Техас штатындағы Барнетт тақтасы

Кіріспе

Барнетт шелі – Форт-Уорт ойысының геологиялық құрылымы. Ол Техас штатында Миссисипп кезеңіне (354–323 миллион жыл бұрын) жататын шөгінді тау жыныстарынан тұрады. Бұл құрылым Форт-Уорт қаласының және кем дегенде 17 округтің астында, 13 000 км² (5 000 миль²) аумақты қамтиды. 2007 жылғы мәліметтер бойынша, сарапшылар Барнетт шелінің АҚШ-тағы құрлықтағы табиғи газ кен орындарының арасында ең ірі өндірілетін қоры болуы мүмкін деген пікірді білдірді. Кен орнында өндірілуге жарамды табиғи газдың және жалпы табиғи газдың мол қоры бар деп есептеледі. Кейбір жергілікті билік органдары мемлекеттік жерлерде (мысалы, саябақтарда) бұрғылау жүргізудің, басқа да шараларды бұзбайтын жолдарын іздестіруде, осылайша табылған минералдардан роялти алуды көздеп отыр. Ал басқалары бұрғылау компанияларынан ауыр көліктердің салдарынан жолдарға келген зиянды өтеуді талап етуде (көптеген жолдар ауылдық және ауыр техникаға арналмаған). Бұрғылау және геологиялық барлау жұмыстары қоршаған ортаға зиян келтіргені, әсіресе жер асты суларының ластануы салдарынан үлкен дау тудырды.

Атауы

Формация 19-ғасырдың соңында Сан-Саба округінде қоныстанған Джон В. Барнетттің құрметіне аталған, ол жергілікті өзенге Барнетт ағыны деп ат қойған. 20-ғасырдың басында геологиялық картаға түсіру экспедициясы барысында ғалымдар өзенге жақын жердегі қалың, қара түсті, органикалық заттарға бай тақтатасты байқады. Сөйтіп, бұл тақтатас "Барнетт тақтатасы" деп аталды. Барнетт тақтатасы аймақтағы дәстүрлі мұнай және газ кен орындары үшін бастапқы және тығыздаушы қабат ретінде қызмет етті.

Ньюарк, Шығыс газ өрісінің тарихы

Форт-Уорт бассейнінің Барнетт тақтасынан өндірілетін газ ұңғымалары Техас теміржол комиссиясы тарапынан Ньюарк, Шығыс газ кен орны деп белгіленеді. 2002 жылдан 2010 жылға дейін Барнетт АҚШ-тағы шиыршық газдың ең өнімді көзі болды; қазір ол үшінші орында, Марцеллус формациясы мен Хейнесвилл тақтасынан кейін. 2013 жылдың қаңтар айында Барнетт тәулігіне 4,56 миллиард куб фунт газ өндірді, бұл АҚШ-та өндірілген барлық табиғи газдың 6,8% құрады.

Discovery және Митчелл энергиясы жылдары

Кен орны 1981 жылы Митчелл Энерджи компаниясы Ньюарк, Техас, Уайс округінің жанында C. W. Slay No1 ұңғымасын бұрғылап аяқтағанда табылды. Ұңғыма тік бұрғыланды, азот көбікті фрактуралаумен (фрак) аяқталды, бірақ газ өндірімі қозғалыс тудырарлық деңгейде болған жоқ. Өндіріс төмен болғанына қарамастан, Mitchell Energy иесі Джордж П. Митчелл Барнетттен газ өндірудің тиімді жолын таба алатынына сенімді болды. Митчелл бастапқы ұңғымаларында өндірістің аздығына, газ бағасының төмендігіне және кірістің жеткіліксіздігіне қарамастан, жылдар бойы табандылық танытты. Сала мамандары Барнетт тақталы құймасында басқа компаниялардың мұндай жағдайда бұрғылауды жалғастыруы екіталай екенін айтады. Митчелл Барнетт тақталы құймасын табысқа жеткізгені үшін және осылайша Барнеттте газ өндірісінің өркендеуіне, сондай-ақ басқа компаниялар оның технологияларын қолданғанда, АҚШ және басқа елдерде көптеген шикі газ және тар мұнай кен орындарының табысқа ие болуына үлкен үлес қосты. Митчелл Энерджи бірте-бірте өндірісті арттырудың жолдарын тапты. Бастапқыда Митчелл Аппалачи бассейніндегі тақталы құймасында белгілі бір сәттілікке жеткен көбікті фрактуралаудан бас тартып, гельді фрактуралаудың Барнетт үшін тиімдірек екенін анықтады. 1986 жылы Mitchell Energy Барнетт тақталы құймасына алғашқы ірі гидравликалық фрактуралауды (гельді фрактуралау) қолданды. 1991 жылы Mitchell Energy федералды үкіметтен алған субсидиямен Барнетттегі алғашқы көлденең ұңғыманы бұрғылады, бірақ тәжірибе сәтті деп танылмады. Митчелл 1998 жылға дейін тағы екі көлденең ұңғыма бұрғылады; олар техникалық тұрғыдан жетістікке жетті, бірақ экономикалық тұрғыдан сәтсіз болды. Митчеллдің төртінші және соңғы көлденең әрекеті 2000 жылы жасалды, бірақ бұрғылау кезінде қиындықтар туындады және тоқтатылды. Барнетттегі маңызды табыс 1997 жылы болды, ол кезде Mitchell Energy мұнай инженері Ник Штейнсбергер басқа компаниялардың Техас штатының шығысындағы Cotton Valley Sandstone кен орындарында сәтті қолданып жүрген лайлы сулы фрактуралаудың Барнетт тақталы құймасында гельді фрактуралаудан тиімдірек болуы мүмкін екенін ұсынды. Митчелл Энерджи дәстүрлі көзқарасқа қарсы шығып, лайлы сулы фрактуралауға көшкенінің арқасында ұңғыманы аяқтау құны $75,000-нан $100,000-ға дейін төмендеді және газды қалпына келтіру көлемі айтарлықтай артты. Митчелл аймақта көбірек жерді жалға алуға тырысты, бірақ көп ұзамай көптеген басқа операторлар Барнетт ұңғымаларын бұрғылау үшін жерді жалға ала бастады, бұл бұрын негізінен Mitchell Energy компаниясының жобасы болған.

The field was discovered in 1981 when Mitchell Energy drilled and completed the C. W. Slay #1 near Newark, Texas, in Wise County. The well was drilled vertically, completed with a nitrogen foam frac, and did not produce enough gas to cause any excitement. Despite the low production rate, Mitchell Energy owner George P. Mitchell was convinced that he could find a better way to produce gas from the Barnett. Mitchell persevered for years in the face of low production rates in his initial wells, low gas prices, and low profitability. Industry commentators have written that few, if any, other companies would have continued drilling well after well in the Barnett Shale. Mitchell is widely credited with personally making a success of the Barnett Shale, and thus creating the gas production boom in the Barnett, and, when other companies imitated his techniques, many other shale gas and tight oil successes in the US and other countries. Incrementally, Mitchell Energy found ways to increase production. Early on, Mitchell abandoned the foam frac, which had been used with some success in Appalachian Basin shales, and found that gel fracs worked better in the Barnett. In 1986, Mitchell Energy applied the first massive hydraulic frac, a gel frac, to the Barnett Shale. In 1991, Mitchell Energy, with a subsidy from the federal government, drilled the first horizontal well in the Barnett, but the experiment was not considered a success. It was not until 1998 that Mitchell drilled two more horizontal wells; they were technical successes, but economic failures. Mitchell's fourth and last horizontal attempt was made in 2000, but ran into drilling problems and was abandoned. The largest breakthrough in the Barnett came in 1997, when Mitchell Energy petroleum engineer Nick Steinsberger suggested that a slickwater frac, which was being successfully used by other companies in wells to the Cotton Valley Sandstone of east Texas, might work better in the Barnett Shale than the gel fracs. By going against conventional wisdom and switching to the slickwater frac, Mitchell Energy not only lowered the cost of completing wells by $75,000 to $100,000, but also dramatically increased the recovery of gas. Mitchell tried to buy more leases in the area before word spread, but soon many other operators started buying leases and drilling Barnett wells, in what had been until then essentially a Mitchell Energy play.

Басқа операторлар да қосылады

Митчелл Энержи Барнетт Шиль ұңғымаларын бұрғылауда дерлік монополияға ие болды. Мысалы, 1995 жылы Митчелл Барнеттте 70 ұңғыманы аяқтады, ал қалған операторлардың барлығы 3 ұңғыманы ғана аяқтады. Бұл, негізінен, Барнетт экономикалық тұрғыдан тиімсіз болғандықтан болды: бұрынғы бас директордың сөзіне сәйкес, Митчелл 1981 жылдан 1997 жылға дейін Барнеттке шамамен 250 миллион доллар инвестициялаған, бірақ шығындарын қайтара алмады. Бірақ 1997 жылдан кейін бәсекелестер Митчелл газды пайдалы өндірудің жолын тапқанын түсінді, содан кейін олар да жерді жалға алып, Митчеллдің қарқынына жете алмайтын жылдамдықпен Барнетт ұңғымаларын бұрғылай бастады. 2001 жылы алғаш рет Митчелл Барнетт Шиль ұңғымаларының жартысынан да азын аяқтады (258 ұңғыма, ал басқа операторлар 260 ұңғыманы аяқтады). Жаңа технологияларға қарамастан, газ бағасы 1990 жылдардың соңында өскенше, іріккен бұрғылау басталған жоқ.

Ағымдағы жағдай

2012 жылы Ньюарк, Шығыс алабы 24 округке таралып кетті, ал 25-ші округ, Гамильтон қаласындағы құдықтарға рұқсаттар берілді. Алапта 16 000-нан астам өндірістік ұңғыма болды. 2011 жылы газ өндірісі 2,0 триллион куб футті құрады. Бұл алап Техастағы ең ірі газ өндіруші болып табылды және Техас газ өндірісінің 31% -ын құрады.

Құдықтың аяқталуы

Барнетт тақталы құрамының дамуына ұңғымаларды жобалау және аяқтаудағы екі маңызды жаңалық көмектесті. Олар – көлденең бұрғылау және гидравликалық жарылыс.

Көлденең бұрғылау

Горизонталь бұрғылау Барнетт тақтасының табиғи газдың маңызды көзі ретіндегі әлеуетін арттырды. Горизонталь бұрғылау мұнай және газ өндіру әдісін өзгертіп, өндірушілерге тік бұрғылау арқылы экономикалық тұрғыдан тиімді болмайтын, тым жұқа резервуарларға қол жеткізуге мүмкіндік берді. Барнетт тақтасының көп бөлігі Форт-Уорт қаласының астында жатыр. Жаңа технология көптеген газ өндіру компанияларын қызықтырды. Ұзартылған жетегінен басқа, горизонталь бұрғылау өндірісті күрт арттырады. Барнетт тақтасы сияқты «тығыз» жыныста (төмен өткізгіштігі бар) газ тау жынысынан шығып, ұңғымаға өту үшін жарықтарды пайдаланады. Бұл жарықтар табиғи немесе жасалған болуы мүмкін (төменде қараңыз). Горизонталь ұңғыма ұңғымаға көбірек тас (демек, көбірек жарықтар) шығарады, себебі ол әдетте өнімді қабаттағы ұңғыманың горизонталь бөлігімен жобаланады. 2005–2007 жылдары Барнетт тақтасындағы горизонталь бұрғылау Джонсон, Хилл және Боск округтеріне оңтүстікке қарай кеңейді, толыққан ұңғымалардың 100% сәттілік көрсеткішіне ие болды. Оуачита бүктемесі бойымен бұрғылау мүмкіндігін бағалау үшін Вако қаласының жанында эксперименталды тік ұңғыма бұрғыланып жатыр, бұл бүктеме Барнетт тақтасының оңтүстік шекарасын анықтайтын геологиялық кедергі болып табылады. 2013 жылдың басына дейін Барнетт тақтасында кейбір тік ұңғымалар бұрғыланып жатты.

Гидравликалық сынықтар

Барнетт тақтасында жүргізілетін гидравликалық жарылу су, құм және әртүрлі химиялық қоспалардың (іріктілікті, ағыс жылдамдығын және т.б. реттеу үшін) қоспасын ұңғымаға жеткілікті қысыммен сорғылау арқылы жүзеге асырылады, бұл қоршаған тау жынысы қабаттарында жарықтарды жасау және тарату үшін жасалады. Бұл өтімділігі төмен тау жыныстарында маңызды, себебі ол ұңғымаға қабаттың көбірек бөлігін ашады және үлкейтілген беттік аудан арқасында газдың көлемін арттырады. Гидравликалық жарылу болмаса, ұңғымалар экономикалық тұрғыдан тиімді деңгейде өнім бере алмайды. 1997 жылы Митчелл Энержи (қазір Девон Энержинің бөлігі) инженері Ник Стайнсбергер бұрынғы жарылу техникаларына қарағанда көбірек су және жоғары сорғы қысымын қолданатын «ылғалды жарылу» (slickwater fracturing) техникасын қолданды, бұл техника Солтүстік Техастағы Барнетт тақтасында Шығыс Техаста қолданылған. 1998 жылы жаңа техника S. H. Griffin No. 3 ұңғымасынан алғашқы 90 күн ішінде компанияның бұрынғы ұңғымаларынан алынған өнімнен асып түскенде сәтті екені дәлелденді. Техас университетінің Остин қаласындағы Джексон Геоғылымдар мектебінің ғалымдары, Барнетт алабын дамыту үшін өндіруші компаниялармен тығыз жұмыс істегендер, сонымен қатар Барнетттің кейбір аймақтарында гидравликалық жарылу үшін суды пайдалану ішу және ауыл шаруашылығы сияқты басқа да қажеттіліктермен бәсекелестікке алып келуі мүмкін екенін де атап көрсетті. Гидравликалық жарылу процесіне қатысты көптеген сын айтылады. Оппозиция бұл процестің жеткіліксіз бақыланатынын және айналасындағы аумақтардағы су мен ауа сапасына қауіп төндіретінін мәлімдейді, сондай-ақ жақын жердегі су құдықтарында метанның көбеюіне байланысты оқиғалардың саны артып бара жатқанын көрсетеді.

Экономикалық әсері

2008 жылдың қыркүйегіне қарай газ өндірушілер оңтүстік округтердегі жер иелеріне төленген сыйлық ақысы 200 доллардан 28 000 долларға дейін (500–69 000 доллар/га) аралығында болғанын мәлімдеді, ең жоғары бағалар 2008 жылдың күзінде Vantage Energy компаниясымен төленді. Роялти төлемдері 18–25% құрады. Джонсон округіндегі бір жалға алу шарты бойынша қазірдің өзінде 19 ұңғымаға рұқсат берілген. "Форт-Уорт Стар-Телеграм" газетінде 2007 жылы Таррант округінде 100 000-нан астам жаңа жалға алу тіркелгені хабарланды. Жақындағы жалға алу шарттарында 25% роялти төлемі, Форт-Уорттың оңтүстік жағындағы Райан Плейс, Мистлтоу Хайтс және Берклидегі үй иелері үшін, сондай-ақ оңтүстік Арлингтондағы үй иелері тобы үшін акрға 22 500 доллар және 25% роялти қарастырылған. "Форт-Уорт Уикли" газетінде жарияланған соңғы мақалалар көптеген қол қойылған жалға алу келісімдері орындалмағанын, жалға алушылардың уәделенген сомадан әлдеқайда аз төленгенін немесе мүлдем төленбегенін көрсетіп отыр. Мұнай өнеркәсібінің жақтастары 2015 жылға қарай Барнетт кені 108 000-нан астам жұмыс орнын құруы мүмкін екенін мәлімдейді. Сынаушылар салық түсімдері бензол және табиғи радиоактивті материалдар (НОРМ) сияқты газ бұрғылаудың зиянды қосалқы өнімдерін тазалау шығындарымен теңестірілуі мүмкін дейді. Қоршаған ортаны қорғау ұйымдары мемлекеттік реттеушілерге тазалау жұмыстарын бастауға қысым көрсетуде. Сан-Хуан азаматтар альянсы ЭҚА-ны ережелерді қатаңдатуға мәжбүрлеу үшін сотқа жүгінді. Барнетт кені энергия кеңесінің (кәсіби ұйым) өкілі Эд Ирланд Обама әкімшілігі кезінде реттеу күшейеді деп сендірді; бірақ 2012 жылға қарай бұл болған жоқ. 2011 жылы Форт-Уорт сауда палатасы жүргізген зерттеу Барнетт кенінің дамуы Техаста 119 000 жұмыс орнының, оның 100 000-ы Форт-Уорт аймағында құрылғанын көрсетті. Газды нарыққа тасымалдау үшін кеңейтілген газ құбыры желісі ізделіп жатыр. Хилл округі арқылы табиғи газ құбырының салынуы аяқталуы бұрғылау үшін жаңа аумақтарды ашуы мүмкін.

Дәлелденген резервтер

2010 жылы АҚШ Энергиялық ақпарат басқармасы: 31,0 триллион куб фут газ.
2011 жылы АҚШ Энергиялық ақпарат басқармасы: 32,6 триллион куб фут газ, 118 миллион баррель мұнай.

Барнетт шахтасының географиясы

Барнетт тақтасы өндірістің "негізгі" және "негізгі емес" аймақтарына бөлінген. Бүгінгі күнге дейін өндіріс негізгі аймақта шоғырланған, онда тақта қалыңдағы жоғары және белгісіздік азайтылған. Бұл газ бағасы төмендеу кезінде ұңғымаларды бұрғылауға мүмкіндік береді, қарағанда негізгі емес аймақтардағы бағалармен салыстырғанда.

Дау

Газ ұңғымалары орналасқан аймамдардағы бірнеше топтар жойқын апаттардың жоғары қаупі туралы шағымданып, ал кейбіреулері апаттардың орын алғанын, оның ішінде бірнеше адамның қаза болуын мәлімдеді. Кейбір экологиялық ұйымдар мен Солтүстік Техас тұрғындары бұрғылаудың ұңғымалар мен құбырлардың маңындағы ауа мен су сапасына тигізетін әсеріне алаңдаушылық білдірді. 2010 жылы Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) Range Resources компаниясына қарсы шұғыл бұйрық шығарды, онда компанияның Паркер округі, Техас штатындағы бұрғылау қызметі кем дегенде екі тұрғын үйдің ауыз су құдықтарын ластағаны айтылды. Компания бұл айыптауларды жоққа шығарып, метанның болуын табиғи миграцияның нәтижесі деп түсіндірді және Range газ ұңғымаларын бұрғылаудан бұрын жақын жердегі су құдықтарында пайда болғанын мәлімдеді. Алайда, 2011 жылғы қаңтарда Техас теміржол комиссиясының (TRRC) отырысынан кейін TRRC қызметкерлері химиялық құрамына сүйене отырып, су құдықтарындағы газдың Range ұңғымалары орналасқан терең Барнетт тақтасынан емес, сазды Страун формациясынан шыққан деген қорытындыға келді. Сондай-ақ, Range компаниясы жүргізген қысым сынақтары корпустың механикалық тұтастығын көрсеткені де анықталды. EPA және екі үй иесі TRRC отырысында дәлелдер ұсынуға шақырылды, бірақ қатыспады. 2012 жылғы наурыз айында EPA Range компаниясына қатысты бұйрығын кері қайтарды. Техас штатының Диш қаласының мэрі табиғи газ компрессорлық стансасынан шыққан ауаның ластануының оның отбасын ауыр қалпына келтіргеніне шағымданды. Алайда, 2010 жылғы мамыр айында Техас штатының денсаулық сақтау департаменті Диш қаласы үшін ауа сапасының нәтижелерін жариялады, оның ішінде 28 Диш тұрғынынан алынған қан мен зәр үлгілерінің сынақтары да болды. Агенттік мынадай қорытындыға келді: «Бұл зерттеуден алынған ақпарат газ ұңғымаларынан немесе компрессорлық стансалардан қоғамның кең ауқымда зардап шегуі орын алғанын көрсетпеді. Бұл қорытынды үлгілердегі ұшқыш органикалық қосылыстардың (VOC) деңгейлерінің үлгісіне негізделген. Сігарет шегу, ауыз судағы дезинфекциялау өнімдерінің болуы және тұтынушыларға немесе хоббиге байланысты өнімдер сияқты басқа да әсер ету көздері көптеген нәтижелерді түсіндіруге болады».

Several groups in communities in which gas wells have been located have complained of high risk of catastrophic accidents, and some allege that accidents have already occurred, including several resulting in fatalities. Some environmental groups and north Texas residents have expressed concern about the effects of drilling on air and water quality in the areas surrounding the wells and pipelines. In 2010, the Environmental Protection Agency (EPA) issued an emergency order against Range Resources, stating that the company's drilling activities in Parker County, Texas had contaminated at least two residential drinking water wells. The company denied the allegations, and said the presence of methane was a result of naturally occurring migration, and had shown up in nearby water wells long before Range drilled its gas wells. However, after a January 2011 Texas Railroad Commission (TRRC) hearing, TRRC staff concluded that, based on chemical composition, the gas in the water wells came from the shallow Strawn Formation, rather than the deeper Barnett Shale, in which the Range wells were completed. They also concluded that pressure tests by Range showed mechanical integrity of the casing. EPA and the two homeowners were invited to present evidence at the TRRC hearing, but did not. In March 2012, the EPA dropped its order against Range. The mayor of DISH, Texas complained that air pollution from a natural gas compressor station was sickening his family. However, in May 2010, The Texas Department of State Health Services released air quality results for DISH, including tests of blood and urine samples from 28 DISH residents that were tested for volatile organic compounds (VOCs). The agency concluded: “The information obtained from this investigation did not indicate that community wide exposures from gas wells or compressor stations were occurring in the sample population. This conclusion was based on the pattern of VOC values found in the samples. Other sources of exposure such as cigarette smoking, the presence of disinfectant by products in drinking water, and consumer or occupational/hobby related products could explain many of the findings.”

Техас штатының экологиялық реттеушілері мен EPA Техас қоршаған ортаны қорғау комиссиясына бұрғылау шағымдарын алғаннан кейін 12 сағат ішінде орнында тексеруді бастауға бұйрық берді. Барнетт тақтасында жұмыс істейтін компанияларға қарсы көптеген сот процестерінде компаниялар уәде етілген жалға төлемдерін орындамаған, келісімдерді кейіннен өзгерткен немесе тақтадағы жерді жалға алған тұлғаларға берген міндеттемелерін орындамаған деп айыпталады.

Мұра

Барнетт тақталы газ кен орындарының пайдалы болу мүмкіндігі компанияларды АҚШ бойынша тақталы газдың басқа да көздерін іздеуге жетеледі. АҚШ-тағы басқа тақталы газ перспективаларына Мичиган штатындағы Антрим тақтасы, Арканзас штатындағы Фейетвилл тақтасы, Аппалачи таулы аймағындағы Марцелл тақтасы, Оклахома штатындағы Вудфорд тақтасы, Кентукки және Батыс Вирджиния штаттарындағы Огайо тақтасы, сондай-ақ Луизиана және Шығыс Техас штаттарындағы Хейнесвилл тақтасы жатады.