Рахат МУСТАФИН, ТОО "Азимут Геология", "Индустриальная Караганда", 7 декабря

Промышленные области Казахстана, не получающие в достаточном объеме газовое топливо, могут полностью обеспечить себя за счет добычи собственного метана из угольных пластов (МУП). В первую очередь речь идет о Карагандинской, Акмолинской и Павлодарской областях.
В Центральном Казахстане имеются очень большие и практически нетронутые ресурсы метана угольных месторождений, которые, по оценкам геологов, составляют 2-4 триллиона кубометров. К таким относятся Карагандинский (1-3 триллиона м3 по разным оценкам), Экибастузский (70 млрд м3), Тениз-Коржункольский (45 млрд м3) бассейны, Завьяловское и Самарское месторождения и др. Такая ресурсная база позволяет прогнозировать возможность развития в республике новых топливно-энергетической и химической отраслей, основанных на использовании метана.
Следует отдать должное поколению геологов Центрального Казахстана 40-80-х годов прошлого столетия (М.В. Голицын, М.А. Ермеков, Л.Ф. Думлер, Н.С. Умархаджиева, Г.Д. Хегай и др.), изучавших газоносность углей карбонового возраста и заложивших фундамент для современной оценки ресурсов метана угольных пластов Казахстана.
Объективными предпосылками организации промысловой добычи МУП в Карагандинском бассейне является мировой опыт, наличие технологий эффективного извлечения метана из угольных пластов и большие его ресурсы в недрах не только Карагандинского бассейна, но и десятках других углегазовых месторождений Казахстана, позволяющих вести рентабельную добычу метана из угольных пластов как самостоятельного полезного ископаемого.
Опыт углегазового промысла США, Канады, Австралии, Китая и других стран мира показал, что применение высокоэффективных технологий интенсификации газоотдачи угольных пластов (гидроразрывов, импульсных пневмо-гидродинамических воздействий на угольный пласт в открытом стволе – кавитация, направленного бурения и др.), обеспечило получение высоких дебитов промысловых скважин (в активный период работы скважины 5-40 тыс. м3/сут., в пиковый – 15-80 тыс. м3/сут. и более). Льготное налогообложение на прибыль в начальный период, практикуемое во всех странах, где развивается данная отрасль, позволяет в короткое время достичь высоких показателей в добыче.
Так, благодаря государственной поддержке, соответствующему законодательству и налоговым льготам, добыча угольного метана в США только за период с 1990-го по 1992 год возросла с 5 до 15 млрд м3 в год, а в 2011-м составила более 50 млрд м3. Это привело к созданию специализированного промысла в угольных бассейнах – новой топливно-энергетической отрасли.
Россия и Украина идут по тому же пути. В течение нескольких последних лет при поддержке международных организаций они проводили исследования конкретных угольных месторождений. В Кемеровской области, к примеру, создали новое предприятие "Метан Кузбасса" – совместное предприятие "Газпрома" и областной администрации. После успешной реализации пилотного проекта планируется произвести запуск промышленной добычи метана уже к 2014 году.
Основываясь на мировом опыте и сравнительном сопоставлении геологических параметров месторождений угля Центрального Казахстана (высокая угленосность, очень высокая газоносность, геологическая история формирования угля) с зарубежными, где успешно реализованы проекты добычи метана угольных пластов, сделан вывод о необходимости развития подобных проектов у нас в стране, имеющей ряд перспективных бассейнов и месторождений углей карбонового возраста для добычи метана угольных пластов.
Опыт добычи МУП существует и в Карагандинском бассейне. С 60-х годов совместно с Московским горным институтом (университетом) специалисты ПО "Карагандауголь" и КНИУИ проводили научно-исследовательские и опытно-промышленные работы по направленному гидрорасчленению угольных пластов на шахтах Карагандинского бассейна. Целевым назначением работ было снижение природной газоносности и выбросоопасности мощных угольных пластов К12 и Д6. Эти работы продолжаются по сегодняшний день на шахтах угольного департамента "АрселорМиттал Темиртау". Весомый вклад в разработку и реализацию исследовательских работ внесли профессора Н.А. Дрижд, С.К. Баймухаметов, Н.Х. Шарипов, кандидаты наук И.А. Швец, К.Д. Ли, Ф.А. Муллагалеев и др.
Бурение вертикальных скважин проводится с дневной поверхности в нетронутый горными работами массив, через которые производится гидрорасчленение особо выбросоопасных пластов и их предварительная дегазация путем самоистечения метана или отсоса его вакуум-насосными станциями. В условиях Карагандинского бассейна при применении этой технологии из-за низкой газопроницаемости пластов угля дебет скважин составляет 0.2-0.7 м3/мин. Длительное, в течение 5-7 лет, освоение скважин обеспечивает заблаговременное снижение природной газоносности пластов угля на 6-9 м3 на 1 тонну запасов, или на 25-35%. Концентрация метана в извлекаемом газе составляет 85-95%.
Как поверхностная, так и подземная сеть газопроводов соединяется с вакуум-насосной станцией. Так как протяженная сеть газопроводов имеет многочисленные и не всегда герметичные соединения, то попадание воздуха в вакуумную систему снижает концентрацию метана и усложняет технологию его утилизации.
Применяемые системы дегазации значительно снижают газообильность углевмещающего массива и сокращают расходы на вентиляцию горных выработок, снижают простои горного оборудования из-за загазованности рабочего пространства и в конечном итоге улучшают экономические показатели горного производства и безопасность труда.
Утилизацией метана угольных месторождений в Казахстане на сегодняшний день занимается только угольный департамент ОАО "Испат Кармет" на принадлежащих ему шахтах Карагандинского бассейна.
После реструктуризации угольной отрасли Казахстана в Карагандинском бассейне работают только 11 шахт из ранее существовавших 26, в том числе 8 шахт "Испат Кармета". Добыча угля уменьшилась с 42 млн тонн в год до 12 млн тонн в 2011 году. Общая эмиссия метана с 1.1 млрд кубометров уменьшилась оценочно до 400 млн кубометров в год. Из этого объема средствами дегазации каптируется около 50 млн кубометров, а утилизируется 15 млн кубометров, или около 30% каптированного объема, вместо угля в котельных шахт угольного департамента. Остальной объем метана выбрасывается в атмосферу средствами вентиляции и дегазации шахт. Кроме того, в 2011 году на шахте им. Ленина угольного департамента АО "АрселорМиттал Темиртау" была запущена в тестовом режиме пилотная установка по выработке электроэнергии с использованием газа метана от дегазации. Установка вырабатывает 1,4 Мвт электроэнергии при концентрации метана в газопроводе в пределах 25-50% и расходе чистого метана около 10 м3 в минуту. Вырабатываемая электроэнергия поступает на групповую подстанцию.
По остальным угольным месторождениям Центрального Казахстана каптирования и утилизации метана не производится, включая Экибастузский бассейн, где ежегодные выбросы метана в атмосферу при добыче угля оцениваются в 500-600 млн кубометров в год, второго после диоксида углерода по значимости газа, вызывающего парниковый эффект.
В период с 2008 года ТОО "Жумыс-Стройсервис" по проекту, разработанному специалистами ТОО "Азимут Геология", пробурены 2 скважины глубиной 1040 и 1260 метров, произведен тестовый гидроразрыв пласта в двух скважинах, осуществлен отбор керна и газа. Получены результаты лабораторных анализов (высокое качество газа – 99,6% метана).
Прошли согласование в Цетральной комиссии по разведке и разработке МИНТ РК проекты по участкам Карагандинского бассейна – Манжинскому и Шерубай-Нуринскому по заказу СПК "Сары-Арка", разработанные ТОО "Азимут Геология".
Премьер-министр РК и министр индустрии и новых технологий на сегодняшний день поддерживают реализацию проектов по добыче метана угольных пластов в Карагандинском бассейне – рассматриваются вопросы об отнесении МУП в отдельный вид полезного ископаемого, выделение из бюджета финансов на государственно-частное партнерство по разработке МУП.
Резюмируя вышеприведенную краткую информацию о метане угольных пластов, можно говорить о том, что лед тронулся, и, имея специалистов в области геологии угля, ученых, работающих в данном направлении, технические и технологические возможности нашего промышленного региона, метан из угрозы безопасности добычи угля будет служить новым экологически чистым энергоносителем и химическим сырьем.