Введение

Геологическое образование в Техасе, США.

Барнеттский сланец – геологическое образование, расположенное в районе изгиба Форт-Уортского бассейна. Он состоит из осадочных пород, датируемых миссисипским периодом (354–323 миллиона лет назад) в Техасе. Это образование простирается под городом Форт-Уорт, охватывая площадь в 5000 миль² (13 000 км²) и не менее 17 округов. По состоянию на 2007 год некоторые эксперты предполагали, что Барнеттский сланец может обладать крупнейшими извлекаемыми запасами природного газа среди всех наземных месторождений в Соединенных Штатах. Оценивается, что месторождение содержит извлекаемый природный газ и запасы природного газа в недрах. Некоторые местные органы власти изучают возможности бурения на существующих государственных землях (например, в парках) без нарушения текущей деятельности, чтобы получать роялти за добытые полезные ископаемые, в то время как другие добиваются компенсации от буровых компаний за ущерб дорогам, вызванный перегруженным транспортом (многие дороги сельские и не рассчитаны на использование тяжелой техники). Кроме того, бурение и разведка вызвали значительные споры из-за экологического ущерба, включая загрязнение источников подземных вод.

Имя

Формирование названо в честь Джона У. Барнетта, поселившегося в округе Сан-Саба в конце XIX века, где он назвал местный ручей Ручьем Барнетта. В начале XX века, во время геологической экспедиции по составлению карт, ученые обнаружили мощный черный органически богатый сланец в обнажении рядом с ручьем. Этот сланец впоследствии был назван формацией Барнетт. Сланцы формации Барнетт служили источником и непроницаемым покрышкой для более традиционных нефтяных и газовых коллекторов в этом районе.

История Неваркского газового месторождения

Газовые скважины, добывающие газ из сланца Барнетт в бассейне Форт-Уорт, Техасская железнодорожная комиссия классифицирует как Неварк, Восточное газовое месторождение. С 2002 по 2010 год Барнетт был самым продуктивным источником сланцевого газа в США, сейчас он занимает третье место после формации Марцеллус и сланца Хейнсвилля. В январе 2013 года добыча газа в Барнетте составляла 4,56 миллиарда кубических футов в сутки, что равнялось 6,8% от общего объема природного газа, добытого в США.

Годы открытия и энергии Митчелла

Поле было обнаружено в 1981 году, когда компания Mitchell Energy пробурила и закончила бурение скважины C. W. Slay No. 1 недалеко от Ньюарка, штат Техас, в округе Уайз. Скважина была пробурена вертикально, завершена с использованием фрекинга азотной пеной, и не давала достаточно газа, чтобы вызвать какой-либо интерес. Несмотря на низкую дебитативность, владелец Mitchell Energy, Джордж П. Митчелл, был убежден, что сможет найти лучший способ добычи газа из формации Барнетт. Митчелл на протяжении многих лет упорно работал над своими первыми скважинами, несмотря на низкие показатели добычи, низкие цены на газ и низкую прибыльность. Отраслевые эксперты отмечали, что мало какая, если вообще какая-либо, другая компания продолжила бы бурение скважины за скважиной в сланце Барнетт. Митчеллу широко приписывают личный успех в освоении формации Барнетт, что привело к буму газодобычи в Барнетт, а когда другие компании стали копировать его методы, к успеху многих других проектов по добыче сланцевого газа и трудноизвлекаемой нефти в США и других странах. Постепенно компания Mitchell Energy находила способы увеличения добычи. Вначале Митчелл отказался от фрекинга пеной, который с некоторым успехом применялся в сланцах Аппалачского бассейна, и обнаружил, что гелевый фрекинг более эффективен в Барнетт. В 1986 году компания Mitchell Energy впервые применила массивный гидравлический фрекинг, гелевый фрекинг, в формации Барнетт. В 1991 году компания Mitchell Energy, получив субсидию от федерального правительства, пробурила первую горизонтальную скважину в Барнетт, но эксперимент не был признан успешным. Лишь в 1998 году Митчелл пробурил еще две горизонтальные скважины; они были технически успешными, но экономически невыгодными. Четвертая и последняя попытка Митчелла была предпринята в 2000 году, но столкнулась с проблемами при бурении и была прекращена. Наибольший прорыв в Барнетт произошел в 1997 году, когда инженер-нефтяник Mitchell Energy, Ник Штейнсбергер, предположил, что фрекинг с использованием скользящей жидкости (slickwater frac), который успешно применялся другими компаниями в скважинах, направленных на песчаник Коттон-Вэлли в восточном Техасе, может оказаться более эффективным в формации Барнетт, чем гелевый фрекинг. Пойдя против общепринятого мнения и перейдя на фрекинг с использованием скользящей жидкости, компания Mitchell Energy не только снизила стоимость заканчивания скважин на 75 000 – 100 000 долларов, но и значительно увеличила объемы добываемого газа. Митчелл попытался выкупить больше лицензий в этом районе до того, как эта новость распространится, но вскоре многие другие операторы начали приобретать лицензии и бурить скважины в Барнетт, в том, что до этого момента фактически являлось проектом Mitchell Energy.

Другие операторы присоединяются к этому

В первые годы разработки месторождения Mitchell Energy обладала почти монополией на бурение скважин в сланцевом месторождении Barnett Shale. Например, в 1995 году компания Mitchell завершила 70 скважин Barnett, в то время как все остальные операторы вместе взятые – всего три. Это во многом объяснялось тем, что разработка Barnett была экономически невыгодной: по словам бывшего генерального директора, Mitchell инвестировала около 250 миллионов долларов в Barnett с 1981 по 1997 год, но не смогла вернуть свои затраты. Однако после 1997 года конкуренты осознали, что Mitchell нашла способ прибыльно извлекать газ, и тоже начали скупать лицензии и бурить скважины Barnett, но уже такими темпами, с которыми Mitchell не могла конкурировать. В 2001 году Mitchell впервые завершила менее половины всех скважин Barnett Shale (258 скважин против 260 у других операторов). Даже с применением новых технологий значительное бурение не началось до повышения цен на газ в конце 1990-х годов.

Текущий статус

По состоянию на 2012 год, месторождение Ньюарк, Восточное поле, охватывало 24 округа, а разрешения на бурение скважин были выданы в 25-м округе, Гамильтон. На месторождении эксплуатировалось более 16 000 скважин. Добыча газа в 2011 году составила 2,0 триллиона кубических футов. Месторождение являлось крупнейшим производителем газа в Техасе и составляло 31% от общей добычи газа в штате.

Завершение скважины

Два ключевых достижения в проектировании и освоении скважин способствовали разработке формации Барнетт. Это горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта.

Горизонтальное бурение

Горизонтальное бурение увеличило потенциал сланца Барнетта как крупного источника природного газа. Горизонтальное бурение изменило подход к бурению нефтяных и газовых скважин, предоставив производителям доступ к пластам, которые в противном случае были бы слишком тонкими для экономически целесообразного освоения вертикальным бурением. Большая часть газа в сланце Барнетта залегает под городом Форт-Уорт. Новая технология привлекла ряд газодобывающих компаний. Помимо увеличения протяженности, горизонтальное бурение значительно повышает дебит скважин. В плотных породах (с низкой проницаемостью), таких как сланцы Барнетта, газ перемещается из породы в скважину по трещинам. Эти трещины могут быть естественными или искусственно созданными (см. ниже). Горизонтальная скважина обеспечивает контакт с большей площадью породы (и, следовательно, с большим количеством трещин), поскольку обычно проектируется таким образом, чтобы горизонтальный участок скважины проходил в продуктивном пласте. В 2005–2007 годах горизонтальное бурение в сланце Барнетта распространилось на юг в округа Джонсон, Хилл и Боск, при этом все завершенные скважины оказались успешными. В округе МакЛеннан (вблизи Уэко) проводится бурение экспериментальной вертикальной скважины для оценки потенциала бурения вдоль складки Уачита, геологического барьера, определяющего южную границу сланца Барнетта. Хотя горизонтальные скважины стали стандартом, по состоянию на начало 2013 года в Барнетте продолжали бурить некоторые вертикальные скважины.

Гидравлический удар

Гидравлический разрыв пласта, применяемый в сланцевом месторождении Барнетт, осуществляется путем закачки в скважину смеси воды, песка и различных химических добавок (для регулирования вязкости, скорости потока и т.д.) под достаточным давлением, чтобы создать и расширить трещину в окружающих горных породах на глубине. Это критически важно для пород с низкой проницаемостью, так как увеличивает площадь контакта пласта со скважиной, что позволяет добывать большие объемы газа за счет увеличения площади поверхности. Без гидравлического разрыва пласта скважины не могли бы обеспечивать экономически целесообразную добычу. В 1997 году Ник Стайнсбергер, инженер компании Mitchell Energy (ныне часть Devon Energy), применил технологию "скользкого гидравлического разрыва", используя больше воды и более высокое давление насоса, чем при предыдущих методах, которые применялись в Восточном Техасе в Барнетт-Шиле на севере Техаса. В 1998 году новая технология доказала свою эффективность, когда добыча газа за первые 90 дней из скважины S. H. Griffin No. 3 превысила показатели всех предыдущих скважин компании. Ученые из Школы геонаук Джексона при Техасском университете в Остине, которые тесно сотрудничают с добывающими компаниями в разработке Барнетт-Шиле, также видят потенциал для возникновения конфликтов в некоторых районах Барнетта, где использование воды для гидравлического разрыва может конкурировать с другими потребностями, такими как обеспечение питьевой водой и сельское хозяйство. Процесс гидравлического разрыва пласта вызывает значительную критику. Противники утверждают, что он недостаточно контролируется и представляет серьезную угрозу для качества воды и воздуха в близлежащих районах, ссылаясь на растущее число случаев обнаружения метана в близлежащих водяных скважинах.

Экономическое воздействие

По состоянию на сентябрь 2008 года производители газа сообщали, что бонусы, выплачиваемые землевладельцам в южных округах, варьировались от 200 до 28 000 долларов за акр (500–69 000/га), при этом Vantage Energy выплачивала более высокие цены осенью 2008 года. Выплаты роялти составляли от 18 до 25%. Один договор аренды в округе Джонсон предусматривает получение разрешений на 19 скважин. В статье Fort Worth Star-Telegram сообщалось о регистрации более 100 000 новых договоров аренды в округе Таррант в 2007 году. Условия недавних договоров аренды включали 25% роялти для домовладельцев в районах Райан-Плейс, Мистлто-Хайтс и Беркли на южной стороне Форт-Уорта, а также 22 500 долларов за акр и 25% роялти для группы домовладельцев в южном Арлингтоне. В более поздних статьях Fort Worth Weekly сообщалось, что многие подписанные договоры аренды не были выполнены, при этом арендодатели утверждали, что им заплатили значительно меньше обещанного или не заплатили вовсе. Представители нефтяной промышленности утверждают, что к 2015 году разработка сланцевого месторождения Барнетт может создать более 108 000 рабочих мест. Критики отмечают, что налоговые поступления могут быть нивелированы затратами на очистку токсичных побочных продуктов добычи газа, таких как бензол и природные радиоактивные материалы (NORM). Экологические организации оказывают давление на государственные регулирующие органы с требованием начать принудительную очистку. Альянс граждан Сан-Хуана подал в суд, чтобы обязать Агентство по охране окружающей среды ужесточить правила. Эд Ирланд из Barnett Shale Energy Council (группы защиты интересов отрасли) заявил, что считает, что регулирование усилится при администрации Обамы; однако по состоянию на 2012 год этого не произошло. Исследование 2011 года, проведенное для Торговой палаты Форт-Уорта, показало, что разработка сланца Барнетт способствовала созданию 119 000 рабочих мест в Техасе, 100 000 из которых – в регионе Форт-Уорта. Ведется работа по расширению сети газопроводов для транспортировки газа на рынок. Завершение строительства газопровода через округ Хилл может открыть новые районы для бурения.

Доказанные резервы

2010, Управление энергетической информации США: 31,0 триллиона кубических футов газа.
2011, Управление энергетической информации США: 32,6 триллиона кубических футов газа, 118 миллионов баррелей нефти.

География сланцев Барнетта

Сланцевое месторождение Барнетта классифицировано на "основные" и "неосновные" зоны добычи. На сегодняшний день добыча сосредоточена в основной зоне, где пласт более мощный и снижена неопределенность. Это позволяет бурить скважины по несколько более низким ценам на газ, чем в неосновных зонах.

Противоречия

Несколько групп в населенных пунктах, где расположены газовые скважины, жаловались на высокий риск катастрофических аварий, а некоторые утверждают, что аварии уже произошли, включая несколько случаев со смертельным исходом. Некоторые экологические организации и жители северного Техаса выразили обеспокоенность по поводу влияния бурения на качество воздуха и воды в районах вокруг скважин и трубопроводов. В 2010 году Агентство по охране окружающей среды (EPA) выдало экстренный приказ в отношении Range Resources, заявив, что буровые работы компании в округе Паркер, штат Техас, привели к загрязнению как минимум двух колодцев с питьевой водой в жилых домах. Компания опровергла эти обвинения, заявив, что присутствие метана является результатом естественной миграции и было обнаружено в близлежащих колодцах задолго до бурения Range газовых скважин. Однако после слушания в январе 2011 года, проведенного Техасской железнодорожной комиссией (TRRC), сотрудники TRRC пришли к выводу, что, исходя из химического состава, газ в колодцах с водой поступает из неглубокого формации Строун, а не из более глубокого сланца Барнетт, в котором были завершены скважины Range. Они также заключили, что испытания на давление, проведенные Range, подтвердили механическую целостность обсадной колонны. EPA и два домовладельца были приглашены представить доказательства на слушании TRRC, но не воспользовались этой возможностью. В марте 2012 года EPA отозвало свой приказ в отношении Range. Мэр города ДИШ, штат Техас, жаловался на то, что загрязнение воздуха от газовой компрессорной станции вызывает заболевание его семьи. Однако в мае 2010 года Департамент здравоохранения штата Техас опубликовал результаты анализа качества воздуха в ДИШ, включая анализы крови и мочи 28 жителей ДИШ на наличие летучих органических соединений (ЛОС). Агентство пришло к выводу: «Информация, полученная в ходе расследования, не указывает на широкомасштабное воздействие на население со стороны газовых скважин или компрессорных станций в исследуемой группе. Этот вывод основан на характере значений ЛОС, обнаруженных в образцах. Другие источники воздействия, такие как курение, наличие продуктов дезинфекции в питьевой воде, а также потребительские или профессиональные/хобби-продукты, могут объяснить многие из выявленных фактов».

Регулирующие органы Техаса в области охраны окружающей среды и EPA обязали Комиссию Техаса по качеству окружающей среды начать расследование жалоб на бурение на месте в течение 12 часов после их поступления. В многочисленных судебных исках против компаний, работающих в сланцевом месторождении Барнетт, утверждается, что компании не выполнили обещанные арендные платежи, изменили соглашения задним числом или не выполнили свои обязательства перед арендодателями земли в сланцевом месторождении.

Наследие

Потенциал получения прибыли от разработки сланцевого газа в формации Barnett Shale стимулировал компании к поиску других источников сланцевого газа по всей территории Соединенных Штатов. К другим перспективным районам добычи сланцевого газа в США относятся формация Antrim Shale в Мичигане, формация Fayetteville Shale в Арканзасе, формация Marcellus Shale в Аппалачском регионе, формация Woodford Shale в Оклахоме, формация Ohio Shale в Кентукки и Западной Вирджинии, а также формация Haynesville Shale в Луизиане и Восточном Техасе.