым фактором развития проектов по добыче МУП является объединение усилий научно-исследователь­ских организаций и отраслевых компаний с оказанием государственной поддержки в виде предоставления налоговых префе­ренций и упрощением процедур в области недропользования.

АО «КИНГ»

Концепция развития газового сектора Республики Казахстан до 2030 года опре­деляет видение и основные подходы к поэтапному реформированию и ком­плексному развитию газового сектора Республики Казахстан, предусматривает имеющийся в Казахстане значительный потенциал в части разведки и добычи МУП, помимо традиционных ресурсов газа. Во исполнение утвержденного в сентябре 2016 года Министром энергети­ки Республики Казахстан актуализиро­ванного Плана мероприятий по реализа­ции поручения Президента Республики Казахстан Н. А. Назарбаева по организа­ции разведки и добычи МУП АО «Казах­ский институт нефти и газа» проводит работы по геологической разведке МУП в рамках инновационного инвестицион­ного проекта «Добыча метана угольных пластов Карагандинского угольного бассейна».

АО «КИНГ» выступил партнером АО «АрселорМиттал Темиртау» в вопросе реализации инвестиционного проекта по добыче и переработке МУП. По состо­янию на 2021 год, проводится подсчет запасов, проводятся встречи с ведущими отечественными и международными учеными и сервисными компаниями, занимающимися вопросами разведки и добычи МУП, обладающими современными технологиями и опытом разведки и добычи угольного метана. АО «КИНГ» предлагает проекты по двум направле­ниям: утилизация МУП путем создания ГТЭС (газотурбинной электростанции) мощностью до 300 МВт, утилизация МУП за счет строительства завода по произ­водству газохим и и (СП Г, GTL и прочих продуктов газохимического производ­ства). При этом АО «АрселорМиттал Те­миртау» планирует выйти на добычу МУП в объемах 1,5 млрд куб. м / год к 2027 году.

Разработка метаноугольного место­рождения предусматривает строитель­ство более 1000 скважин, 26 из них будут построены в рамках геологоразведочных работ в 2022-2024 годах. Инвестиции в проект составляют более $100 млн.

На проектную мощность в 100 тыс. тонн сжиженного природного газа пред­приятие выйдет в 2025 году. Все проекты планируется реализовать за счет при­влечения частных инвестиций.