Добыча сланцевого газа способ добычи

Технология добычи сланцевого газа

Технология добычи сланцевого газа

В наше время широкое распространения получила тема ресурсов, запасов, добычи сланцевого газа. Она волнует многих людей, причём не только с экономической точки зрения, но и с точки зрения влияния его на экологию.

Что такое сланцы вообще?

Сланцы это осадочные породы, которые прошли определённые стадии преобразования. Сначала в водоёмах происходит образование рыхлых осадков, которые постепенно уплотняются – из рыхлого песка образуется песчаник, далее песчано-глинистый сланец и в конце получаем гнейс.

Как добывается сланцевый газ?

Концентрация газа в сланцевых отложениях низкая. Коллекторы, в которых он скапливается, рассосредоточены по всей толще породы. По-отдельности они имеют небольшие объемы газа, однако совокупные их запасы огромны.

Как добывается сланцевый газ?

Технология добычи сланцевого газа подразумевает несколько способов добычи: горизонтальное бурение, гидроразрыв пласта и сейсмическое моделирование. Способ горизонтального бурения основан на использовании особых буровых установок и является основным способом добычи газа. Создание высокопроводимой трещины в целевом пласте, чтобы добыть сланцевый газ – технология гидроразрыва пласта (позволяет «оживить» скважины, на которых добыча газа обычными методами уже невозможна).

Современная технология добычи сланцевого газа включает в себя сооружение буровой установки, в составе которой одна вертикальная скважина и несколько горизонтальных. Их длина может достигать 3 км. Они заполняются смесью воды, песка и химреагентов, создаётся гидроудар, повреждается целостность газовых коллекторов. Далее высвобожденный газ откачивается.

В процессе горизонтального бурения применяется методика сейсмического моделирования. Она сочетает в себе геологические исследования и картирование с компьютерной обработкой данных, в том числе, с визуализацией.

В газовых месторождениях имеет место естественное перемещение газа в зависимости от давления. Такую особенность имеет и сланцевый газ, технология добычи которого предполагает создание областей с переменным давлением. Для этого применяют горизонтальные скважины, имеющие мультиотводы на одной глубине, или такие скважины делаются многоступенчатыми с горизонтальным отводом длиной до 2 км.

Схема добычи сланцевого газа

Схема технологии добычи сланцевого газа

Схематично процесс, как добывают сланцевый газ, можно разделить на несколько этапов:

1. Проводится бурение скважин: вертикальное до глубины сланцевых залежей и далее вдоль них – горизонтальное.
2. Установка трубы в скважину.
3. Укрепление трубы цементом. В полученной конструкции специальным перфоратором проделываются отверстия.
4. Закачка в трубу воды и песка, под действием которых сланец постепенно разрушается.
5. Сбор газа из трещин и разломов породы и прокачка его через трубопровод.

После того, как давление газа спадёт, возможен повтор процедуры разрушения сланцевого пласта.

Американский опыт разработок сланцевых бассейнов показывает, что каждое такое месторождение характеризуется совершенно уникальными геологическими параметрами, особенностями эксплуатации, сложностями в добыче. И в каждом случае требуется индивидуальный научный подход.

Влияние на экологию

Вид сверху на добычу сланцевого газа

Существуют пагубные последствия добычи сланцевого газа. И первое, на что оказывает негативное влияние сланцевый газ — экология. Ведь при его добыче используются канцерогенные жидкости, которые отравляют окружающую среду: почву, подземные воды, реки и многое другое. Более того, технология добычи сланцевого газа предусматривает использование углеводорода, что может привести к ухудшению проницаемости земных пород для воды. Поэтому вопрос, как добывают сланцевый газ, волнует очень многих экологов.

Сейчас, в связи с проблемами, связанными с добычей традиционного газа, рассматривается вероятность добычи сланцевого газа в России. Однако против этого выступают многие политики и экономисты, которые опасаются, что добывать сланцевый газ экономически невыгодно из-за высокой себестоимости бурения скважины и маленького срока её эксплуатации.

Отсюда следует, что прежде чем осваивать технологию добычи сланцевого газа, необходимо внимательно обдумать то, какое влияние это окажет на эконмическую и экологическую ситуацию в стране.

Видео

Источник

Добыча сланцевого газа — способы добычи перспективного источника энергии

Перспективы добычи сланцевого газа на данном этапе выглядят весьма туманно. С одной стороны данный вид топлива поможет решить проблему исчерпаемости природного газа и других горючих полезных ископаемых. Современный мир очень зависим от топливного сырья, поэтому ученые постоянно проводят исследования с целью создания альтернативных источников горючего. По самым оптимистическим прогнозам, существующих на Земле запасов при нынешних темпах потребления хватит на несколько десятилетий. Поэтому необходимо уже сейчас искать новые перспективные источники.

Добыча сланцевого газа не решит эту проблему, но поможет несколько отсрочить час, когда природное горючее закончится. Выигранное время, возможно, поможет отыскать реальную альтернативу. Но с другой стороны, условия залегания топлива требуют больших затрат на его извлечение из недр. И самое главное, что при неправильной технике добычи окружающей среде наносится огромный урон. А экологическая проблема стоит не менее остро, чем топливно-энергетическая. Так что для разработок месторождений сланцевого газа необходимо отыскать безопасный способ, который позволит минимизировать загрязнение природы.

Экология при добыче сланцевого газа страдает из-за применения буро-взрывных работ на большой глубине. Это приводит к колебаниям под землей, которые влияют на множество происходящих процессов. К тому же, при использовании дешевого оборудования, не весь газ удается извлечь из образовавшейся ниши. Часть топлива может попасть в грунтовые воды, что приведет к ужасающим последствиям. Местность над разработкой станет пустынной, так как ни одно растение не сможет черпать из земли необходимую для жизни влагу, так как подземные воды будут загрязнены остатками газа.

Негативные последствия коснутся и местное население. Вода в их домах станет непригодной для употребления и ни один бытовой фильтр не сумеет исправить эту проблему. Придется либо завозить воду в специальных цистернах, либо покинуть родные края. Вот такими могут быть последствия добычи сланцевого газа, если не позаботиться о безопасности на всех технологических этапах.

Способы добычи сланцевого газа

Технология добычи сланцевого газа продиктована условиями его залегания. Он находится в толще сланцевого слоя осадочных пород. Сложность добычи связана с глубинами расположения сланцев, которые достигают 3 километров. Такие условия требуют использования специального дорогостоящего оборудования. В мире существует два основных вида разработок сланцевых месторождений.

Первый метод добычи сланцевого газа подразумевает гидравлический разрыв газоносного пласта. Процедура представляет собой процесс закачивания в скважину смеси из воды, песка и химических элементов под большим давлением. В результате происходит вытеснения газа на поверхность, где он собирается в специальные резервуары. Себестоимость добычи сланцевого газа методом гидроразрыва зависит от используемых материалов. В основном компании, занимающиеся разработками месторождений, используют самое дешевое сырье в погоне за максимальной прибылью. Это приводит к загрязнению недр различными химическими элементами, которые делают почву непригодной для жизни растений и животных.

Второй способ добычи сланцевого газа — горизонтальное бурение. Оно подразумевает проведение буровых работ, но не в вертикальной, а в горизонтальной плоскости. Таким образом, происходит вскрытие сланцевого пласта одновременно во многих местах. Освободившийся газ начинает искать выход наружу и поднимается по пробуренному каналу вверх, где его собирают в заготовленные резервуары. Этот способ предпочтительнее первого, так как не требует применения химикатов.

Но нельзя сказать, что он совсем не вредит экологии. Часть газа все равно выход в несанкционированных местах через микроскопические трещины в земной коре. К тому же буровые работы нарушают устоявшееся равновесие сланцевых пластов, что может повлечь за собой множество неконтролируемых процессов. Стоимость добычи сланцевого газа таким методом будет выше, чем применение гидравлического разрыва. Это связано с использование дорогостоящего оборудования для бурения на огромных глубинах.

Перед началом разработок проводится сейсмическое моделирование участка земной коры. Оно позволяет с максимальной точностью определить параметры бурения и изучить возможные риски во время ведения работ. Такой подход очень важен, так как позволяет наиболее правильно подготовиться к вмешательству в недра. Ответственный подход к добыче полезных ископаемых дает возможность извлекать из земли ресурсы при минимальных неудобствах для живой природы. Принцип добычи сланцевого газа связан с серьезными рисками для местности огромных размеров, поэтому чисто деловой подход без заботы о последствиях может превратить окружающие земли в безжизненную пустыню на многие столетия.

Проблемы добычи сланцевого газа

Сланцевые породы распространены на всех континентах. Поэтому практически любая страна имеет возможность добывать их на своей территории. Это выглядит очень заманчиво со стороны обеспечения своей энергетической независимости. Но не стоит забывать и о влиянии на экологию и немалой стоимости добычи. К тому же сланцевый газ обладает вдвое меньшей теплоотдачей при горении, чем природный. Поэтому проблемы добычи сланцевого газа отталкивают власти многих стран от идеи разработок имеющихся месторождений.

Необходимы внушительные затраты инвестиций для начала добычи. И далеко не каждая держава сможет выделить из бюджета столько денег. А частные инвесторы не спешат вкладываться в данную отрасль, так как перспективы ее развития пока не ясны. Но в некоторых странах такая добыча все же ведется. Добыча сланцевого газа в США составляет более 15% от общей ежегодной мировой добычи данного ресурса. Государство ведет целенаправленную политику по увеличению данного показателя. Таким способом политики стремятся повысить энергетическую безопасность за счет самостоятельного обеспечения топливными ресурсами. Такой подход уже принес свои негативные последствия.

Неконтролируемая добыча с применением гидроразрыва превратила несколько десятков гектаров земли в пустыню. Поэтому по решению конгресса, добыча сланцевого газа в Америке должна производиться максимально безвредным для экологии способом. США был пионером по разработке сланцевых месторождений и поэтому первым ощутил негативные последствия от чисто потребительского подхода. Многие страны, глядя на этот пример, не желают и слышать об альтернативном топливе. Добыча сланцевого газа в Европе не ведется, несмотря на наличие больших запасов. Многие государства наложили мораторий даже на проведение разведывательных работ. В 2010 году было пробурено две экспериментальных скважины в Польше, но вскоре проект свернули ввиду нерентабельности.

В 2012 году компанией Shell была пробурена поисковая скважина в Украине. Исследования показали наличие крупных запасов, поэтому было решено наладить добычу. По оценкам экспертов это возможно сделать к 2018 году. Добыча сланцевого газа в России не ведется по понятным причинам. Государство является крупнейшим в мире экспортером природного газа, поэтому до недавнего времени на альтернативный источник не обращало внимания. Но под влиянием мировых тенденций все-таки была принята программа, предписывающая проведение разведки и подсчет общего количества запасов к 2030 году.

Источник

Горючие сланцы: свойства, способы добычи и переработки

Горючие сланцы – это природные минерально-органические вещества, содержащие биологическое топливо, по составу напоминающее нефть. Полезные ископаемые, ставшие в последнее время важным сырьевым ресурсом для производства сланцевой нефти.

Способы добычи

Существуют два способы добычи сланцевой или керогеновой нефти из горючих сланцев, связанные с использованием наземной и подземной перегонки. Керогены – это органические материалы, содержащие нетрадиционную нефть. Тот и другой имеют свои достоинства и недостатки, а поэтому требуют дальнейшего усовершенствования, чем собственно говоря, и занимаются сегодня разработчики месторождений.

Для справки: Есть и третий способ добычи сланцевой нефти (традиционной лёгкой некерогеновой нефти), но уже не из непосредственно самих сланцев, а из коллекторов низкой проницаемости, присутствующих в месторождениях горючих сланцев.

Карьерный

Традиционный, шахтный способ разработки сланцевых месторождений известен достаточно давно и не составляет больших проблем. Однако, его применение уместно только в тех случаях, когда залежи располагаются вблизи поверхности земли.

В данном случае происходит прокладка штреков с организацией больших пролётов без крепления в высокопрочных породах. Также применяется разработка залежей камерно-столбовым или коридорно-столбовым способами. Необходимость диктуется соображениями безопасности. Для загрузки и перемещения породы используются экскаваторы, рудовозы и иное оборудование открытых карьеров.

Недостатками данного способа являются значительное воздействие на рельеф окружающей территории и выделение огромного количества углекислого газа при дальнейшей перегонке сырья методом пиролиза. Хотя сейчас и существуют и новые методы, позволяющие улавливать CO₂в значительных количествах, но в целом проблема остаётся пока нерешённой.

Подземный

Второй способ значительно дороже и сложнее, так как предполагает бурение многочисленных скважин, гидравлические разрывы пластов, температурное и химическое воздействие. Кроме того, требуется привлечение огромного количества специалистов и оборудования, а также проведение множества исследований.

И при этом он не гарантирует длительную высокопродуктивную работу скважины. Как правило, после года работы происходит значительное снижение нефтедобычи. Приходится или повторять всю процедуру сначала, или прекращать эксплуатацию.

Естественно, что столь губительное воздействие на природу, вызывает противодействие со стороны природоохранных организаций и приводит к законодательному запрету на подобные методы добычи сланцевой нефти. Однако, несмотря на все возникающие трудности, данный метод постоянно совершенствуется и достаточно широко применяется на территории США.

Процессы переработки

Добыча газа из сланцев

Извлечение газа из горючих сланцев методом наклонно-горизонтального бурения, рентабельно лишь в том случае, если имеются большие площади залегания этого полезного ископаемого. Преимущество данного метода заключается в проведении глубинных гидравлических разрывов, создании трещин и дальнейшей откачкой газа, что наиболее удобно при расположении месторождений вблизи густонаселённых пунктов, не имеющих иных энергетических ресурсов.

Тем не менее, большой комплекс экологических проблем и высокая стоимость данного метода создают значительные трудности на пути его реализации. В настоящее время сланцевый газ не представляет достойной альтернативы традиционному голубому топливу – природному газу.

Добыча нефти из сланцев

Очень дорогой способ добычи нефти непосредственно из керогена горючих сланцев, залегающих на достаточно большой глубине. Мало того, при этом применяются четыре достаточно дорогих и сложных метода, оказывающих сильнейшее воздействие на окружающую среду:

• Пиролиз, то есть нагрев пласта до 9000 0 C.
• Гидрирование – насыщение водородом при температуре в 4000 0 C, под воздействием катализатора.
• Термическое воздействие, приводящее к образованию смолы.
• Фрекинг – закачивание специальных химикатов. Метод настолько вреден, то подвергнут запрету в целом ряде стран мира.

Применение в народном хозяйстве

Использование горючих сланцев в качестве топлива малоэффективно: тепла выделяется немного, зато копоти – чрезмерное количество. Гораздо резоннее получать из них топливо в виде масел и смолы.

Страны Прибалтики активно используют сланцевое топливо для производства электроэнергии на своих электростанциях, а США и Канада широко освоили выпуск сланцевого газа и нефти.

Кроме того из этого класса минералов получают бензин, бытовой газ, целый ряд веществ химической промышленности. Ароматические углеводороды, бензол, кокс, клей, пластмассы, синтетический дубитель, гербициды, битумы и даже лекарства содержат в своей основе вещества, полученные из горючих сланцев. Сланцевая смола отлично защищает от коррозии, имеет хорошие изолирующие свойства, обеспечивает надёжное соединение материалов, а также применяется в качестве химического удобрения почвы.

Месторождения в России и мире

Пространства нашего государства в достаточной степени обеспечены сланцевыми месторождениями. Крупнейшим из них является знаменитая Баженовская свита – группа горных пород. Также имеются залежи в Ленинградской области, Среднем Поволжье, в ряде районов Сибири и на Дальнем Востоке. На севере европейской части страны выделяются Вычегодское и Печоро-Тиманское сланцевые месторождения.

Из зарубежных стран, обладающих значительными запасами этого природного ископаемого можно выделить:

• США, Канаду, Мексику;
• Аргентину, Бразилию, Венесуэлу;
• Италию;
• Конго, Ливию;
• Бирму, Китай и Индонезию.

Мировые запасы

Хотя, по оценкам специалистов мировые запасы этого вида топлива оцениваются в 650 трлн. тонн, из которых предполагается извлечь 26 трлн. тонн сланцевой нефти, что на порядок превосходит запасы обычной нефти, добыча столь дорого вида энергетического сырья малорентабельна.

70% процентов этого богатства сосредоточено в Вайоминге, Колорадо и Юте – штатах США.

Лидерами по запасам сланцевой нефти являются:

• Россия – 10,23 млрд. тонн.
• США – 7,911 млрд. тонн.
• Китай – 4,365 млрд. тонн.

По запасам сланцевого газа места распределены следующим образом:

• Китай – 31,55 трлн. м 3 .
• Аргентина – 22,7 трлн. м 3 .
• Алжир – 20,0 трлн. м 3 .

Страны, добывающие горючие сланцы

Разработка сланцевых месторождений в настоящее ведётся в США, Канаде, Бразилии; Эстонии, России, Германии; Китае и Израиле.

Коммерческая добыча сланцевого газа широко распространена на территории: США (Луизиана, Пенсильвания, Техас), Канады (Альберт, Саскачеван), Китай (река Сычуань).

Безусловным мировым лидером по производству сланцевой нефти являются США. Некоторые перспективы в этом направлении имеют Канада, Аргентина, Бразилия и Китай. Однако, целый ряд проблем экологического, экономического и политического плана сильно ограничивают возможности стран-производителей в развитии этого направления добычи топливных ресурсов.

Можно с полной уверенностью утверждать, что сланцевая революция совершилась пока только на территории Соединённых Штатов Америки, позволив им на некоторое время занять лидирующее положение в мире по нефтедобыче и выпуску газа. Но, с учётом очень высоких цен на этот вид углеводородов, такое положение дел остаётся крайне нестабильным и с финансовой точки зрения.

Развитие сланцевой отрасли в России

Перспективы развития сланцевой отрасли в нашей стране являются достаточно благоприятными. Этому способствует огромный исторический опыт, плюс гигантские запасы российских сланцев, оцениваемые в 75 миллиардов баррелей.

С учётом того, что залежи традиционной нефти и газа постепенно истощаются, а других альтернативных источников топливных и химических углеводородов пока не найдено, в долгосрочной перспективе сланцевые залежи страны представляют значительный интерес.

Россия обладает гигантскими запасами природного газа – более 50 трлн. м 3 , что делает пока что крайне нецелесообразной добычу сланцевого газа, обладающего достаточно высокой себестоимостью (125 долларов за тысячу м 3 ). Другое дело сланцевая нефть. Особенно высоко насыщенные месторождения в Западной Сибири, залегающие на гигантских площадях (более 1 млн. км 2 ), но при этом находящиеся на значительных глубинах и обладающие весьма низкой проницаемостью.

Понятно, что разработка столь сложных месторождений потребует разработки новых ультрасовременных технологий, а также – значительных инвестиций и принятия мер по экологическому сопровождению проведения работ. Тем не менее, совместными усилиями SalymPetroleumDevelopment, Shell, «Газпром нефть» разработана дорожная карта освоения Баженовской свиты, определяющая сроки осуществления проекта.

Также, значительный интерес представляют редкостные мергелиевые сланцы, обнаруженные на территории Саратовской области. Нефтяные запасы в них оценены в 40 млрд. тонн. Методика извлечения нефти, газа и кокса разработана. Возможно, в ближайшем будущем этот регион сможет обеспечить атомную промышленность России сланцевым коксом и редкоземельным рением, пока что закупаемым в США, Чили и Казахстане. Что немаловажно в плане развития сланцевой отрасли России.

Источник