Μη συμβατικά καύσιμα (Σχιστολιθικό Αέριο) – Δυνατότητες και Προοπτικές αξιοποίησης

Abstract

Το παραγόμενο από σχιστολιθικούς σχηματισμούς φυσικό αέριο, το οποίο στις πλείστες των περιπτώσεων αναφέρεται ως «σχιστολιθικό αέριο», έχει κινήσει το ενδιαφέρον και άλλων χωρών πλην των ΗΠΑ. Μέχρι πρόσφατα τα σχιστολιθικά πετρώματα αντιμετωπίζονταν μόνο ως δυνητικά μητρικά πετρώματα ή/και ως πετρώματα καλύμματα (seal/cap rock) για τους συμβατικούς ταμιευτήρες υδρογονανθράκων, παρά το γεγονός ότι υπήρξε ήδη παραγωγή αερίου από αυτά, έστω και σε πολύ μικρές ποσότητες στις ΗΠΑ, από τη δεκαετία του 1820. Η εξάντληση των συμβατικών αποθεμάτων υδρογονανθράκων, καθώς και η αξιοποίηση των σχιστολιθικών σχηματισμών που φέρουν αέριο στις Ηνωμένες Πολιτείες, έχουν οδηγήσει στη διαπίστωση ότι τα σχιστολιθικά πετρώματα, όπως επίσης και άλλα λεπτόκοκκα πετρώματα, μπορούν δράσουν και ως δυνητικοί, μη συμβατικοί ταμιευτήρες υδρογονανθράκων. Ωστόσο η παραγωγή φυσικού αερίου από σχιστολιθικούς σχηματισμούς θεωρείτο μη οικονομικά εφικτή, εξαιτίας των ιδιαιτέρων χαρακτηριστικών που παρουσιάζουν τα συγκεκριμένα πετρώματα. Στη συνέχεια όμως το σκηνικό άλλαξε άρδην, με την εφαρμογή και την περαιτέρω τελειοποίηση των μεθόδων των οριζοντίων γεωτρήσεων και της υδραυλικής ρωγμάτωσης, καθώς ήταν αυτές που ανέδειξαν την οικονομική αξία και το δυναμικό παραγωγής του σχιστολιθικού αερίου. Η παρούσα διπλωματική εργασία με τίτλο «Μη συμβατικά καύσιμα (Σχιστολιθικό αέριο) – Δυνατότητες και Προοπτικές αξιοποίησης» εκπονήθηκε με τη συνδρομή του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής της Σχολής Μηχανικών Μεταλλείων - Μεταλλουργών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και δομείται ως ακολούθως: Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται ένας διαχωρισμός μεταξύ των εννοιών των συμβατικών και μη συμβατικών πηγών υδρογονανθράκων και αποτυπώνεται η σημερινή τους κατάσταση. Στο Κεφάλαιο 2 αναλύονται τα χαρακτηριστικά του σχιστολιθικού αερίου, όπως επίσης και του σχηματισμού που το φιλοξενεί και γίνεται αναφορά στις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κατά τη γένεση του. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται η εικόνα του σχιστολιθικού αερίου διεθνώς και γίνεται μια προσπάθεια αποτύπωσης των αποθεμάτων του ανά την υφήλιο. Στο Κεφάλαιο 4 αναπτύσσονται οι τεχνικές εντοπισμού – αξιολόγησης, όσο και παραγωγής, του σχιστολιθικού αερίου. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται τα ισχύοντα κανονιστικά και περιβαλλοντικά πλαίσια, αλλά και οι κίνδυνοι, καθώς και οι επιπτώσεις τους, που σχετίζονται με την εκμετάλλευση του σχιστολιθικού αερίου. Στο Κεφάλαιο 6 γίνεται μια προσπάθεια αποτύπωσης της παρούσας κατάστασης στην αγορά του φυσικού αερίου και πως αυτή διαμορφώνεται με την συμβολή του σχιστολιθικού αερίου και τέλος, Στο τελευταίο Κεφάλαιο διατυπώνονται οι κύριες παρατηρήσεις και τα συμπεράσματα της εργασίας.

Natural gas produced from shale formations, which is commonly referred to as “shale gas”, has aroused the interest of many countries, other than the United States of America. Until recently shale rocks were regarded only as a potential source rock and/or seal/cap rock for conventional hydrocarbon reservoirs, despite the fact that gas has been produced in low quantities since the early 1820s from the Devonian Shale in the United States. The depletion of conventional hydrocarbon reserves and the exploitation of gas bearing shale formations in the United States, have led to the realization that the shale rocks, as well as other fine grained rocks, can also act as potential unconventional hydrocarbon reservoirs. However, the production of natural gas from shale formations was considered not economically feasible due to the special characteristics of those rocks. But then the scene changed dramatically with the implementation and further refinement of the methods of horizontal drilling and hydraulic fracturing, as were those that highlighted the economic value and potential production of shale gas. The dissertation with the subject “Unconventional Fossil Fuels (Shale Gas) – Potential and Exploitation Prospect” was elaborated with the assistance of the Laboratory of Applied Geophysics of the School of Mining and Metallurgical Engineering of the National Technical University of Athens and it is structured as follows: In Chapter 1 a distinction between the concepts of conventional and unconventional hydrocarbon resources is given, while their current situation in terms of production, offer and reserves is presented. Chapter 2 is about shale gas, and its host geological formation characteristics, as well as the processes taking place during its genesis. Chapter 3 presents the current status of shale gas internationally. In Chapter 4 is referred to the techniques of identification – evaluation and production of shale gas. The existing regulatory and environmental framework, as well as the risks and their impacts, related to the shale gas exploitation are featured in Chapter 5. In Chapter 6 the current situation in natural gas market is presented and how it is formed by the contribution of shale gas and finally, The final observations and conclusions are shown in the last Chapter.