Сланцевая нефть что это способ добычи

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

Добыча сланцевой нефти

Постепенное истощение запасов нефти «заставляет» горнопромышленников обращаться к новым, альтернативным источникам. Последние несколько лет энергоресурсом будущего называют новый вид «чёрного» топлива — сланцевую нефть.

Как добывают сланцевую нефть?

На данный момент в мире известно два типа сланцевой нефти: «tight oil» и «shale oil». Первый тип — традиционная нефть легких фракций, которая залегает в низкопроницаемых коллекторах.

Ко второму типу относят залегающие в сланцевой породе керогены. Они формируется из остатков растений, живых организмов и по сути своей является начальной формы нефти.

Полученный кароген подвергают ряду специальных химических реакций, после чего он превращается в смолу, по составу почти не отличающуюся от углеводородов. Оттого данный вид горючих сланцев часто называют «протонефть».

Всего в мире насчитывается около 345 млрд пригодных для извлечения баррелей сланцевой нефти. Свыше половины всех запасов сосредоточено в трёх странах – США (78,2 млрд баррелей), России (74,6 млрд баррелей) и Китае (32,2 млрд баррелей).

Технология извлечения сланцевой нефти гораздо сложнее, чем традиционной, причём способы добычи «tight oil» и «shale oil» имеют принципиально важное отличие.

Нефть лёгких фракций залегает на глубинах 2-3 км. Чтобы до неё «добраться», сначала пробуривают вертикальную скважину, затем меняют направление бурения в горизонтальную плоскость.

После этого в породу производится закачка песка в водном растворе химреагентов для гидроразрыва пласта (фрекинга). ГРП проводят несколько раз, в результате из многочисленных трещин в скважину стекают горючие сланцы.

Керогены залегают ещё глубже, поэтому без трудоёмких операций с горизонтальным, вертикальным бурением и ГРП не обойтись. Однако в технологии добычи «shale oil» есть «небольшой» нюанс: извлечение керогена требует проведения термического нагрева пласта (прямо в месте залегания).

В прошлом был распространён способ добычи горючих сланцев открытым способом, но из-за своей дороговизны сейчас его практически не применяют. Полученный на малых глубинах материал превращался в смолу только после пиролиза в безвоздушной среде на специальных установках-реакторах.

Россия vs США

Статус родоначальника и крупнейшего в мире добытчика сланцевой нефти, бесспорно, принадлежит Америке. На территории страны залегает самое высокое количество пригодных для добычи горючих сланцев.

Настоящий сланцевый бум в США начался в период с 2010 по 2015 годы. За это время в стране объём суточной добычи горючих сланцев увеличился почти в 4 раза: с 1,4 млн до 5,5 млн баррелей. Вслед за прорывом США в развитии технологии фрекинга на весь мир прогремела настоящая «сланцевая» революция.

По общим запасам горючих сланцев первое место занимает Россия – они оцениваются в 1,24 трлн баррелей. Большая часть сланцевой нефти сосредоточена в месторождениях Баженовской свиты (Западная Сибирь). Кроме того, сланцы залегают в Ачимовской свите, в недрах Поволжья, на Урале, на Северном Кавказе.

Несмотря на гигантские запасы, уровень добычи сланцевой нефти в нашей стране не идёт ни в какое сравнение с добычей в США. Если говорить прямо, Россия находится на стадии «прощупывания почвы».

В новейшей истории России первым добычу сланцевой нефти на Бажене начал «Сургутнефтегаз». Компания запустила проект в 2005 году и в течение нескольких лет бурила на участке сотни поисково-разведочных скважин.

По сравнению с другими добытчиками «Сургутнефтегазу» удалось извлечь больше всего сланцев из залежей Баженовской свиты. Хотя их доля в общем объёме залежей западно-сибирского участка несоизмеримо мала.

Добычей сланцевой нефти пробовал заниматься «ЛУКОЙЛ». Начиная с 2006 года, компания экспериментировала на участках Баженовской свиты, а также искала интересные проекты в США. Но, как заявил в марте 2019 года глава «ЛУКОЙЛа» Вагит Алекперов, «со сланцевой нефтью не получилось работать».

В 2018 году на «сланцевую» тропу вступила «Газпром нефть»: открыла в ХМАО «Технологический центр Бажен» для освоения сланцев Баженовской свиты. Всего за прошлый год компания пробурила на Красноленинском месторождении 10 скважин, с каждой из которых был получен приток сланцевой нефти.

По мнению многих экспертов, России обогнать Америку в гонке за горючими сланцами вряд ли когда-либо удастся. Тем временем США продолжают «сланцевую» революцию в стремлении завоевать мировой рынок нефти.

Несмотря но массу негативной информации в СМИ (падение в стране объёмов добычи, угроза банкротства компаний-сланцевиков, отказ потребителей от американской сланцевой нефти), у США довольно серьёзные перспективы в сфере сланцевой добычи.

Так, по данным независимой исследовательской компании Rystad Energy, во втором квартале 2019 года сланцевые операторы США впервые достигли положительного потока от операций (после учёта капитальных затрат).

Кроме того, в первой половине текущего года американские предприятия по добыче сланцевой нефти привлекли всего лишь 4,8 млрд долларов – для Соединённых Штатов это рекордно низкая сумма. Для сравнения, в 2014 г было привлечено 16,4 млрд долларов.

Серьёзные последствия?

Казалось бы, с открытием горючих сланцев у горнопромышленников появилась реальная возможность слезть с привычной нефтяной иглы в сторону альтернативных ресурсов.

Но очевидно, что технологии добычи горючих сланцев требуют больших трудовых и денежных затрат. Разработка сланцевых месторождений имеет экономическую целесообразность только в том случае, если в одной тонне породы содержится как минимум 90 л нефти.

К слову, таким требованиям соответствует всего лишь 1/3 всех известных в мире залежей сланцевой нефти. Вдобавок к этому, в идеале нефтеносный пласт должен иметь толщину не менее 30 м – к данному критерию подходит ещё меньше месторождений.

На начальном этапе из скважин выкачивают очень большие объёмы горючих сланцев. Однако уже через 1,5-2 года дебит резко падает. Такой непродолжительный срок жизни месторождений сланцевой нефти тоже заставляет задуматься о целесообразности добычи. Ещё нужно учитывать, что себестоимость извлечённой сланцевой нефти гораздо выше (по некоторым оценкам, примерно в 12 раз).

Экономическая составляющая — далеко не единственная проблема. Метод гидроразрыва пласта, без которого просто невозможна добыча горючих сланцев, несёт потенциально серьёзную угрозу. Многие эксперты считают, что из-за фрекинга в разы возрастает риск так называемой вызванной сейсмической активности.

Неожиданные подземные толчки по всему миру уже давно связывают с ГРП – и не напрасно, ведь при использовании данного метода в породах образуются крупные трещины.

Например, в штате Арканзас (США) после начала добычи горючих сланцев число подземных толчков увеличилось в несколько раз. Подобные случаи были зарегистрированы во многих других точках планеты — так, совсем недавно небольшие землетрясения были зафиксированы на месторождении сланцевого газа в Британии.

Часть мирового сообщества отстаивает мнение, что гидроразрыв пласта никак не влияет на сейсмическую активность Земли. Сейчас землетрясения рядом с месторождениями фиксируют современные системы, которые раньше не устанавливали из-за отсутствия необходимости. А слабые толчки могли происходить и раньше, до начала разработки сланцевых месторождений.

Добыча сланцевой нефти оказывает огромное влияние и на экологию. Во-первых, при разработке сланцевых месторождений есть риск выброса метана и радиоактивных веществ, выделяемых в процессе бурения. Причём вредных веществ выделяется гораздо больше, чем при «обычной» добыче нефти.

Во-вторых, во время фрекинга горючие сланцы, которые выкачать не удаётся, выходят на поверхность вместе с закачанными химикатами, загрязняя грунтовые воды и почву. Несложно представить, какой вред могут нанести гидроразрывные жидкости – в них может содержаться до 700 различных химических добавок.

В-третьих, для фрекинга требуется огромное количество водных ресурсов. Так, на месторождении площадью 140-400 м 2 при однократном ГРП расходуется от 20 до 86 млн м 3 воды – а на одной только скважине может проводиться до 12 гидроразрывов.

Во многих странах вообще запретили применение фрекинга – ограничения действуют в Германии, Болгарии, Франции и даже в некоторых штатах США.

Источник