Парадоксы шахтного метана: от источника трагедий до несметных богатств
КАРАГАНДА. КАЗИНФОРМ — Над решением проблемы шахтного метана в Карагандинском угольном бассейне бьются уже много лет. Прежде всего, это необходимо для того, чтобы горизонты шахт не были смертельными. Но есть и другая сторона. Источник опасности может приносить пользу как альтернативный источник электроэнергии. Весь вопрос в том: как монетизировать несметные богатства?
Горизонты карагандинских шахт опускаются все ниже. Сегодня шахтеры работают на глубине 700-800 метров под землей. И более пристального внимания потребовали вопросы дегазации.
За последнее время, с 1994 по 2012 годы, на шахтах Карагандинского угольного бассейна произошло 8 аварий по причине взрыва метана. Погибли 138 человек. Трагедия не обошла стороной практически ни одну шахту угольного департамента АО «АрселорМиттал Темиртау».
Неординарной названа авария на шахте «Тентекская», случившаяся 2 июня 2008 года. Впервые гигантский выброс метана произошел в тот момент, когда в забое проводились именно противовыбросовые мероприятия. Горняки бурили скважины, чтобы снизить газовую нагрузку на пласт. Предстояло сделать 12 таких скважин. Три выполнила предыдущая смена, и столько же должна была пробурить смена, которую и настигла эта авария. Под завалом оказалось 5 человек. Никто из них не выжил.
Важно не просто укротить газ, а избавляться от метана до процесса добычи угля, идти по чистым угольным пластам.
Карагандинский угольный бассейн является самым метанообильным в мире. По оценкам, геологические запасы углей до глубины 1800 метров здесь составляют более 33 млрд тонн. А угленосная толщь простирается на глубину до 3000 метров. Прогнозные ресурсы метана в бассейне оцениваются на уровне от 850 млрд м3 до 4 трлн м3. Точных данных нет, потому что запасы не утверждены. Узаконить их можно только путем геологоразведочной оценки.
«Еще лет 50 назад Карагандинский и Донецкий угольный бассейны первыми в мире организовали заблаговременную дегазацию с поверхности пластов. Лет 40 назад начали использовать метан в шахтных котельных. Но сегодня эти работы не в столь активном состоянии. Это связано с разными причинами: по сравнению с советскими временами и количество шахт уменьшилось, и газоносность увеличилась», — говорит профессор Карагандинского государственного технического университета Николай Дрижд.
«Долевое распределение ресурсов метана угольных пластов в мире обстоит следующим образом. На США приходится 16,4%, Европу — 8,6%, Азию — 31%, Австралию — 8,5%, Африку — 0,8%, и 50,8% — на страны СНГ, — привел данные Н. Дрижд. — По прогнозам, мировая добыча шахтного метана к 2020 году возрастет более чем в три раза и составит 470-600 млрд. м3/год, то есть 15-20 % мировой добычи природного газа. В перспективе к 2050 году объемы могут достигнуть 1 трлн. м3/год, или 30-40 % от мировой добычи природного газа», — отмечает ученый.
Между тем, при прогнозах страны СНГ в расчет не брали. Если в Америке, странах Европы давно внедрены технологии утилизации шахтного метана, то у нас до сих пор это — вопрос времени и денег.
Потенциальные инвесторы приезжали в Караганду из многих стран. Но «карта» не легла, каждый остался при своих интересах.
Чтобы привлечь внимание к проблеме, Карагандинский государственный технический университет организовал «круглый стол» на тему «Передовая практика по эффективному извлечению метана и его использованию на угольных шахтах». В помощь приехала группа экспертов по шахтному метану Европейской экономической комиссии ООН. В обсуждении приняли участие представители компаний Казахстана, России и Украины.
«Шахтный метан — это проблема сложная, разносторонняя. Она касается и вопросов безопасности, и экологии, и в то же время это возможность применения технологии по утилизации выбросов, получения альтернативных источников электроэнергии. Относительно Карагандинского угольного бассейна, на первом месте здесь обеспечение безопасности горных работ. Но в то же время имеет место парниковый эффект — огромные объемы метана выбрасываются в атмосферу», — прокомментировал председатель группы экспертов по метану ЕЭК ООН Рэймонд Пилчер, президент Raven Ridge Resources (США).
Эффект возможно получить только совместив три столпа — социальный, экологический и экономический. А для этого должна быть государственная стимулирующая политика.
«Это очень сложный вопрос, как начать извлекать пользу из опасного источника. Угольные компании сфокусированы на добыче угля. И для них метан является бросовым ресурсом, который фактически ничего не стоит. В то же время он имеет определенную стоимость. Это такой вопрос ментального характера, — отметил Рэймонд Пилчер. — Технологии утилизации газа достаточно дорогие. Без стимулирующих методов применять их нерентабельно. Одно из решений — это так называемые фонды «зеленого» направления, которые предоставляют финансовую возможность реализации подобных проектов на льготных условиях».
Профессор КарГТУ Николай Дрижд рассказал о том, какие законодательные шаги уже предприняты в Казахстане. Глава государства 28 апреля 2016 года подписал Закон «О переходе РК к «зеленой экономике». Внесены поправки по метану угольных пластов и обязательной дегазации угольных месторождении в концепцию Кодекса «О недрах и недропользовании».
«Получено постановление Правительства на предмет бесконкурсного получения контрактов на недропользование на разведку и добычу метана. Мы три года бились, чтобы получить это разрешение», — добавил ученый.
Для того, чтобы получить новую топливно-энергетическую отрасль, надо двигаться быстрее и дальше в законодательном плане. Требуется узаконить статус метана из угольных пластов. Речь идет о разработке специальной государственной программы. Кроме того, острым является вопрос о льготном налогообложении, инвестиционных преференциях.
Николай Дрижд назвал решение проблемы «делом на Нобелевскую премию».
Ученый сообщил о предварительных результатах геолого-разведочных работ на Шерубайнуринском участке. По его словам, заключения иностранных лабораторий говорят о схожести этого участка с крупнейшим месторождением США — Блэк Варриор, где добыча метана из угольных пластов составляет 1,5 млрд.куб. м/год.
На правительственном уровне решаются вопросы о продолжении проекта. Планируется пробурить еще несколько дополнительных скважин. Предлагается создать специальное предприятие с иностранным инвестором. По словам Дрижда, имеются два кандидата — голландская и китайская фирмы. В отдаленной перспективе — строительство газотурбинной электростанции на метане.
Между тем, за пять лет не оправдала себя единственная в Карагандинском угольном бассейне экспериментальная установка по выработке электроэнергии из метана. Причина — не в технологии, а в длительном простое.
Установку на шахте им. Ленина запускали торжественно, с участием руководства области. По информации компании, проект стоил 1,4 млн. долларов США. Проектная мощность газогенератора — 1,4 МВт электроэнергии. Сообщалось, что это покрывает до 20% общей потребности шахты.
«Газогенератор запустили в 2011 году. До 2015 года австрийская установка работала без всяких аварий. Затем вышел из строя поршень. Запчасть пришлось заказывать за рубежом. В итоге установка простаивала порядка 9 месяцев. Вновь запустили ее в июле 2016 года», — рассказал Сергей Морозов, специалист отдела по оперативному улучшению угольного департамента АО «АрселорМиттал Темиртау».
Печальный опыт привел к выводу, что каждый должен заниматься своим делом. Утилизацию метана компания решила отдать на сторону. И уже объявила тендер. По словам сотрудника угольного департамента, ряд иностранных компаний, в том числе английская, проявили интерес.
«Начало планируем на 2018 год. Инвестор будет вкладывать собственные средства, получать газ, а мы будем покупать у него электроэнергию на наши нужды», — пояснил схему С. Морозов.
Потенциал огромный. Ежегодно угольные шахты Карагандинской области выбрасывают в атмосферу больше 300 млн. кубометров метана. По сведениям угольного департамента, за 2015 год утилизировано всего 17 млн. кубометров.
Остается надеяться, что вопрос сдвинется наконец с мертвой точки.
Источник
Метановая перспектива Казахстана
Метан как новый энергоноситель может изменить перспективы развития угольного региона страны
Несмотря на развитие альтернативных источников энергии, ископаемые виды топлива лидируют в мировом энергопотреблении. Но в последние годы рынок углеводородов оказался в эпицентре геополитического противостояния, стал объектом экономических санкций и ограничений.
Это подтолкнуло развитые страны ускорить промышленное освоение альтернативных источников, среди которых на особом счету сланцевый газ и метан угольных пластов, во многом схожие с природным газом.
Сложно назвать метан угольных пластов новым ископаемым на территории Карагандинской области, но как «полезное ископаемое» мы его рассматриваем совсем недавно. Этот газ – наше прошлое, настоящее и будущее. И если раньше он был источником повышенной опасности при добыче угля, то свое светлое завтра мы рассматриваем только с точки зрения пользы от добычи метана.
Наш опыт
Опыт дружбы с рудничным метаном у казахстанских угольщиков небольшой, потому и этот раздел короткий. Но этот опыт есть. И он положительный.
Извлекать выгоду из сопутствующего газа при добыче угля – идея не новая. На шахтах «АрселорМиттал Темиртау» (АМТ) уже второй десяток лет работают три котлоагрегата, вырабатывающие энергию путем сжигания метана, – один на шахте Абайская и две установки на шахте им. В. И. Ленина. Газовое оборудование разработано и смонтировано в 1999–2000 годах силами своего управления «Спецшахтомонтаждегазация». Мощность каждого котлоагрегата составляет 10 Гкал, эксплуатируются они по сей день с момента установки.
Естественно, главное их преимущество перед традиционными угольными котельными – экономическое: затраты на обогрев помещений уменьшились в разы. При использовании метана в качестве топлива значительно снижаются и вредные выбросы в атмосферу. Он при горении практически не образует побочные продукты.
Метан используется в наших котельных напрямую, без промежуточной переработки, в добываемой доле концентрации.
Были ли эти отечественные метановые установки первыми в мировой практике добычи метана, сказать не могу, но в вопросах дегазации карагандинские шахты были первопроходцами. Именно карагандинские горняки первыми дегазировали угольные пласты. Начало было положено еще в середине 1950-х годов. А в 1961 году, впервые в мире, на одной из шахт Карагандинского угольного бассейна были осуществлены опытные испытания заблаговременной дегазации шахтного поля с обработкой пластов методом гидравлического расчленения.
Возможно, повышенная газообильность пластов Карагандинского бассейна, отрицательно сказывавшаяся на безопасности труда горняков, сыграла свою роль. Ведь это один из существенных факторов риска в процессе эксплуатации шахт. Как правило, содержание метана растет с увеличением глубины залегания угля. Именно поэтому риск аварий, связанных со взрывами на шахтах, нарастает по мере выработки пластов угля нижнего залегания.
Мировая практика извлечения метана
Газ угольных пластов во всем мире до недавнего времени считался вредоносным и опасным попутчиком каменных углей, добываемых закрытым способом. Промышленная добыча рудничного метана началась в США в начале 1980-х годов. В 2000 году в США было добыто 40 млрд м³ метана угольных пластов, что составляло 7% суммарной добычи газа в стране.
Добыча метана из угольных пластов значительно отличается от добычи природного газа – как по технологии, так и по трудозатратам. И стоимость условной единицы метана, добываемого из угольных пластов, пока еще выше природного газа в несколько раз. Но разработка метана как альтернативного источника энергии набирает обороты, и технологии совершенствуются.
Мировой метановый опыт молод, и пока он нас интересует с точки зрения потребителя, желающего освоить эту отрасль. Лидеры-газодобытчики, такие как Китай, Германия, США, Польша, заинтересованы в активном участии, сотрудничестве и инвестировании в казахстанскую экономику. Поэтому на наших промышленных выставках мы часто встречаем оборудование по извлечению рудничного метана и его переработке.
Казахстан по ресурсам угольного метана входит в десятку ведущих стран мира. Карагандинский угольный бассейн (контрактная территория АО «АрселорМиттал Темиртау»), по предварительным подсчетам, содержит около 490 млрд куб. метров метана на глубине 1 500 м и около 500–550 млрд куб. метров на глубине 2 000 м! Объем этот, правда, необходимо подтвердить, но верифицированная цифра не станет намного меньше или больше. Сюрпризы и подводные камни (скорее, подземные камни) не в количестве, а в качестве.
Газоносность угольных пластов в Карагандинском угольном бассейне – самая высокая в мире (15–35 куб. м/т). К примеру, месторождение Уотерберг (Южная Африка) имеет показатель газоносности 3–5 куб. м/т; в бассейнах США – Сан-Хуан (5–12 куб. м/т) и Уоррирор (8–12 куб. м/т) – он выше, но все равно ниже наших.
Разработка карагандинского метана
9 июля 2018 года было создано совместное предприятие Satbayev University & ArcelorMittal Gas Production, которое непосредственно и займется добычей метана в Карагандинском угольном бассейне.
Реализация проекта выполняется в соответствии с поручением Главы государства Нурсултана Абишевича Назарбаева о переходе Республики Казахстан к «зеленой» экономике и развитию нового энергетического сектора по добыче угольного метана в Карагандинской области.
О перспективах и планах в этом добывающем секторе рассказал управляющий директор по инновационной деятельности Satbayev University, член Наблюдательного совета совместного предприятия Satbayev University & ArcelorMittal Gas Production Черниязданов Чингиз Аскарович.
– Расскажите нашим читателям о Satbayev University.
– Университет основан в 1934 году как Казахский горно-металлургический институт. За более чем 80-летнюю историю своего существования университет стал синонимом технического прогресса и лидерства в Казахстане в области подготовки кадров и научно-исследовательской деятельности в горной металлургии и нефтегазовой отрасли.
В 2015 году Указом Главы государства Нурсултана Назарбаева КазНИТУ им. К. Сатпаева присвоен особый статус научно-исследовательского холдинга с правом коммерциализации технологий. В состав университета вошли Национальный технологический центр «Парасат» и восемь научно-исследовательских институтов.
В 2017 году университет был переименован в Satbayev University.
– Чем занимается ваш коллектив в данное время?
– Наш казахстанский проект на начальной стадии разработки. В настоящее время подсчитываем запасы угольного метана на контрактной территории АМТ, разрабатываем трехмерную геологическую модель, делаем расчеты для предполагаемой инфраструктуры по переработке и использованию угольного метана.
Мы также анализируем действующие в компании «АрселорМиттал Темиртау» системы дегазации и добычи угольного метана для последующего их усовершенствования.
– Построение полноценного кластера добычи метана – задача не одного дня. Какие этапы вы предполагаете?
– Во-первых, формирование правовой базы, учитывающей международный опыт. При поддержке Министерства энергетики, Министерства индустрии и инфраструктурного развития, акимата Карагандинской области, депутатов Парламента и НПП «Атамекен» была проведена колоссальная работа, по результатам которой сформирована необходимая законодательная база, направленная на предоставление экономических преференций и развитие отрасли в целом.
Во-вторых, повышение научно-исследовательской компетенции с привлечением технологии по разведке и добыче угольного метана.
В настоящее время на базе Satbayev University в партнерстве с компанией General Electric, Baker Hughes создан Международный центр анализа и разработки месторождений. Центр имеет отличную материально-техническую базу, оснащен специализированным программным обеспечением, квалифицированным персоналом с опытом работы в международных и отечественных нефтегазовых компаниях. Основной задачей центра является полное научно-техническое исполнение задач проекта разведки и организации добычи угольного метана для совместного предприятия.
В-третьих, создание сервисной базы и привлечение дополнительных инвестиций. Мы ведем переговоры с крупнейшими международными корпорациями, заинтересованными инвестировать в отрасль, но для практической реализации проекта необходимо завершить работу по подсчету запасов угольного метана и технико-экономических расчетов по планированию инфраструктуры.
– Чингиз Аскарович, чей опыт вы планируете использовать?
– Сейчас мы активно изучаем опыт ближайшего нашего соседа – Китая, который ежегодно добывает около 16 миллиардов кубических метров угольного метана. Весь угольный метан там используется для выработки электроэнергии, применяется в качестве газомоторного топлива (LNG, CNG) и идет на нужды населения.
В августе 2018 года совместная делегация, состоящая из руководства Satbayev University и АО «АрселорМиттал Темиртау», посетила научно-технические и производственные подразделения Coal Technology & Engineering Group – национальной китайской корпорации, занимающей ведущее положение в угольной промышленности Китая. По результатам визита было подписано трехстороннее соглашение о сотрудничестве, которое открывает новую страницу в промышленной добыче метана в Казахстане.
В рамках подписанного Соглашения CCTEG и Satbayev University будут проводить совместные исследования в области разведки и добычи угольного метана, реализации инвестиционных проектов в области переработки и сжижения (LNG), компримирования (CNG) газа, вести подготовку профессиональных кадров, магистрантов и докторантов.
– Какие сценарии использования метана вы рассматриваете?
– Вариантов несколько: выработка электроэнергии, использование в газовых котлах для отопления. Очень интересно использование угольного метана в качестве газомоторного топлива, это и есть LNG (сжиженный газ) и СNG (компримированный газ). В случае успеха все варианты будут реализованы для удовлетворения собственных нужд компании «АрселорМиттал Темиртау», что позволит оптимизировать затраты, а также значительно снизить воздействие на окружающую среду.
– Насколько это выгодно с точки зрения бизнеса?
– Опыт Китая, с которым мы ознакомились в результате поездки нашей совместной делегации, убедил, что грамотный подход позволяет получить значительную прибыль от добычи и использования угольного метана. Угольный метан – это экологически чистый энергоноситель, который открывает перед нами колоссальные возможности.
Мир не стоит на месте. Раньше организация добычи метана была значительно более затратной, так как не было адаптированных технологий в бурении наклонно-направленных скважин, многостадийного гидроразрыва, переработки шахтного метана, программного обеспечения и научной базы. Если провести аналогию со сланцевым газом (где инвестиции гораздо выше, чем в угольном метане), опыт США, Китая и Индии доказал, что отрасль может приносить хорошую прибыль.
Наша задача – правильно адаптировать действующие технологии под задачи проекта и тем самым снизить финансовые вложения. Главное, мы знаем, какие ошибки не стоит совершать, за нас это сделал международный опыт.
На контрактной территории АО «АрселорМиттал Темиртау» сосредоточены значительные запасы газа, которые в перспективе могут обеспечить развитие огромной отрасли, дать новые рабочие места, будет развиваться малый, средний бизнес и самое важное – добыча угольного метана повысит безопасность труда шахтеров, а также улучшит экологическую обстановку региона.
– Известно, что в Казахстане занимались извлечением метана еще в советский период. Чингиз Аскарович, почему же пока нам не удалось добиться более значительных результатов?
– Старожилы отрасли рассказывали, что впервые в мире гидроразрыв пластов был применен именно в Караганде. К сожалению, тогда приоритет был за добычей угля, а добыча метана сводилась к программе превентивной дегазации пластов. Да и не было соответствующих технологий, людей и инвестиций, поэтому отрасль не развивалась.
Как показывает международный опыт, для этого требуется объединение научно-исследовательской компетенции и отраслевой компании, что и было сделано путем создания совместного предприятия. Разведка и добыча угольного метана имеет некую схожесть с нефтегазовой отраслью, поэтому большинство наших кадров имеет производственный опыт в этой сфере, также мы набрали в штат специалистов, обладающих опытом работы в угледобывающей отрасли. Сотрудничаем с ведущими компаниями, которые добывают значительные объемы метана, они нам хорошо помогают в подготовке кадров и обеспечении новыми технологиями.
Конечно, работа с недрами всегда неоднозначна, требует постоянных временных и финансовых корректировок, но совместными усилиями АО «АрселорМиттал Темиртау» и Satbayev University мы выполним все поставленные задачи по проекту.
Источник