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.
Жанна Турабаева
