Способ добычи нефти сша

Что такое сланцевая нефть

Прогресс цивилизации автоматически ведёт к росту потребностей. Для их удовлетворения необходимы новые виды топлива. Поэтому одной из альтернатив традиционным природным ископаемым в начале XXI века стали выступать нетрадиционные углеводороды.

Что такое сланцевая нефть

Для ответа на данный вопрос введём несколько промежуточных понятий:

• Сланцы – горные наслоения разнообразных минералов слоистой структуры.
• Горючие сланцы – это возникшие в жидкой среде структуры, содержащие в себе лёгкую нефть и останки живых организмов водной среды. Их (организмы) ещё называют «протонефтью» или «керогеном», так как процесс нефтеобразования из них не завершился.
• Лёгкая нефть – фракция с удельным весом до 0,84-0,88 г/см 3 . Большая часть добываемой нефти – лёгкая.
• Сланцевая нефть – субстанция, получаемая из керогена по определённой технологии (SO). Иногда её называют сланцевым маслом.
• Иногда этот термин применяют для обозначения лёгкой нефти, добываемой из пластов сланца или находящихся рядом с ними низкопроницаемых коллекторов (LTO по терминологии Международного Энергетического Агентства, или TO по версии Мирового Энергетического Совета).
• Углеводородный коллектор – полость внутри горной породы, содержащая ископаемое топливо.
• Сланцевый плей – совокупность однотипных месторождений, в данном случае – сланцевых.

Отличие от обычной нефти

По своим химическим и топливно-энергетическим свойствам оба вида мало чем отличаются друг от друга. Речь идёт о готовом к продаже товаре эксплуатационного качества. Различия между видами лежат в способах добычи, затратах, а также воздействии на окружающую среду.

Топливо, извлечённое из сланцевых пород, требует больших затрат, значительных технологических усилий, кроме того, оказывает негативное влияние на природу.

Разведанные запасы сланцевой нефти в 2,3 раза больше традиционной. Также имеются перспективы новых способов её добычи.

Запасы

По состоянию на 2013 год сланцевые нефтяные запасы оценивались следующим образом:

• первое место с 75 млрд баррелей занимала Россия;
• на втором с 58 млрд барр. были США;
• третье – 32 млрд барр. держал Китай;
• четвёртое – 27 млрд барр. за Аргентиной;
• пятое место с 26 млрд барр. принадлежало Ливии.

Общее количество запасов во всём мире составляет 345 млрд. барр. (данные 2016 года).

Шесть лет проведённых исследований внесли существенные коррективы. В декабре 2018 года США сообщили о двукратном увеличении запасов сланцевой нефти по сравнению с 2016 годом. В Америке присутствует наивысшая концентрация мест, удобных в плане нефтедобычи. Знаменитая Баккеновская формация (запас – 733 млн тонн), Форт Игл (335 млн тонн), плюс новые разведанные запасы в Техасе и Нью-Мехико позволяют стабильно наращивать объёмы добываемого сырья и открывают широкие возможности потребления нетрадиционных углеводородов.

Разведанные ресурсы нельзя оценивать однозначно. Имеется целый ряд проблем сдерживающего характера. Это глубина залегания, проницаемость геологических пластов, климатические условия, наличие необходимых водных объёмов.

По мере продвижения в будущее и с перспективами разработки новых технологий они вполне могут стать разрешимы. Уже есть сообщения из России, Китая, Израиля о создании безводных способов добычи сланцевой нефти. Активизируется работа в российской Баженовской свите на территории ХМАО-Югра (начальные запасы – 100 млн тонн).

На сегодняшний день их два:

• Tight Oil (TO). Нефть малопроницаемая, состоит из фракций незначительной плотности (лёгких). Залегает в геологических слоях низкой проницаемой способности. Способы извлечения: прокладка горизонтальных скважин и гидроразрыв пласта.
• Shale Oil (SO). Углеводород, получаемый в результате термического воздействия на кероген. Фактически, это обычная нефть, образованная ускоренным процессом собственного созревания.

Качество первой, извлекаемой из Пальяновского месторождения на территории России, практически идеальное. Со второй возникают проблемы, вызванные высокой плотностью и вязкостью, а также наличием в её составе смол, масел, серы. При производстве керогенной нефти дополнительно выделяется метан и реагенты, ухудшающие экологию.

Технология сланцевой нефтедобычи

Сланцевая нефтедобыча – процесс значительно более сложный, чем извлечение традиционной нефти. Всё зависит от её вида.

Технология добычи TO с глубины 2-3-х км обычно состоит из трёх элементов:

• Бурение вертикальной скважины, пока она не достигнет нефтяных сланцев.
• Горизонтально направленное бурение для создания необходимого участка.
• Закачивание под высоким давлением воды с песком и реагентами. Это приводит к образованию трещин в пласте (гидравлический разрыв). Для надёжности и повышения дебита скважины процесс несколько раз повторяют.
• Протекание нефти по образовавшимся полостям (искусственным коллекторам) в скважину с дальнейшим извлечением её оттуда завершает процесс добычи.

Качество TO не хуже традиционных марок. Основные залежи её находятся на территории США в формациях Игл Форд и Баккен.

С керогеновой нефтью типа SO всё обстоит гораздо сложнее и существенно дороже. Есть два основных способа её добычи и производства:

• Обычный шахтный метод с дальнейшей перегонкой.
• Способ, при котором процесс термического воздействия производится непосредственно в пласте с дальнейшим извлечением и остыванием на поверхности.

В силу высоких затрат и значительных инвестиций данный способ нефтедобычи не получил широкого распространения.

Цена и себестоимость

Стоимость нефти марок Brent (эталонная европейская) и WTI (американская) на сегодня составляет 60 и 54 доллара за баррель соответственно. Цена постоянно колеблется и зависит от множества различных факторов. Разведанные месторождения, технологии добычи, способы доставки, цены на топливо, конкуренты, политическая ситуация, биржевые спекуляции – учесть весь спектр воздействий практически невозможно. Так, до 2010 года цена на американскую нефть была выше европейской, но после начала добычи сланцевого аналога уступила ценовое первенство.

Добыча нетрадиционной нефти рентабельна при стоимости не выше 50 долларов за баррель. Для технологического уровня США это вполне достижимо. Аналитики, учитывая непрерывный «инженерный штурм» новых технологических высот, предсказывают снижение цены до уровня 35-40 долларов за баррель.

Историческая справка за период с 1988 по 2015 годы:

• 1998 год. Минимум = 9,55 долларов за баррель.
• 2008 год. Максимум = 147,5 долларов за баррель.

Себестоимость

Затраты на добычу сланцевой нефти существенно выше аналогичных расходов традиционной. Её себестоимость в США равна 40-50 долларов за баррель (в Аргентине до 115).

В других странах, за исключением Канады, добыча носит скорее экспериментальный характер и пока не достигает промышленных объёмов. Проблема обусловлена огромным потреблением воды, необходимой для проведения гидроразрывов.

К сведению, себестоимость добычи обычной нефти в России – 15 долларов, Саудовской Аравии – 6 долларов (есть скважины, где она опускается до 4). Понятно, что такой разброс цен сдерживает добычу жидких сланцевых углеводородов. Тем не менее, прогнозы экспертов оптимистичны и доходят до отметки себестоимости в 32 доллара для Северной Америки.

Перспективы сланцевой революции

В основе современного промышленного производства важнейшую роль играет нефть.

Продукция, получаемая из одного барреля (158,98 литра):

Сольвент (смесь растворителей)

Смазочные масла с компонентами

Прочие продукты полезного применения

Излишне говорить о важности и незаменимости углеводородов для нужд мирового хозяйства, тем более, что альтернатива им пока не найдена. Учитывая ограниченность земных запасов обычной нефти (по оценкам специалистов, её хватит лишь на ближайшие 40-50 лет при нынешнем уровне потребления), перспективы у сланцевой революции имеются.

Сланцевая нефть представляет собой инновацию в секторе добычи полезных ископаемых энергетического профиля, отцом которой по праву является инженер-нефтяник Джордж Митчелл. Именно он придумал технологический способ добычи, сочетающий в себе вертикальное и горизонтальное бурение с гидравлическим разрывом пластов. Способ оказался действительно «революционным».

Сланцевая революция может дать человечеству новые источники углеводородов, способных сохранить, а при необходимости даже увеличить объёмы добываемого сырья для будущей мировой индустрии. Сентябрь 2018 года впервые в истории показал нефтедобычу, превышающую 100 млн баррелей в день. Сдерживающим фактором производства сланцевой нефти являются две кардинальные проблемы:

• Отсутствие недорогих и мало затратных технологий как в плане финансов, так и материальных ресурсов. Тут необходимо сделать оговорку. Сообщения о новых способах добычи жидких углеводородов периодически поступают из разных стран мира. Израиль, Китай, Россия – далеко не полный перечень государств, информирующих о своих достижениях на данном поприще. Вполне возможно, что недалёк тот день, когда кто-то из них вырвет «пальму первенства» у США, запустив в работу новые изобретения.
• Вредное воздействие на окружающую среду.

В случае оптимального решения обеих трудностей, перспективы сланцевой нефти станут воистину грандиозными. Говоря о технологическом прорыве в этой области, самым разумным решением было бы подождать с окончательными выводами, потратив время и средства на научно-практические исследования.

Экологические последствия

Обратной стороной сланцевого бума стал колоссальный экологический вред.

По свидетельствам очевидцев, места оставленных шахт добычи сланцевой нефти представляют собой жуткое зрелище. Развороченная земля, нагромождения отвалов бурения, открытые скважины – всё это, плюс смещения и разрывы грунта, требует серьёзных вложений и длительного наблюдения за последствиями. Это поведёт к резкому повышению себестоимости альтернативных углеводородов.

К тому же оба способа разработки отравляют природу. Производство сланцевой нефти из керогена с применением термической технологии приводит к выходу значительных объёмов углекислого газа. Методы его улавливания и утилизации требуют разработки и практического осуществления, чего на данный момент не наблюдается.

В случае применения метода гидроразрыва почва и подземные воды перенасыщаются химикалиями. А это губительно сказывается на окружающей флоре и фауне. В их состав, по оценкам экспертов, входит до 700 наименований опасных для здоровья человека веществ. Среди них канцерогены, мутагены, разрушители эндокринной системы, невыводимые естественным путём яды. Неудивительно, что фрекинг (гидравлический разрыв пласта) законодательно запрещён на территории Болгарии, Румынии, Франции, Нидерландов. Подобные прецеденты имели место в ряде штатов США ещё до начала сланцевой революции.

Ещё одно негативное воздействие, усиливающее действие предыдущего, – употребляемый раствор в процессе закачивания дополнительно загрязняется метаном, тяжёлыми металлами, радиоактивными веществами. Пробы воды, оставленной после завершения нефтедобычи, горят, выделяя ядовитые токсичные газы.

Освоение гигантского энергетического потенциала сланцевых углеводородов потребует усилий всего мирового сообщества.

Источник

Сланцевая нефть: ее преимущества и способы добычи

На сегодняшний день основными энергетическими ресурсами для человека являются нефть и газ. Именно благодаря добычи этих двух полезных ископаемых человечество сегодня имеет возможность отапливать и освещать свои помещения, получать энергию для приготовления пищи и нагревания воды, а также передвигаться на быстром и удобном транспорте, для которого необходимо топливо, также получаемое из нефти или газа. Но, как известно, полезные ископаемые на планете возобновляются на протяжении достаточно длительного времени, а добываются и потребляются молниеносно. В связи с этим, может возникнуть ситуация, когда запасы нефти и газа будут минимальными и их перестанет хватать для удовлетворения всех потребностей человечества. Именно поэтому ежегодно ученые разных стран мира работают над поиском и созданием новых альтернативных энергетических источников. Например, уже постепенно начали добывать сланцевый газ. В мировой системе добычи нефти также в последние годы произошли серьезные изменения, связанные с добычей сланцевой нефти и получившие название «сланцевой революции».

Как показали исследования, сланцевая нефть залегает во многих странах. На сегодняшний день разработка месторождений сланцевой нефти может привести к кардинальным изменениям карты мировой нефтедобычи.

Сланцевая нефть – это нефть, которая, в отличие от традиционной нефти, добывается из горючих сланцев. По предварительным подсчетам, горючих сланцев в недрах земли существует в разы больше, чем запасов традиционной нефти. Так, ученые считают, что количество общих объемов сланцевых запасов составляет порядка 650 трлн.тонн. Исходя из данного количества горючих сланцев, которые содержатся в недрах Земли, можно отметить, что запасы сланцевой нефти составляют порядка 26 трлн. тонн. В свою очередь, это в 13 раз превышает количество традиционной нефти. Учитывая столь активное современное потребление нефтяных запасов, данное количество сланцевой нефти может обеспечить человечество всеми необходимыми удобствами еще на 300 лет.

ДОБЫЧА СЛАНЦЕВОЙ НЕФТИ

Начало добычи сланцевой нефти стали именовать как «сланцевая революция». Это связано с тем, что появились принципиально новые технологии добычи, позволяющие извлекать из земных недр не только традиционную нефть, но и альтернативное «черное золото», т.е. сланцевую нефть. Наиболее успешных результатов в добыче нетрадиционной нефти удалось добиться США. Как известно, именно сланцевая нефть в США позволила данному государству занять одно из лидерских мест среди других стран, которые преуспевают в добыче углеводородного сырья. Кроме этого, начало добычи сланцевой нефти позволило США существенно понизить стоимость моторного топлива на мировом рынке, а также получить звание одного из крупнейших нефтяных экспортеров.

Добыча сланцевой нефти

Однако, не смотря на огромные успехи и достижения в данной сфере, США, все же, не является лидером по количеству залежей и добычи нетрадиционной нефти. Также месторождения сланцевой нефти были отмечены и на территории многих других стран, среди которых Россия, Аргентина, Ливия, Китайская Народная Республика. Сланцевая нефть в России сосредоточена главным образом на территории западносибирских месторождениях – Ачимовская свита и Баженовская свита. Общее количество запасов сланцевой нефти на территории РФ составляет порядка 75 млрд баррелей. Таким образом, страны с крупнейшими запасами нетрадиционного «черного золота» по количеству залежей расположились следующим образом:

— Россия – 75 млрд барр;

— США – 58 млрд барр;

— Китайская Народная Республика – 32 млрд барр;

— Аргентина – 27 млрд барр;

— Ливия – 26 млрд барр.

Не смотря на то, что залежи данного природного ресурса могут вполне обеспечить человечество теплом, светом и топливом для транспорта еще лет на 300, все не так просто, как кажется. Дело в том, что добыча сланцевой нефти предполагает совершенно другие технологии и затраты, в отличие о добычи нефти традиционной. В связи с этим, ученые придерживаются такого мнения, что наиболее рационально с экономической точки зрения является разработка тех месторождений, в которых минимальное содержание сланцевой нефти составляет от 90 литров на тонну сланца и имеют толщину пласта не менее 30 метров. Таким образом, опираясь на данные критерии, можно отметить, что только одна третья часть из вообще всех запасов сланцевой нефти во всем мире пригодна для разработки сланцевых нефтяных месторождений. В связи с этим, Россия остается лидером по добыче данного природного ресурса в силу самых подходящих условий добычи.

ТЕХНОЛОГИЯ СЛАНЦЕВОЙ НЕФТЕДОБЫЧИ

От того, как добывают сланцевую нефть, зависит и ее стоимость. В свою очередь, выбор способа добычи нефти напрямую связан с глубиной ее залегания. В настоящее время сланцевую нефть условно можно разделить на два типа.

Первый тип чем-то похож на традиционную нефть и залегает на глубине не более 2000 – 3000 метров. Добыча данной нефти происходит из так называемых низкопроницаемых коллекторов.

Второй тип сланцевой нефти получают из керогена, находящегося непосредственно в самих горючих сланцах. Расположение пластов, в которых содержится кероген, отмечается ниже того уровня, на котором залегают традиционные углеводороды и фактически выступают их донорами.

Гидроразрыв пласта

Таким образом, чем нефть залегает ниже, тем сложнее, затратнее и вреднее для окружающей среды способы ее добычи. В целом, на сегодняшний день во время добычи сланцевой нефти применяются следующие методы:

• горизонтальное бурение скважины по площади залегания. Данный процесс предполагает строение сначала вертикальной скважины до начала залегания, а затем бур поворачивается вдоль пласта и продолжается уже бурение горизонтальной скважины. При этом методе используется также гидроразрыв пласта, благодаря чему, собственно, и получается изъять полезное ископаемое. Данный метод подходит для первого типа сланцевой нефти.

В случае со вторым типом сланцевой нефти дела обстоят гораздо сложнее в силу глубины ее залегания. При добыче данной нефти применяютс:

• метод пиролиза. Данный метод предполагает увеличение температуры пласта до 9000С.
• метод гидрирования. В данном случае происходит присоединение водорода к органическому соединению. Реакция протекает при температуре 4000С с использованием какого-либо катализатора (медь, никель, платина).
• термическое воздействие. Пласт нагревают до 800С и далее осуществляют его отстаивание, в результате чего и получают необходимую смолу.

Также может быть использован так называемый метод фрекинга, предполагающий закачку специальной жидкости с использованием химикатов в горизонтальную скважину. Однако, данный метод является далеко не безопасным и во многих странах просто запрещен, поскольку при его применении используются очень вредные химические вещества, которые затем всасываются в почву и наносят непоправимый вред, как окружающей среде, так и людям, проживающим вблизи разработок подобных месторождений. В связи с тем, что метод фрекинга повторяется несколько раз в год, то химикаты пропитывают почву, а также попадают в грунтовые воды. Поэтому, в местах, где проводится фрекинг, очень часто наблюдается вымирание птиц, рыб, животных, а также встречаются так наываемые «метановые ручьи». Люди, проживающие вблизи подобных работ, часто испытывают недомогание, головные боли, а также они могу страдать другими заболеваниями.

Кроме этого, экологи предупреждают, что не только химикаты вредят планете, но и гидроразрыв пласта, так как он нарушает целостность горной породы, что может спровоцировать геологические сдвиги и крупные землетрясения.

Таким образом, не смотря на то, что сланцевая нефть, с одной стороны, является альтернативным полезным ископаемым традиционной нефти и может ее заменить, с ее добычей связано множество сложностей, включая как экономические затраты, так и непоправимое негативное воздействие на экологию планеты.

Источник