رقابت دنیا برای افزایش تولید از شیل‌های نفت و گاز

بیشترین ذخایر گاز شیل جهان با حجم ۱۲۷۵تریلیون فوت‌مکعب (۳۶ تریلیون مترمکعب) در چین قرار دارد و پس از آن ایالات متحده، آرژانتین، آفریقای‌جنوبی، کانادا و استرالیا قرار دارند، اما در این میان این آمریکا است که به‌شدت در سال‌های اخیر به عنوان بزرگ‌ترین مصرف کننده انرژی جهان اقدام به افزایش تولید شیل‌های گازی و نفتی کرده است.

توسعه روزافزون فعالیت‌ها در زمینه بهره‌برداری از ذخایر گاز شیل در ایالات متحده، تولید گاز طبیعی از این ذخایر را از حدود ۳۹۰ میلیارد فوت‌مکعب (۱۱ میلیارد مترمکعب) در سال ۲۰۰۰ به ۲.۹۱ تریلیون فوت‌مکعب (۸۲ میلیارد مترمکعب) در سال ۲۰۰۷ و ۴.۸ تریلیون فوت‌مکعب (۱۳۵ میلیارد مترمکعب) در سال ۲۰۱۰ رساند، تولید از این ذخایر به ۱۱.۴۱ تریلیون فوت‌مکعب (۳۲۰ میلیارد مترمکعب) در سال ۲۰۱۳ افزایش یافته و پیش‌بینی می‌شود به بیش از ۲۰ تریلیون فوت‌مکعب (۵۶۰ میلیارد مترمکعب) در سال ۲۰۴۰ افزایش یابد و بدین ترتیب بزرگ‌ترین اقتصاد دنیا می‌تواند بخش زیادی از نیاز داخلی خود را برای تامین گاز برطرف کند و عملا از سال ۲۰۲۰ به صادرکننده خالص گاز طبیعی تبدیل شود. به عبارتی، تولید ذخایر گاز شیل ایالات متحده در سال ۲۰۱۳ از تولید ذخایر متعارف این کشور در خشکی و دریا بیشتر بود.

در اواسط دهه ۱۹۷۰ وزارت انرژی ایالات ‌متحده با همکاری موسسه مطالعات‌گاز  (GRI) تلاش گسترده‌ای را برای تولید تجاری گاز طبیعی از ذخایر گازشیل Huron در شرق آمریکا به کار بست. این همکاری، توسعه تکنولوژی را به‌ دنبال داشت که در نهایت برای تولید گازطبیعی از ذخایر گازشیل حیاتی بود.

تولید گاز طبیعی از ذخایر گاز شیل در مقیاس بزرگ عملا بعد از دهه ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ که طی آن شرکت Mitchell Energy and Development در ذخایر غیرمتعارف Barnett در ایالت تگزاس تولید از ذخایر شیل‌گاز را آغاز کرد، شروع شد. پس از موفقیت این شرکت، دیگر شرکت‌ها به صورت فزاینده‌ای وارد این بازی شدند. تولید گاز طبیعی از حوزه Barnett تا سال ۲۰۰۵ به حدود ۱.۴ میلیارد فوت‌مکعب (۴۰میلیون مترمکعب) در روز رسید.

با اثبات امکان بهره‌برداری اقتصادی از ذخایر گاز شیل در Barnett و سپس در Fayetteville در شمال آرکانزاس، بهره‌برداری از دیگر ذخایر شیل اعم از Haynesville , Marcellus , Woodford , Eagle Ford و دیگر حوزه‌ها آغاز شد.

توسعه ذخایر گاز شیل به عنوان عاملی تعیین‌کننده در بازار گاز طبیعی ایالات متحده مطرح شد. اداره اطلاعات انرژی وزارت انرژی ایالات‌متحده، حجم ذخایر قابل برداشت گاز شیل این کشور را حدود ۷۵۰ تریلیون فوت‌مکعب (۲۱ تریلیون مترمکعب) برآورد کرده است. در این میان، بخش اعظم این ذخایر در مناطق شمال‌شرقی این کشور و عمدتا در حوزه Marcellus  قرار گرفته‌اند، به‌نحوی‌که ۴۷۲ تریلیون‌ فوت‌مکعب (۱۳.۵ تریلیون مترمکعب) در منطقه شمال‌شرق و ۴۱۰ تریلیون فوت‌مکعب (۱۱.۵ تریلیون مترمکعب) فقط در حوزه Marcellus تمرکز یافته است. پس از آن منطقه خلیج مکزیک با ۱۰۰ تریلیون فوت‌مکعب (۳ تریلیون مترمکعب) و منطقه جنوب غربی با ۷۶ تریلیون فوت‌مکعب (۲.۲ تریلیون مترمکعب) قرار دارند.

تحول عظیم در روش‌های تولیدی شیل‌های گازی و نفتی

هم‌اکنون آمریکای شمالی بیشترین تولید گاز شیل را در جهان دارد که این موفقیت را مدیون تکنولوژی شکست هیدرولیکی و تولید نفت و گاز از میدان‌های شیل است. بر مبنای مطالعات انجام شده، چاه‌های حفر شده در حوزه‌های گاز شیل ایالات متحده، در شرایط مناسب و در ابتدای دوره تولید خود، ۲ تا ۵ میلیون فوت‌مکعب (۵۶ هزار تا ۱۴۰هزار مترمکعب) در روز، گاز طبیعی تولید می‌کنند که حجم تولید این چاه به یک میلیون فوت‌مکعب (۲۸ هزار مترمکعب) در روز طی دو تا سه سال کاهش می‌یابد. به عبارتی، تولید چاه ۴۰ درصد در سال اول و ۲۰ تا ۳۰ درصد در سال بعد کاهش خواهد یافت. در چنین شرایطی انجام مداوم عملیات حفاری در حوزه‌های گاز شیل، اجتناب‌ناپذیر است.

تمایل به تولید و استفاده از این منابع در سال‌های اخیر سبب شده تکنولوژی‌های نوینی برای ایجاد شکاف‌های مصنوعی در نزدیکی دیوارهای چاه توسعه داده شوند که شکاف‌های هیدرولیکی از جمله آنهاست.

استفاده از حفاری افقی نیز برای افزایش سطح تماس مخزن با دیواره چاه در این میدان‌ها کاربرد بسیاری دارد و گاه این نوع حفاری برای دستیابی به اهداف تولید تا ۳۰۰۰ متر در راستای جانبی ادامه می‌یابد. این پیشرفت‌ها سبب افزایش حجم تولید و کاهش هزینه‌های تولید از این منابع شد و تعداد قابل توجهی سکوی حفاری در حوزه‌های شیل مشغول فعالیت هستند.

توسعه فناوری حفاری افقی در کنار استفاده از روش شکاف هیدرولیکی، امکان بهره‌برداری از ذخایر غیرمتعارف گازطبیعی به ویژه شیل گازها را فراهم ساخت. استفاده روزافزون از شیوه شکاف هیدرولیکی به‌منظور افزایش تولید نفت و گاز از دهه ۱۹۵۰ آغاز شد، هرچند نخستین تجربه این روش به قرن نوزدهم باز می‌گردد.

همان‌گونه که قبلا نیز عنوان شد، حجم تولید گاز طبیعی در ذخایر شیل، به دلیل ساختارهای زمین‌شناسی آن، به ازای هر چاه نسبتا اندک است و بخش عمده تولید نیز در دو سال اول انجام می‌شود. بر مبنای برآوردهای اداره اطلاعات انرژی وزارت انرژی ایالات‌متحده، حجم تولید به ازای هر چاه حفرشده در ذخایر شیل واقع در مناطق خشکی ایالات متحده، به‌طور متوسط ۱.۰۲ میلیارد فوت‌مکعب (حدود ۳۰ میلیون مترمکعب) در سال است. در این میان بیشترین برداشت در حوزه‌های Eagle Ford, Haynesville و Barnett-Woodford به‌ترتیب با ۵ , ۳.۵۷ و ۳.۰۷ میلیارد فوت‌مکعب به ازای هر چاه است. کمترین حجم برداشت نیز به ازای هر چاه متعلق به حوزه Cincinnati Arch  با ۱۲۰میلیون فوت‌مکعب (۳.۴ میلیون مترمکعب) است.

ذخایر گاز شیل روسیه

این کشور هم اکنون بزرگ‌ترین صادرکننده گاز به اروپاست، نکات زیر در مورد این کشور قابل تعمق است:

بر اساس گزارش BP در سال ۲۰۱۳ حدود ۱۷ درصد از ذخایر اثبات‌شده گاز طبیعی جهان در روسیه قرار دارد. ۱۷درصد ذخایر گاز اثبات‌نشده (منابع کشف‌ نشده، اما از لحاظ فنی قابل بهره‌برداری) یعنی ۱۱۶۸ تریلیون فوت‌مکعب (۳۳ میلیارد مترمکعب) آتی به علاوه ۳۳۹ تریلیون فوت‌مکعب (۹.۵ میلیارد مترمکعب) کنونی نیز که اغلب منابع غیرمتعارف گازی است نیز در روسیه واقع شده ‌است، در همین حال میزان ذخایر گاز شیل در این کشور ۲۸۵ تریلیون فوت‌مکعب (۸ تریلیون مترمکعب) تخمین زده شده است.

ذخایر گاز شیل اروپا

بر خلاف ایالات‌ متحده، در اروپا تاکنون تولیدی از منابع گاز شیل صورت نگرفته که دلایل اصلی آن عبارت‌اند از تراکم بالای جمعیت، وجود موانع متعدد در دستیابی به زمین و مشکلات زیست‌محیطی. البته باید اذعان کرد که ذخایر گاز نامتعارف آمریکا ۷ برابر این منابع در اروپاست. در ارتباط با اروپا پیش‌بینی می‌شود در صورت توسعه ذخایر گاز شیل، وابستگی این قاره در آینده به واردات گاز از روسیه و همچنین واردات ال‌ان‌جی کمتر خواهد شد، کشورهای اروپایی برای گاز شیل نقشی اساسی قائل‌اند و این در حالی است که اروپایی‌ها همزمان فعالیت‌های چشم‌گیری در زمینه توسعه و تعمیق صرفه‌جویی انرژی در بخش‌های اقتصادی خود در نظر گرفته‌اند.

براساس پیش‌بینی‌ها، میزان ذخایر گاز شیل در اروپا حدود ۶۳۹ تریلیون فوت‌مکعب (۱۸ تریلیون مترمکعب) است. لهستان، فرانسه و نروژ به ترتیب با ۱۸۷ , ۱۸۰ و ۸۳ تریلیون فوت‌مکعب، بزرگ‌ترین دارندگان ذخایر گازشیل اروپا هستند. نکته قابل توجه، تفاوت معنادار میان حجم ذخایر متعارف و غیرمتعارف گازطبیعی اروپاست، به عبارتی حجم ذخایر گاز شیل اروپا، تقریبا ۳.۵ برابر ذخایر متعارف گاز این منطقه است.

ذخایر گاز شیل آسیا

در رابطه با کشورهای بزرگ مصرف‌کننده گاز آسیایی، رویکردی شبیه اروپا در حال شکل‌گیری است و این کشورها به ذخایر شیل خود به عنوان راهی برای تامین انرژی در آینده می‌نگرند. چین با در اختیار داشتن ۱۲۷۵تریلیون فوت‌مکعب (۳۶ تریلیون مترمکعب) ذخایر گاز شیل، جایگاه نخست جهان را در این خصوص در اختیار دارد. هند و پاکستان نیز به ترتیب ۶۳ و ۵۱ تریلیون فوت‌مکعب (به ترتیب ۲ و ۱.۵ تریلیون مترمکعب)، از ذخایر به نسبت قابل توجهی برخوردار هستند.

بر مبنای برآوردهای انجام شده، حجم ذخایر گازشیل چین حدود ۱۲ برابر ذخایر متعارف این کشور است، بنابراین چنانچه چین بتواند برنامه مناسبی برای برداشت از ذخایر گاز شیل خود تدوین کند، در بلندمدت می‌تواند حتی تمام نیاز داخلی خود را تامین کند و عملا به ایالات‌متحده دیگری در این زمینه تبدیل شود. با این توضیح که حجم ذخایر گاز شیل چین حدود ۴۸ درصد بیش از حجم این ذخایر در ایالات متحده است.

ذخایر گاز شیل آمریکای شمالی

سه کشور آمریکا، کانادا و مکزیک در مجموع ۱۹۳۱ تریلیون فوت‌مکعب (۵۴ تریلیون مترمکعب) ذخیره گاز شیل در اختیار دارند که از این لحاظ، آمریکای شمالی غنی‌ترین منطقه جهان تلقی می‌شود. حجم ذخایر شیل‌ گاز آمریکای شمالی تقریبا ۵.۶ برابر ذخایر متعارف گاز این منطقه است که برمبنای این داشته و نیز در اختیار داشتن تکنولوژی و سرمایه مورد نیاز، این منطقه کماکان یکی از مناطق بزرگ تولیدکننده گازطبیعی جهان باقی خواهد ماند.

ذخایر گاز شیل آفریقا

در میان کشورهای آفریقایی، آفریقای جنوبی با دراختیار داشتن ۴۸۵ تریلیون فوت‌مکعب (۱۳.۵ تریلیون مترمکعب) ذخایر گاز شیل، آینده درخشانی در این صنعت خواهد داشت، با این توضیح که این کشور یکی از قطب‌های عمده صنعت و تکنولوژی تبدیل گاز طبیعی به مایع (GTL) جهان است، بنابراین انتظار می‌رود پس از دستیابی این کشور به تکنولوژی و دانش فنی برداشت از ذخایر گاز شیل (احتمالا پس از سال ۲۰۴۰، این کشور به یکی از صادرکنندگان بزرگ گاز طبیعی و نیز فرآورده‌های نفتی حاصل از فرآیند GTL تبدیل شود و نقش قابل توجهی در بازارهای جهانی انرژی بر عهده گیرد.

ذخایر گاز شیل آمریکای جنوبی

منطقه آمریکای جنوبی با دراختیار داشتن حدود ۱۲۲۵ تریلیون فوت‌مکعب (۳۵ تریلیون مترمکعب) ذخایر گازشیل، یکی از مناطق غنی از این لحاظ است. در این میان آرژانتین با ۷۷۴ تریلیون فوت‌مکعب (۲۲ تریلیون مترمکعب) و برزیل با ۲۲۶ تریلیون فوت‌مکعب (۶.۵ تریلیون مترمکعب)، بزرگ‌ترین دارندگان ذخایر گاز شیل این منطقه هستند. نکته قابل توجه، وجود ۱۲۲۵ تریلیون فوت‌مکعب ذخایر گاز شیل در این منطقه در مقایسه با حدود ۲۳۹.۲ تریلیون فوت‌مکعب (حدود ۷ تریلیون مترمکعب) ذخایر متعارف گازطبیعی است.

منابع شیل گازی در حوضه رسوبی زاگرس، کپه‌داغ و ایران مرکزی

تاکنون مطالعه تفصیلی روی منابع شیل‌گازی در ایران انجام نشده است. در سال ۱۳۹۰ مدیریت اکتشاف شرکت ملی نفت ایران پی‌جویی مقدماتی منابع شیل گازی در حوضه‌های رسوبی زاگرس، کپه‌داغ و ایران مرکزی را به اتمام رسانده است. بر این اساس پژوهشگاه صنعت، مطالعه شیل‌های گازی سازندهای سرگلو و گرو به سن ژوراسیک میانی و کرتاسه زیرین در ناحیه لرستان از حوضه رسوبی زاگرس را با همکاری مدیریت اکتشاف صنعت نفت در دستور کار قرار داده است.

به گفته بسیاری از کارشناسان، توسعه منابع گاز شیل، تحولی بزرگ در دنیای نفت و گاز است که در چند دهه گذشته مانند آن دیده نشده است. بسیاری از کشورهایی که وابسته به منابع انرژی خارجی بوده‌اند مانند آمریکا سعی می‌کنند با استفاده از این منابع، از وابستگی خود بکاهند. برخی کشورها مانند چین که در گذشته به عنوان واردکننده‌های اصلی انرژی مطرح بوده‌اند، امروزه خود را صاحب منابع غنی گازی می بینند. به نظر می‌رسد این منابع تاثیر عمده‌ای در اقتصاد انرژی جهان داشته باشند و تاثیر آنها نیز در حال حاضر با کاهش قیمت گاز و همچنین کاهش قدرت رقابت روسیه و قطر در بازار جهانی گاز نمایان شده است.

پیچیدگی‌های فنی، هزینه‌های بیشتر تولیدی نسبت به منابع متعارف گازی و برخی نگرانی‌های افکار عمومی از پیامدهای زیست محیطی شیل‌های گازی در برخی کشورها از موانع اصلی توسعه منابع شیل گازی هستند.

منبع: ایران پترولیوم