Шыңғыс Черниязданов, Қазақ мұнай және газ институты Басқарма Төрағасының бизнесті дамыту жөніндегі орынбасары

Александр Логвиненко, 1-санатты инженер-әзірлеуші, Қазақ мұнай және газ институты

Айдос Темірхасов, апстрим жобалар департаментінің директоры, Қазақ мұнай және газ институты

Көмір метаны көмірсутек, табиги газдың негізгі компоненті. Көмір метаны көмір қабаттарында кездеседі. Ол өсімдік материалын көмірге айнапдыру кезінде биохимиялық және физикалық процестер нәтижесінде қалыптасады. Белгілі бір жағдайларда апаттарга алып келетін көмір шахталарындағы жарылыстардың себебі болып табылады.

Игерілетін және перспективалы көмір бассейндерінің жер қойнауында әлемдік көмір ресурстарының едәуір бөлігі, сондай-ақ олардың серігі метан шоғырланған, оның ресурстарының ауқымы әлемнің дәстүрлі кен орындарының газ ресурстарымен сәйкес келеді. Осыған байланысты мұндай бассейндерді метанды кең көлемде өндіре отырып, кешенді кезең-кезеңмен игеругежататын метан-көмір ретінде қарастырған жөн.

КҚМ (көмір қабаттарының метаны) энергияның үнемді және орынды балама түрі болып табылады. Энергияның бұл түрі экономикалықтұрғыдан негізделіп қоймай, сонымен қатар, ең алдымен, тіршілік қауіпсіздігі мен экологиялық тура қтанды руды қамтамасыз етеді.

Көмір қабаттары коллекторлар және метанның маңызды көзі болып саналады, өйткені олар қарапайым газ коллекторларына қарағанда метанды алты-жеті есе көп сақтайды. КҚМ үш түрлі пішінде болады: бос газ, байланысқан көмір суындағы еріген газжәне көмірдің қатты бетіндегі сіңірілген газ. КҚМ көптігіне қарамастан; оны басқа дәстүрлі мұнай-газ қабаттарынан ажырататын ерекшеліктері бар. Бул көмір қабаттарының темен кеуектілігі мен өткізгіштігіне байланысты.

Метан энергияның ең таза көзі болып табылады, қурамында азот және күкірт қосылыстары сияқты зиянды қоспалар жоқ. Мысалы, жыл сайын Қарағанды облысының көмір шахгалары атмосфераға 300 млн. текше метрден астам метан шығарады. «АрселорМиттал Теміртау» АҚ көмір департаментінің мәліметі бойынша, 2015-2020 жылдары жыл сайын барлығы 17 млн. текше метр кәдеге жаратылды. Көмір кен орындарын газсыздандыру шахталардағы авариялар мен атмосфераға зиянды заттардың шығарылуын айтарлықтай азайтады.

КҚМ өндіру жергілікті газбен жабдықтау міндеттерін шешу, электрэнергиясымен қамтамасыз ету үшін электр станцияларын салу, автокөлікті/арнайы техниканы дизель отынынан газ-моторлы отынға ауыстыру үшін экономикалықтұрғыдан орынды болып табылады.

КҚМ ӨНДІРУДІҢӘЛЕМДІК ТӘЖІРИБЕСІ

ВР статиста калық есебіне сәйкес (1-сурет) әлемдік барланған көмір қорының 91%-ы он көшбасшы елге тиесілі (ТМД елдері Ресей, Украина және Қазақстан -жиынтығында 27%-ды бақылайды). Бұл ретте практикалықтәжірибені ескеру қажет, бұл газдың ең көп мөлшері жартылай битумды және битумды көмірде болатындығын көрсетеді. Халықаралықэнергетикалықагенттіктің (International Energy Agency, ІЕА) деректеріне сәйкес, 2035 жылға қарай КҚМ әлемдік өндірісі 200 млрд. текше метрге жетуі мүмкін. Болашақта 2050 жылға қарай көлем 1 трлн, текше м/ жыл немесе әлемдік табиғи газ өндірудің 30-40%-ына жетуі ықтимал. Бұл ретте метанның қоры СолтүстікАмерикада 85 трлн, текше метрді, ТМД елдерінде -112 трлн, текше метрді, Қытайда 34 трлн, текше метрді, ал Тынық мұхиты аймағы елдерінде -13 трлн, текше метрді құрайды. Энергетика саласындағы ынтымақтастық жөніндегі АҚШ-Ресей жұмыс тобыныңотырысында КҚМ қорларын неғурлым егжей-тегжейлі болжамдық бағалау келтірілді. 2005 жылы «Газпром промгаз» ААҚ Ресейдегі ресурстарға өз бағасын берді, оның көлемі 49 трлн, текше метрді құрады. ҚР-дағы КҚМ жалпы қоры әр түрлі бағалаулар бойынша ~ 1,1-1,7 трлн, текше метрді құрайды. Осы сандар негізінде ТМД аумағында осындай жобалардың айтарлықтай әлеуеті туралы қорытынды жасауға болады.

АҚШ

КҚМ өнеркәсіптік өндірісі алғаш рет 1980 жылдары АҚШ-та жүзеге асырылды. Қазіргі уақытта АҚШ дәстүрлі емес көмірсутектерді, соның ішінде КҚМ барлау және өндіру саласында әлемдік көшбасшы болып табылады. Саланы дамытуға көмір өндіру бойынша тау-кен жұмыстарын жүргізудіңөнеркәсіптікжәнеэкологиялық қауіпсіздігін қамтамасыз ету жөніндегі қатаң регламенттерді енгізу, сондай-ақ көмір қабаттарын газсыздандыру процесінежаңа технологияларды тиімді енгізу қызмет етті. Сондай-ақ, КҚМ барлау мен өндіруге инвестициялар тарту мақсатында салық артықшылықтары жүйесі бекітілді. АҚШ-тан кейін Канада, Ұлыбритания, Қытай және Үндістан сияқты елдер КҚМ өндіру саласын сәтті дамыта бастады.

ҚЫТАЙ ХАЛЫҚ РЕСПУБЛИКАСЫ

КҚМ барлау жәнеөндірусаласындағы ғылыми-зерттеу жұмыстарын дамыту мақсатында Қытай Үкіметі «КҚМ бойынша біріккен Қытай ұлттық инженерлік-зерттеу орталығын» (China United Coalbed Methane National Engineering Research Center Co., Ltd) ұйымдастырды, оның акционерлері Petro China, Sinopec мемлекеттік мұнай-газ корпорациялары және Қытай геологиялық университеті болды.

Өндірудің өзіндік құнын оңтайландыруды және КҚМ іске асы руды қамтамасыз ету мақсатында КҚМ барлау мен өндіруге инвестициялайтын компанияларды есептеу үшін салық артықшылықтарын заңнамалық бекіту қабылданды.

Сондай-ақ, КҚМ барлау жәнеөндіру саласын дамыту үшін Petro China Coalbed Methane Company Limited (бұдан әрі PetroChina CBM) ұлттық операторы құрылды, ол Қытайдың Petro China ірі трансұлттық мұнай-газ корпорациясының еншілес ұйымы болып табылады.

PetroChina CBM компаниясының КҚМ өндіру бойынша өндірістік көрсеткіштері:

-           Дәлелденген қорлар: 386 млрд, текше метр;

-           КҚМ өндіру көлемі: жылына 1,4 млрд, текше метр;

-           Көмірдің метан құрамы: 10-нан 30 текше м/ тоннаға дейін.

КҚМ өндіру ерекшеліктерінің бірі суды өндірудің (қысымды төмендету мақсатында көмір қабаттарынан суды айдап шығару салыстырмалы түрде ұзақ (1-3 жыл) кезеңі) болып табылады, одан кейін метанды толыққанды өндіру жүргізіледі. -3-суретте ұңғыманы бұрғылағаннан кейінгі екінші жылы ғана КҚМ өндірісі жоспарланған деңгейге жететіні көрсетілген.

КӨМІР ҚАБАТТАРЫНДАҒЫ МЕТАНДЫ ӨНДІРУ ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ

КҚМ өндірудің екі түбегейлі әр түрлі әдісі бар: көмір шахталарын жерасты газсыздандыру нәтижесіндеалынған шахталық (Coal Mine Methane) және ұңғымаларды бұрғылау мен КҚМ қарқы ндату технологиясы н қолдану арқыл ы алынған ұңғымалық (Coal Bed Methane). Әлемдік ауқымда көмір метаны бірнеше ондаған жылдар бойы кеншілердің еңбек қауіпсіздігімен байланысты проблемадан бағалы,жоғары сапалы және экологиялық бағалы энергия тасымалдаушыға айнала отырып, баламалы энергия көзі ретінде қолданылып келеді. КҚМ өндірудің барлық технологияларының мәні көмір қабаттарын өндіру басталғанға дейін ұңғымаларды алдын ала бұрғылау. Нәтижесінде метан деңгейінің төмендеуі байқалады, бұл апат қаупінің айтарлықтай төмендеуіне әкеледі. Алайда, 1970 жылдардың басына дейін, көптеген зерттеулер мен тәжірибелерге қарамастан, метанды жоюдың бұл әдісі тиімсіз болып саналды, сондықтан кеңтаралмады. Бұл метанды алу процесінің көбінесе мұнай өндіруге ұқсайтынына байланысты: қабаттардан суды айдап шығару үшін сорғыларды қолдану қажет. Нәтижесінде қабаттардағы қысым төмендейді, бұл көмір тесіктерінен газдың шығуына әкеледі. Гидравликалық жарылуды қолдана отырып, КҚМ өндірудің үлгілік схемасы 4-суретте көрсетілген.

ҚАЗАҚСТАНДА КҚМ БАРЛАУ ЖӘНЕ ӨНДІРУ ӨЗЕКТІЛІГІ Табиғи газды барынша ықтимал және тиімді қолдану үшін Қазақстан Республикасының Үкіметі газ секгорын дамытудың2030 жылға дейінгі тұжырымдамасында КҚМ көгілдір отынның баламалы және перспективалы түрі ретінде қаралады.

2030 жылға қарай әлемнің энергия теңгеріміндегі табиғи газдың үлес көлемі шамамен 30%-ды құрауы мүмкін. Осыған байланысты соңғы уақытта дәстүрлі емес энергия көздеріне деген қызығушылық үнемі артып келеді. Неғұрлым қолжетімді газ өндіруді азайту үрдісін сақтау трансформацияға әкеледі.

Бүгінгі таңда тауарлық газға ҚР он өңірінің тұрғындары қол жеткізе алады, бұл ретте бірқатар газдандырылған облыстарға тауарлық газ тек облыс орталықтары мен салыстырмалы түрде ірі қалаларға жеткізіледі.

Сондай-ақ газ секторын дамыту тұжырымдамасында республика облыстарын газдандыру есебінен халықты табиғи газбен қамтамасыз ету негізгі басым бағыт болып табылады.

Қарағанды бассейні Қазақстанның көмір бассейндері арасында ең газды бассейн және ТМД-дағы ең ірі бассейндердің бірі болып табылады. Көмір қабаты 3000 м тереңдікке дейін созылады. Бассейндегі метанның болжамды ресурстары 850 млрд. текше метрден 4 трлн, текше метрге дейін бағаланады, бұл әлемдегі ең ірі газ кен орындарымен салыстыруға болады. Нақты дерекгер жоқ, өйткені қорлар бекітілмеген. Оларды геологиялық барлау арқылы ғана заңдастыруға болады. Жүргізілген зерттеулер бұл учаскенің АҚШ-тың ең ірі кен орны Блэк Варриормен ұқсастығын көрсетеді, мұнда КҚМ өндірісі жылына 1,5 млрд, текше метрді құрайды.

Қарағанды көмір бассейнінің метанын өндіру Қазақстан Республикасының отын энергетикалық теңгерімін кеңейту мүмкіндіктерінің бірі болып табылады.

Қарағанды бассейнінің шахталарында көмір өндірудің көп жылдық тәжірибесі көмір қабаттарындағы метанның көп болуына байланысты көмір қабаттарының жоғары жарылыс қаупін растайды, бұл көптеген құрбандар мен қирауға әкеледі.

Сондай-ақ КҚМ барлау, өндіру және қайта өңдеу мұнай-газ өндіру саласының Козырев не жатады; әдетте, Қарағанды өңірінің көмір өндіруші компанияларында осындай жобаларды дамыту үшін қажетті технологиялар мен білікті персонал жоқ.

Қазіргі уақытта КҚМ өнеркәсіптік және коммерциялық өндіру шектеулі мөлшерде жүргізіледі, газсыздандыру тек көмір қабаттарын дайындау болып табылады.

Халықаралықтәжірибені талдау КҚМ өндіружөніндегі жобаларды дамытудың негізгі факторы салық артықшылықтарын беру түрінде мемлекеттік қолдау көрсете отырып және жер қойнауын пайдалану саласындағы рәсімдерді жеңілдете отырып, ғылыми-зерттеу ұйымдары мен салалық компаниялардың күш-жігерін біріктіру болып табылатынын айқын көрсетеді.

«ҚМГИ»АҚ

Қазақстан Республикасының газсекторын дамытудың 2030 жылға дейінгі тұжырымдамасы Қазақстан Республикасының газ секторын кезең-кезеңімен реформалаудың және кешенді дамытудың пайымы мен негізгі тәсілдерін айқындайды, дәстүрлі газ ресурстарынан басқа, КҚМ барлаужәнеөндіру бөлігінде Қазақстанда бар елеулі әлеуетті көздейді. Қазақстан Республикасының Энергетика министрі 2016 жылғы қыркүйекте бекіткен Қазақстан Республикасының Президент! Н.Ә. Назарбаевтың КҚМ барлау және өндіруді ұйымдастыру бойынша тапсырмасын іске асыру жөніндегі өзекті іс-шаралар жоспарын орындау үшін «Қазақ мұнай жене газ институты» АҚ Қарағанды көмір бассейнінің көмір қабаттарынан метан өндіру» инновациялық инвестициялық жобасы шеңберінде КҚМ геологиялық барлау бойынша жұмыстар жүргізуде.

«ҚМГИ» АҚ КҚМ өндіружәне қайта өңдеу бойынша инвестициялықжобаны іске асыру мәселесінде «АрселорМиттал Теміртау» АҚ серіктесі болды. 2021 жылғы жағдай бойынша қорларды есептеу жүргізіледі. КҚМ барлау және өндіру мәселелерімен айналысатын, заманауи технологиялары және көмір метанын барлау және өндіру тәжірибесі бар жетекші отандық және халықаралық ғалымдармен және сервистік компаниялармен кездесулер өткізіледі. «ҚМГИ» АҚ екі бағыт бойынша жобалар ұсынады: қуаты 300 МВт-қа дейінгі ГТЭС (газ-турбиналық электр станция) құружолымен КҚМ кәдеге жарату, газ химиясын (СТГ, GTL және газхимиясы өндірісінің басқа да өнімдерін) өндіру зауытын салуесебінен КҚМ кәдегежарату. Бұл ретте «АрселорМиттал Теміртау» АҚ 2027 жылға қарай жылына 1,5 млрд, текше метр көлемінде КҚМ өндіруге шығуды жоспарлап отыр.

Метан көмір кен орнын игеру 1000-нан астам ұңғыма салуды көздейді, оның 26-сы геологиялық барлау жұмыстары шеңберінде 2022-2024 жылдары салынады.Жобаға салынған инвестициялар 100 млн. АҚШ доллары на н асады. Кәсіпорын 100 мың тонна сұйытылған табиғи газдыңжобалық куатына 2025 жылы шығады. Барлық жобаларды жеке инвестицияларды тарту арқылы іске асыру жоспарлануда.