На багатьох зустрічах журналістів з керівництвом Кабінету Міністрів України, Міністерства енергетики та вугільної промисловості України, Національної академії наук України, Національного інституту стратегічних досліджень  неодноразово ставилися питання щодо енергетичної безпеки України та перспектив прискореного переходу від геологічних пошуків до видобутку сланцевого газу (далі – СГ) із нафтогазоносних структур Східного (Юзівська площа) і Західного (Олеська площа) регіонів.

 

Експертно-аналітичні дослідження фахівців Інституту геологічних наук, Інституту телекомунікацій і глобального інформаційного простору, Інституту геохімії навколишнього середовища Національної академії наук України та Національного інституту стратегічних досліджень при Адміністрації Президента України, Міністерства екології та природних ресурсів України засвідчили, що для видобутку із слабкопроникних відкладів  сланцевого і затисненого газів (Shale and tight gas) (глибина 3,5 – 5,5  км) необхідно використання розробленої у США до промислового рівня фрекінг-технології (далі – ФТ), але за умов її еколого-технологічної адаптації до параметрів нафтогазоводоносних структур України.

Фізико-технологічний зміст ФТ пов’язаний із створенням у слабкопроникних і стиснутих вагою вищезалягаючих порід газонасичених шарів об’ємного тріщинно-проникного і хімічно-активного простору. Досягається це бурінням кущів горизонтальних або нахилених свердловин (до 10 свердл/км.кв.) з наступним прострілом стовбурів свердловин у газоносних шарах і нагнітанням до 8-15 тис.м.куб. токсичних техногенних розчинів (ПАВ, пісок для фіксації розкриття тріщин і ін.), із яких 25-35 % залишається у зоні френкінгу (далі – ЗФ).

Виконані експертно-аналітичні оцінки (академік Лялько В.І., академік Шестопалов В.М., доктор технічних наук Яковлєв Є.О., член-кореспондент Трофимчук О.М., доктор технічних наук Красовський Г.Я., доктор геологічних наук Шехунову С.Б., кандидат геолого-мінералогічних наук Яковлєв В.В., доктор геологічних наук Азімов О.Т. і ін.) засвідчили, що в гідрогеофільтраційних умовах нафтогазоносних структур Східного і Західного регіонів України ФТ видобутку СГ здатна сформувати загрозу регіонального забруднення вищезалягаючих горизонтів прісних питних і мінеральних вод.

Аналіз матеріалів дистанційного зондування  Землі (ДЗЗ) щодо оцінки розповсюдження  в межах  нафтогазоводоносних структур України  тектонічних порушень регіональних водотривів  як потенційних шляхів висхідної міграції токсичних залишків технологічних розчинів у ЗФ дозволив встановити можливість формування  двох основних механізмів цього процесу:

  • формування гідравлічного зв’язку тріщинного простору ЗФ з проникними тектонічними зонами; проведені геопросторові оцінки лінеаментних структур дозволили дійти висновку, що щільність лінійної свердловинної тріщинуватості ЗФ у 4-6 разів перевищує фонову щільність лінеаментів за даними ДЗЗ. Внаслідок цього формується висока ймовірність гідравлічного витискання токсичних технологічних забруднень по прониклих тектонічних зонах до вищезалягаючих горизонтів питних і мінеральних вод. Орієнтовний час міграції за гідрогеофільтраційними  розрахунками складає 5- 50 років, що співпадає з окремими випадками забруднення підземних і поверхневих джерел водопостачання у США за 20-30 років промислового використання ФТ;
  • повільного площинного сплиття (конвективно-дифузійний механізм) залишків технологічних розчинів із тріщинного простору ЗФ внаслідок їх зниженої густини (1т/м.куб) порівняльно із мінералізованими поровими водами (300-400 г/дм.куб), густина яких 1,2 т/м.куб.

Орієнтовний час досягнення прісноводних горизонтів складає 300-500 років і більше, але цей процес здатний охопити усю площу видобутку СГ, враховуючи співвідношення об’ємів порових розчинів перекриваючих порід та забруднених вод у ЗФ, граничні припустимі концентрації хімічних сполук  ФТ.

Досвід експлуатації полігонів закачки у глибокі горизонти токсичних рідких відходів (США, РФ, Україна) свідчить, що виділення  при фрекінг-процесі великих обсягів газу з утворенням емульсії з низькою густиною здатне прискорити висхідний рух залишків токсичних сполук ЗФ у десятки разів, так як густина газу майже у 1000 разів менше густини водно-технологічного розчину. Під час ознайомлення українських фахівців, за підтримки компанії SHELL (вересень 2013 року), з технологією видобутку сланцевого газу в штаті Пенсильванія, та складом місцевих природоохоронних заходів було встановлено, що на рівні регіонів у США діє більше двохсот регулюючих документів, які враховують еколого-технологічні та соціально-економічні параметри ФТ.

На жаль, в Україні не має розвинутого комплексу нормативно-правових актів з забезпечення безпечного використання ФТ видобутку СГ, які пов’язані із комплексом високоенергетичних і екобезпечних впливів на глибокі  горизонти ГС.

Також, під час спілкування з фахівцями Агентства з охорони навколишнього середовища США (Environmental Protection Agency – EPA) та представниками громадськості було відмічено, що в США на територіях 35 штатів вже три роки реалізується програма з оцінки змін екологічного стану підземних і поверхневих вод на ділянках довгострокового промислового видобутку СГ шляхом буріння контрольних свердловин (160 тис.) і опробування поверхневих водних об’єктів (до 180 тис. пунктів).

Виконання даних робіт головним чином пов’язане із зростанням кількості скарг місцевого населення на погіршення якості поверхневих і підземних джерел водопостачання та екологічного стану ландшафтів територій видобутку СГ.  Наявні наукові публікації свідчать, що за 25-35 років промислового використання у США технології крекінгу було пробурено більше 2 млн свердловин різного призначення (за 50 років нафтогазорозвідувальних досліджень в Україні приблизно 13 тис. свердловин).

Порівняльний аналіз екологічних небезпек промислового використання ФТ на родовищах СГ у США і Україні дозволяє дійти наступних попередніх висновків:

  1. Геологічна будова і умови руху мінералізованих і прісних підземних вод на родовищах СГ в Україні є більш складними в наслідок їх підвищеної тектонічної порушенності, в тому числі активного розвитку соляних куполів, наявності  у природних умовах фільтраційних зв’язків горизонтів мінералізованих і прісних підземних вод у вигляді ділянок їх гідрогеохімічного забруднення токсичними хімічними елементами (ртуть, миш’як, мідь, втор, йод, бром та інш.);
  2. Впровадження ТФ на території України вимагає створення випереджаючої нормативно-правової бази щодо її промислового використання;
  3. Приймаючи до уваги високоймовірний ризик формування при впровадженні ФТ великих площ забруднення глибоких горизонтів геологічного середовища, небезпеку міграції токсичних сполук до джерел питно-господарського водопостачання та прояву сейсмічних струшувань і деформації донної поверхні, уявляється доцільним:
  • розробка КМУ, Міненерговугілля, Мінприроди за участю профільних інститутів НАНУ, МОН, МОЗ, державної програми випереджаючих досліджень еколого-техногенної стійкості та соціально-економічної ефективності експлуатації родовищ сланцевого газу (аналіз матеріалів ДЗЗ , проведення  газогеохімічної зйомки у регіонах пошуку та видобутку СГ з метою визначення фонових параметрів та  виділення екологічно-безпечних ділянок, створення геолого-економічних моделей і ін.);
  • розробка наукових критеріїв гранично-припустимих еколого-техногенних навантажень та геодинамічних  змін нафтогазоносних структур при використанні ФТ з метою упередження забруднення підземних горизонтів прісних питних і мінеральних лікувальних вод, розвитку сейсмо-геофізичних процесів та небезпечних деформацій поверхні;
  • створення системи моніторингу газогеохімічних, ланшафтно-геохімічних, гідрогеологічних, геофізичних та геодезичних параметрів геологічного середовища у зонах екологічного впливу видобутку сланцевого газу.

Автори:

доктор технічних наук Є.О. Яковлєв,

доктор геологічних наук В.В. Радчук