Как получают сланцевую нефть. Отличия от добычи традиционными методами

Сланцевую или нетрадиционную нефть добывают из горючих сланцев с помощью специальных химических реакций (пиролиза, термического растворения или гидрирования), преобразующих твердые органические материалы, содержащие кероген, в синтетическую или .

Иногда сланцевой называют традиционную легкую нефть, добываемую из сланцев или прилегающих к ним коллекторов без использования пиролиза и других химических преобразований. Чтобы подчеркнуть ее отличие от нефти, получаемой из керогенов, МЭА (IEA) рекомендует пользоваться названием «light tight oil» или LTO. World Energy Council предпочитает наименование – «tight oil».

Начиная с 2010 г., США постоянно увеличивали добычу LTO. В 2011 году ее производство достигло 1,0 млн bbl в день, в 2012 – 2,0 млн, в 2013 – 3,0 млн, и к началу 2014 года превысило 3,5 млн, что соответствовало 4,3% от добычи всей нефти.

Нужно понимать, что «tight oil» не является керогеновой нефтью, то есть при ее добыче не используются химико-термические преобразования керогена, без которых получить «настоящую» сланцевую нефть невозможно.

Нетрадиционная нефть используется так же, как и традиционная – сжигается в виде топлива или направляется для переработки на НПЗ с целью получения различных углеводородных продуктов.

Технология добычи сланцевой нефти

Технология добычи сланцевой нефти определяется тем, является ли она LTO или керогеновой. Но в любом случае, ее извлечение из нефтеносных пластов представляет собой гораздо более сложную задачу, чем добыча традиционной нефти.

Нефть LTO находится в низкопроницаемых коллекторах, расположенных на глубине 2000-3000 м. Для ее добычи применяется не только обычное вертикальное, но и горизонтальное бурение.

В общем виде процесс добычи LTO выглядит следующим образом:

• Бурится вертикальная скважина.
• Достигнув необходимой глубины в 2-3 км, бур разворачивается и двигается горизонтально поверхности земли.
• Затем осуществляется гидроразрыв, в результате которого в нефтеносном пласту образуются трещины, по которым нефть поступает в скважину.

Состав нефти «tight oil», добываемой из низкопроницаемых коллекторов, сходен с традиционными маркам. Основные разведанные запасы такой нефти в США располагаются в Eagle Ford и Bakken. Именно с них и началась сланцевая революция, горькие плоды которой пожинают сегодня добытчики традиционной нефти.

Добыча керогеновой нефти еще сложнее, чем LTO. Керогены – это органические материалы, располагающиеся в горючих сланцах и представляющие собой одну из начальных форм нефти. Согласно господствующей теории образования углеводородов, органика (растения, морские организмы) под действием высоких температур и давлений превращается сначала в кероген, а уж потом в углеводороды привычных нам форм – нефть, битум, газ.

Такая технология добычи требует большого количества энергии, что делает инвестиции в керогеновую сланцевую нефть очень высокими в сравнении с обычной нефтью. Кроме этого, керогеновая нефтедобыча имеет нежелательный побочный эффект – выделение большого количества метана и реагенты, остающиеся в глубине земли и оказывающие отрицательное воздействие на экологию.

«Газпром нефть» – первая российская компания, осуществившая полный цикл добычи сланцевой нефти

Компания «Газпром нефть» первой осуществила полный цикл добычи сланцевой нефти в России по применяемой в мире технологии. Работы проводились с целью изучения возможности добывать нетрадиционную нефть в условиях Сибири, отработки и усовершенствования технологий.

Для поддержания непрерывности добычи нефти необходимо проводить большую подготовительную и изыскательскую работу. А с учетом того, что традиционная нефть рано или поздно иссякнет, акцент по добыче придется переносить на нефть нетрадиционную. Что касается России, то баженовская свита, в которой находятся основные запасы российской сланцевой нефти, станет тем местом, где ее добыча в будущем будет осуществляться в промышленном масштабе.

Справка. Баженовская свита

Баженовской свитой называют породы в Западной Сибири, лежащие на глубине 2000-3000 м. и имеющие толщину 10…100 м. Ее площадь составляет примерно 1 млн км2. По наиболее оптимистичным прогнозам, баженовская свита хранит в себе 100-160 млрд. тонн нефти.

Что касается стратегии «Газпром нефти», то она предусматривает добычу нетрадиционной нефти в не столь уж далеком будущем. Сегодня компанией реализуются проекты по оценке ее запасов и отработке возможных способов добычи.

Опытно-исследовательские работы проводились на Красноленинском месторождении, входящем в баженовскую свиту. Специалистами «Газпромнефть-Хантос» на глубине 2300 м были выполнены горизонтальные скважины протяженностью в 1 км и произведен 9-стадийный ГРП. В результате нефтяники смогли получить фонтанирующий приток сланцевой нефти с дебитом не менее 45 тонн/сут.

В планировании работ и обработке их результатов принимали участие специалисты НТЦ «Газпром нефти». Большой объем накопленной информации о фактических параметрах залежей сланцевой нефти позволил им создать геомеханическую и геологическую модели нефтеносных пластов, которые использовались при планировании буровых работ. При реализации проекта были опробованы различные технологии, повышающие эффективность добычи нетрадиционной нефти. В качестве закрепляющего агента, в частности, использовался эластичный цемент. Его отличие от обычного состоит в том, что он хорошо сохраняет свои закрепляющие способности при многократных нагрузках, качественно и надежно изолируя трещины. Использовался также способ МГРП с высокоскоростной закачкой жидкостей. В отличие от стандартного ГРП, он позволяет создать вместо одной целую сеть трещин, охватывающих протяженную зону нефтеносного пласта.

Опробовалась технология гибридного гидроразрыва, при котором используется комбинация обладающих разными свойствами жидкостей, позволяющих повысить эффективность их закачки в пласт. С целью изучения эффективности закрепления скважин различными способами использовались разные технологии – сначала применялась обычная вода, а в дальнейшем – вязкие гели. Разделение стадий производилось с помощью метода Plug&Perf (разбуриваемые пробки).

В рамках изучения и усовершенствования технологии добычи было выполнено закачивание с цементированием хвостовика.

Одним из способов повышения эффективности является снижение трения между проппантом и стенками скважины. Технология Slick Water, что в переводе означает «скользкая вода», предполагает использование для этого специальных добавок, свойства которых также были исследованы во время выполнения проекта.

ГРП – единичный гидравлический разрыв пласта – способ получения сланцевой нефти, заключающийся в закачивании в пласт смеси жидкости с расклинивающим (закрепляющим) компонентом – проппантом. В результате гидроразрыва в пластах образуются и фиксируются трещины, по которым нефть начинает поступать в скважину. В отличие от единичного ГРП многостадийный гидравлический разрыв (МГРП) позволяет осуществить в одной скважине сразу несколько гидроразрывов, вследствие чего многократно возрастает протяженность рабочей зоны пласта.

Итоги работы

В течение 2015-2016 гг. в пальяновской зоне были пробурены две 1000-метровые горизонтальные скважины с эффективностью проходки более 90%. При работе с ними были опробованы считающиеся наиболее современными методы ГРП. С учетом того, что Россия в настоящее время испытывает известные ограничения во внешнеэкономическом сотрудничестве с компаниями, обладающими самыми современными технологиями добычи сланцевой нефти, полученные результаты можно назвать очень успешными.

Результаты работ подтверждают перспективность добычи нетрадиционной нефти в месторождениях баженовской свиты. По мнению 1-го замгендиректора «Газпром нефти» Вадима Яковлева, работы по изучению перспективы добычи российской нетрадиционной нефти можно считать большим шагом вперед.

Сланцевая нефть в США

Надежды на то, что американские компании, добывающие сланцевую нефть, не возвратятся к ее добыче при уровне в $50 за bbl, пока не оправдываются. Стоило цене нефти приблизиться к этой черте, как около 70 буровых установок в США вернулись этим летом в работу, сообщила WSJ. Это тотчас отразилось на ценах. С более чем $50, зафиксированных в июне, они упали до $40 в августе. Правда, после этого цены снова поднялись до $46-48, но их высокая волатильность не позволяет надеяться на постоянный и длительный рост.

Неприятным фактом для добытчиков традиционной нефти является и то, что запасы «черного золота» в нефтехранилищах США достигли 520 млн bbl. А это на 14% выше, чем годом ранее.

Небольшим утешением является прогноз Moody’s, согласно которому должна варьироваться в среднесрочной перспективе в пределах $40–60 за bbl. Но есть опасность, что рынок будет не в состоянии «переварить» избыток нефти, который создается возобновившими работу компаниями. В связи с чем аналитики выражают обеспокоенность слишком быстрым возобновлением добычи сланцевой нефти. По мнению Дэниеля Катценберга (Robert W. Baird & Co), преждевременная активность добытчиков сланцевой нефти способна остановить рост цен.

Портфельный управляющий Дарвей Кунг из DECSF прогнозирует, что при плохом развитии ситуации цена может упасть до $35 за bbl. А Майк Келли (SGS) опасается, что рост цены выше $55/bbl явится поворотным моментом, при котором за бурение примутся все.

Но есть и более оптимистичные для добытчиков традиционной нефти высказывания. По мнению Виталия Крюкова, главы Small Letters, решения Pioneer Natural и Devon Energy не ухудшат положение российских производителей, поскольку их доля на рынке США невелика, и заметного эффекта от их действий не будет. Но если Chevron и ExxonMobil поступят аналогичным образом, тогда стоимость нефти может действительно обрушиться.

Падение нефтяных цен, имевшее место в конце 2014 года, было вызвано фундаментальными факторами, основным из которых была активность добытчиков «сланца» в США. Сегодня рынок больше учитывает общую конъюнктуру – ставку ФРС, динамику сырьевых площадок, доходность по ключевым показателям. Таково мнение Дениса Борисова, директора центра EY, которое отчасти подтверждается августовским ростом цен, происходившим на фоне возросшей активности добытчиков сланцевой нефти и увеличивающихся запасах в государствах ОЭСР. До сих пор неизвестно, при какой точно цене добыча сланцевой нефти является безубыточной. Если таковой окажутся $50/bbl, то при их превышении добыча сланцевой нефти в США должна показывать стабильный рост. И тогда это действительно окажет большое давление на цены, завершает свою мысль Борисов.

Что ожидает нефтяной рынок в будущем?

Запасы сланцевой нефти на планете оцениваются в более чем 20 трлн. тонн, что означает двенадцатикратное превышение запасов традиционной нефти. Этого огромного количество должно хватить нам примерно на три столетия. Правда, нужно учитывать, что достоверность этих прогнозов невелика, не все страны обладают даже приблизительной информацией об имеющихся у них запасах углеводородов.

Себестоимость добычи нетрадиционной нефти пока значительно выше, чем традиционной. Самые продвинутые технологии, которыми обладают США, делают рентабельной добычу при цене $50/bbl. Если цена длительное время находится ниже $40, нефтедобывающие компании оказываются вынужденными прекращать работу и замораживать скважины. С традиционной нефтью картина совершенно иная. Себестоимость российской составляет $15, нефти, добываемой Саудовской Аравией, и того меньше – всего $6.

Добыча сланцевой нефти и постоянное снижение ее себестоимости серьезно омрачает перспективы стран-добытчиков традиционной нефти, к которым относится и Россия. Аналитики нефтяного рынка ожидают дальнейшего роста добычи традиционной нефти как одного из инструментов борьбы с конкурентами-сланцевиками. Первым шагом на этом пути, как известно, стали предпринятые в 2014 году попытки Саудовской Аравии повлиять на нефтяные цены путем увеличения добычи. Пока конкурентная борьба компаний, добывающих традиционную и сланцевую нефть, оборачивается потерями для тех и других.

Перспективы добычи сланцевой нефти в РФ

Имеются данные о том, что российские запасы сланцевой нефти могут составлять 75 млрд bbl. И это в одной только баженовской свите. Но проблема в том, что у России отсутствуют технологии их недорогой добычи. В настоящее время нефть, которую могут добывать отечественные нефтяные компании из сланцев, будет стоить не менее $70. Это значительно превышает нижний порог себестоимости американской нефти – $50.

И битуминозными песками, относится к трудноизвлекаемым нетрадиционным запасам углеводородов, которыми последнее время все больше интересуются нефтедобывающие компании.

Вследствие «сланцевого бума» и связанного с ним огромного количества сообщений в прессе, произошла некоторая путаница в понятиях. Говоря о сланцевой нефти, чаще всего подразумеваю сразу два вида ресурсов, которые могут быть получены из горючих сланцев. Однако более корректно было бы их разделять. Поэтому для начала следует разобраться в определениях.

Терминология

Сланцы (shale, англ.) - это горные породы, структура которых представляет собой наслоение различных минералов.

Горючие сланцы (oil shale, англ.) - это сланцы, сформировавшиеся главным образом в водных условиях, и содержащие как сформировавшуюся легкую нефть, так и аквагенное органическое вещество – остатки морских и озерных организмов, и водорослей, еще не успевших превратиться в нефть – кероген или «протонефть ».

Кероген как раз и служит исходным сырьем для получения той самой «сланцевой нефти» (shale oil или «сланцевое масло»). Для этого горючие сланцы подвергают специальной обработке - пиролизу, термическому растворению и гидрированию, в результате чего образуются жидкие и газообразные углеводороды с выходом 20 – 70% по массе.

Таким образом, сланцевая нефть - это вещество, близкое по составу к традиционной нефти , получаемое в определенных условиях из керогена, содержащегося в горючих сланцах.

Однако этот термин часто употребляют (особенно в США) и по отношению к традиционной легкой нефти, извлекаемой из тех же сланцевых пластов или прилегающих к ним других низкопроницаемых коллекторов, без проведения каких-либо изменяющих состав добытого вещества процессов, что не совсем корректно.

Для отличия такой нефти от аутентичной сланцевой нефти, Международное Энергетическое Агентство рекомендует использовать термин «light tight oil» (LTO, легкая нефть низкопроницаемых коллекторов ), а Мировой Энергетически Совет использует термин «tight oil».

Тем не менее, даже не смотря на все различия этих двух видов сырья, как по составу, так и по технологиям извлечения, оба они все же относятся к нетрадиционным ресурсам, извлекаемым из горючих сланцев. Поэтому, в частности, оценка запасов, приведенная ниже, объединяет весь объем углеводородных ресурсов, который можно получить из сланцевых пород.

Мировые запасы

По оценкам специалистов мировые запасы горючих сланцев составляют около 650 трлн. тонн, из которых можно получить порядка 26 трлн. тонн сланцевой нефти. Таким образом, потенциальное количество такой нефти в мире более, чем в 10 раз превосходит запасы традиционной нефти. Однако стоит учесть, что запасов, добыча которых будет экономически рентабельна в разы меньше.

Так, компания Royal Dutch Shell опубликовала исследование, в соответствии с которым добыча целесообразна только на тех месторождениях, где из тонны сланца можно получить не менее 90 литров сланцевой нефти. Таким требованиям по оценкам соответствуют только 30% всех сланцев. Кроме этого, толщина продуктивного пласта должна составлять не менее 30 метров, что дополнительно сокращает потенциальные запасы.

По разным оценкам, около 70% горючих сланцев сосредоточены на территории США. Наибольшие запасы LTO в мире сосредоточены в знаменитой Баккеновской формации. Кроме этого стоит отметить месторождения Eagle Fort (Техас) и Bone Spring (Нью-Мехико).

На втором месте, но с серьезным отрывом располагается Россия с 7% мировых запасов. По мнению Управления по энергетической информации США, российские ресурсы, ввиду условий добычи, являются наиболее перспективными для разработки. Наибольшая часть горючих сланцев России сконцентрирована в Баженовской свите месторождений.

Методы добычи

В настоящий момент сырье из горючих сланцев добывают двумя основными способами:

1. Добычу сырья для извлечения керогена и последующего получения из него сланцевой нефти производят шахтным (открытым) способом. Добываемые таким образом сланцы подвергаются обработке на специальных реакторных установках, позволяющих выделить собственно сланцевое масло. Однако в связи с высокой себестоимостью получаемого сырья, такой метод не пользуется большой популярностью у добытчиков.
2. Легкую нефть низкопроницаемых коллекторов добывают непосредственно из пласта. Метод предполагает бурение горизонтальной скважины с последующим применением технологии фрекинга - гидроразрыва. По данной технологии в скважину под высоким давлением закачивают специальную "жидкость разрыва", что приводит к разрушению сланцевого пласта и вымыванию сырья из образовавшихся трещин. На сегодняшний день этот метод считается наиболее рентабельным, однако он все равно не может конкурировать с традиционными способами добычи сырой нефти.

Экологические последствия добычи сланцевой нефти

Оба метода разработки горючих сланцев оказывают серьезное негативное влияние на окружающую среду.

Так получение сланцевого масла путем термической обработки керогена связано с выбросами больших количеств углекислого газа в атмосферу. Несмотря на то, что предлагаются варианты решения данной (например, технология EPICC с захватом СО 2 , представленная учеными из Стэнфордского университета), серьезных продвижений в данном вопросе нет.

Использование гидроразрыва пласта представляет еще большую экологическую угрозу. В процессе фрекинга в скважину закачивается огромное количество химикатов. Вследствие того, что данную операцию необходимо повторять несколько раз в год, вредные вещества настолько пропитывают породу, что загрязняют не только почву, но и грунтовые воды. Это, в свою очередь, приводит к мору животных, птиц и рыб, и оказывает негативное воздействие на здоровье проживающих вблизи людей.

Стоит отметить, что в некоторых странах, например, Франции, Румынии, Болгарии, фрекинг запрещен вовсе.

Перспективы

Экологические риски - не единственная причина, останавливающая страны развивать добычу сланцев. Дело в том, что существующие технологии находятся на самой начальной стадии развития. Наибольших успехов в этом плане добились только США и Канада, однако используемые ими методы в связи с геологическими различиями могут быть применены далеко не для всех месторождений.

Кроме того существует некоторый порог рентабельности разработки сланцевых пород, что особенно актуально учитывать при нынешней нестабильности цен на нефть.

Однако в случае технологического прорыва, сланцевая нефть может существенно пошатнуть как нефтяной рынок, так и мировую экономику в целом, а кроме этого затормозит вопрос о развитии альтернативной энергетики. По мнению экспертов, сланцевая нефть обладает гигантским потенциалом. Остается вопрос, сможет ли он реализоваться.

Современную жизнь невозможно представить без таких важных ресурсов, как нефть и газ. Для человечества они играют важнейшую роль. Энергия расходуется на отопление жилища и приготовление пищи. В давние времена основными источниками энергии были труд людей и домашнего скота, а для обогрева жилища и приготовления еды использовали древесину. Постепенно ручной труд заменялся машинами, а древесина - углем. Но сейчас в топливно-энергетической промышленности нефть и газ вытеснили традиционные уголь и древесину. Кроме того, широко используются продукты бензин, керосин, мазут.

По мнению ученых, запасы нефти огромны, но невозобновляемы. На смену обычной нефти на рынках сбыта и в отраслях экономики большинства стран приходит так называемая сланцевая нефть. Что же это такое и чем она так «необычна»?

Энергоресурсы, их роль в современном мире

Газ - один из важнейших энергоресурсов. По его добыче лидирующими странами являются США (более 20% от мирового запаса) и Россия (более 17%).

Газ широко применяется в промышленности и в быту. Основные преимущества газа:

1. При полном сгорании он не оставляет после себя золу.
2. Легкость в разжигании и регулировке величины пламени.
3. Благодаря развитой системе транспортировки, потребитель получает топливо в кратчайшие сроки.
4. Применение газа в отопительной системе позволяет существенно снизить расходы по оплате коммунальных услуг.
5. Современные газовые котлы позволяют оставлять помещение на долгое время, сохраняя тепло.
6. При горении в окружающую среду выделяется очень мало вредных веществ по сравнению с дровами, углем, нефтью.

Газ применяется во многих отраслях промышленности. В металлургии и машиностроении энергоресурс используется как топливо для воздухонагревателей, доменных печей. Это увеличивает производительность оборудования и улучшает качество выпускаемой продукции.

На автомобилях газ прекрасно заменяет бензин. Это существенно снижает расходы на топливо, многократно уменьшает выбросы вредных веществ в атмосферу.

Ведущей ролью в экономике большинства развитых и развивающихся стран является добыча нефти. «Черное золото», как ее называют, залегает в основном на глубине 3-5 км. По своему составу это маслянистая горючая жидкость. В природном виде нефть не применяется из-за повышенной взрыво- и пожароопасности. Поэтому первым делом ее отправляют на

Лидирующая страна по запасам и добыче нефти - это Венесуэла (более 17% от мирового запаса). Уступают ей Саудовская Аравия (около 16%) и Канада (10%). Россия в этом списке занимает 6-е место (6%).

Продукты переработки нефти и их применение:

1. Керосин - авиационное и автомобильное топливо. Помимо этого, огромной популярностью пользуются керосиновые лампы.
2. Автомобильный бензин.
3. Мазут - используется как
4. Битум и гудрон - основное направление применения - дорожные работы. При соединении гравия и песка получается асфальт.
5. Углеводороды-сырье для получения пластмассы, резины и т. д.

«Нетрадиционная» нефть

Особое место в разработке энергоресурсов занимает добыча сланцевой нефти. В чем ее особенность? Сланцевая нефть - это нефть, добываемая из горючих сланцев с помощью термических процессов:

1. Пиролиза - нагревания пласта при температуре до 900 градусов Цельсия.
2. Гидрирования - присоединения водорода к органическому соединению. Реакция протекает при температуре около 400 градусов Цельсия и применяется катализатор (медь, никель, платина).
3. Термического воздействия - нагревания пласта до 80 градусов Цельсия и дальнейшее его отстаивание, что позволяет сравнительно быстро получить желаемую смолу.

Запасы сланцевой нефти были обнаружены еще в позапрошлом веке. Но предпринятые попытки их разработки оканчивались неудачей. Дело в том, что в месторождениях обычной нефти чистый процент «черного золота» колеблется всего лишь от 1 до 3. Самые богатые залежи расположены в сланцевых породах. Добыть это сокровище гораздо сложнее, чем «обычную» нефть. Прорыв в добыче сланцевой нефти свершился тогда, когда было предпринято горизонтальное бурение (для справки - при добыче нефти ранее в основном применяли вертикальное бурение).

Сланцевая нефть - это самостоятельный вид топлива, но также используются продукты ее переработки. Применяются во всех как и обычная нефть.

Нефтяной прогресс

Сланцевая нефть в мире произвела настоящую революцию. Основная страна, где достигаются огромные объемы ее добычи - это США. Второе место занимает Россия. Бразилия, Австралия, Марокко - эти государства также могут похвастаться большими запасами горючих сланцев. Ее называют «нетрадиционной нефтью» и часто возникает вопрос о том, как добывают сланцевую нефть, в чем ее «нетрадиционность».

Способы добычи «необычной» нефти:

1. Непосредственно из пласта. Технология добычи сланцевой нефти заключается в том, что пробуриваются горизонтальные скважины и закачивается в них огромное количество воды с примесью песка и химических составляющих. Таким образом создается (фрекинг). Из образовавшихся трещин нефть стекает в специальные резервуары. Песок используется как связующее звено: он не дает трещинам закрыться.
2. Добыча из керогена. Этот способ намного сложнее, так как кероген содержится непосредственно в горючих сланцах и получить его можно только с помощью термической обработки. Технология такова: пласт нагревают до определенной температуры, при помощи агента вытесняется нужное вещество и поднимается на поверхность, а породу охлаждают. Затем процесс повторяют.

Особенности добычи

Сланцевая нефть - это прорыв в нефтегазовой промышленности, но вместе с тем добыча обусловлена высокой себестоимостью. На данный момент основной способ добычи - это гидроразрыв пласта. Преимущества данного метода:

1. В сложных условиях залегания пласта (напластования и т.д.) бурение вертикальными (традиционными) скважинами опасно сдвигами трещин в стороны. В таком случае целесообразно применение горизонтальных скважин.
2. При создается гораздо меньшее давление на горные породы, чем вертикальными скважинами. Образовавшаяся трещина при помощи специальных технологий будет сохранять свою форму и направление, что даст возможность получить гораздо больше нефти.

Основные недостатки:

1. Раствор, который используется для разрыва нефтеносного пласта, содержит огромное количество вредных веществ, несущих вред человеку и окружающей среде.
2. Применяемая в данном методе вода существенно сокращает ее запас в мире. Для некоторых стран это становится угрозой мирового масштаба.

Последствия добычи сланцевой нефти

При разработке месторождений «необыкновенной» нефти способом бурения горизонтальными скважинами с последующим разрывом пласта возникают необратимые последствия в экологической обстановке. Основные проблемы, возникающие при добыче нефти:

1. При переработке сланцев выделяется огромное количество углекислого газа в атмосферу. Вследствие этого - парниковый эффект, изменение климата.
2. Бурение скважин и последующее их взрывание приводит к разрушению земной коры, землетрясениям в местах добычи.
3. Применяемые химические растворы отравляют почву. Есть большая вероятность того, что химические составляющие могут попасть в систему водоснабжения населенного пункта. Именно поэтому в некоторых странах (Франция, Швейцария и т.д.) данный метод запрещен.
4. Необходимы огромные запасы пресной воды при разработке месторождений, которой на планете становится все меньше.

Запасы «необыкновенного черного золота» в России

Как говорилось выше, основная часть добычи сланцев приходится на США. Но самыми большими запасами обладает Россия (более 20% мировых запасов). По запасам сланцевого занимает почетное 9-е место, уступая Китаю.

Сланцевая нефть в России не пользуется такой популярностью, как, например, в США, несмотря на огромные залежи. Одно из основных месторождений находится в районе Сибири (Баженовская свита), но, по оценкам геологов, есть недостаточно данных для разработки этого огромного месторождения.

Добыча сланцевой нефти в России не ведется из-за ее высокой себестоимости, да и большой необходимости в этом нет. Достаточно запасов обычной нефти, которых хватит еще на несколько десятилетий при условиях соблюдения нескольких факторов:

1. Точная оценка запасов месторождения.
2. При разработке залежей применять такую технологию добычи, при которой наиболее полно извлекается ископаемое.
3. Геологическая разведка использует современные методы и технологии для точной оценки запасов и мест их залегания.

Опыт других стран

В Китае сланцевая нефть - это, несомненно, перспективный энергоресурс. Основные запасы месторождения находятся там, где остро встает проблема нехватки воды. Тогда был успешно применен метод экстрагирования нефтяных и газовых запасов двуокисью углерода. Процесс протекает при низких температурах (до 40 градусов Цельсия). Такой способ применим для переработки сырья с невысоким содержанием углеводородов.

Австралия на данный момент имеет более 100 месторождений нефти, которые с успехом разрабатываются и, по оценкам ученых, запасов хватит еще на несколько десятилетий, а то и больше.

Другие способы добычи: преимущества, недостатки

Сланцевая нефть - это альтернатива «обычной» нефти. Запасы «необыкновенного черного золота», по подсчетам ученых, гораздо больше запасов «традиционной» нефти. Но себестоимость добычи достаточно высока. Чтобы приступить к разработке месторождения, нужны точные данные геологоразведки.

При разработке месторождения встает вопрос о снижении потребления воды при применении метода разрыва пласта. Канадскими учеными была разработана технология безводного разрыва пласта. Для этого вместо воды в пласт закачивается сжиженный пропан в виде густого геля. Преимущество его состоит в том, что внутри пласта он полностью растворяется и на поверхность выходит вместе с добытым газом. Такой способ наиболее экономичен и позволяет значительно снизить воздействие на окружающую среду и на человека. Основной недостаток - повышенная взрывоопасность.

Еще один метод безводного разрыва - это использование пены. Трещина наполняется гелевым раствором с азотом или углекислым газом. Образовавшаяся пена выдавливает раствор из пласта и позволяет получить большое содержание углеводородов.

Применение безводного разрыва пласта - это огромный скачок в решении проблемы нехватки пресной воды. Кроме того, данные методы наименее опасны для окружающей среды, что является немаловажным фактором.

Но для применения того или иного способа необходимы точные данные о месте залегания пласта, его строении. При помощи компьютерного моделирования можно отследить возможные последствия при использовании данных методов и при необходимости скорректировать данные.

Сланцевая нефть – энергоресурс будущего, эту трактовку слышали все. Так ли это? Что это за альтернатива традиционной нефти, и какие риски несет в себе ее добыча? Мы расскажем.

«Сланцевое золото»
Запасы горючего сланца, из которого сегодня добывают сланцевую нефть и газ, образовались около 450 миллионов лет назад на дне доисторического моря из минеральных и органических частей (керогена). Последний, который также часто называют «протонефтью», сформировался из остатков растений и живых организмов. От его «исходного материала» зависит и полезное ископаемое, которое можно получить в результате разработки его месторождения. Так, кероген I и II типов, состоящий из остатков простейших водорослей или из примести наземных и морских растений, при нагреве образует жидкие углеводороды – смолу, близкую по составу нефтяным углеводородам. Ее-то и называют сланцевой нефтью. А из типа III, возникшего из древесных пород наземного происхождения, получают газообразные углеводороды – сланцевый газ. Горючего сланца на порядок больше, чем открытых месторождений традиционной нефти. По нынешним подсчетам, общие объемы сланцевых запасов составляют порядка 650 трлн. тонн, из которых можно получить до 26 трлн. тонн сланцевой нефти. Это в 13 раз больше, чем запасов традиционной нефти. При нынешнем уровне потребления такого количества хватит еще на 300 лет постоянной добычи. Но не все так просто. По данным компании Shell, разработка экономически целесообразна лишь на самых богатых сланцевых месторождениях, с содержанием нефти от 90 литров на тонну сланца и толщиной пласта не менее 30 метров. Лишь треть мировых запасов подходит под данные критерии. Большая их часть, по оценке аналитика Г. Бирга – около 70% (24,7 трлн. т сланцевой нефти) находится в США. Это такие крупные месторождения, как Bakken в Северной и Южной Дакоте, Eagle Fort в Техасе и Bone Spring в Нью-Мехико. Их разработка и породила всеобщий ажиотаж XXI века, известный как «сланцевая революция». Россия, по мнению Бирга, занимает твердое второе место – в нашей стране около 7% запасов сланцевой нефти. В основном это залежи Баженовской свиты – месторождения в Западной Сибири. При этом, по мнению Управления энергетической информации США (EIA), запасы России наиболее перспективны из-за условий добычи.

Добыча
Сегодня сланцевую нефть добывают двумя основными способами. Первый, который в свое время активно разрабатывался в СССР, представляет собой добычу сланца через шахту, и его последующую обработку на специальных установках-реакторах, во время которой из породы выделяют саму сланцевую нефть. Этот метод популярностью у добывающих компаний не пользуется из-за своей дороговизны – себестоимость барреля нефти на выходе составляет 75-90 долларов (по ценам 2005 года). Второй способ – добыча сланцевой нефти сразу из пласта. Обычно для этого применяется фрекинг или технологию гидроразрыва. В прорубленную горизонтальную скважину закачивается «жидкость разрыва» (обычно это либо вода, либо гелий, либо кислота с примесью химикатов), которая при высоком давлении разрушает сланцевый пласт, образуя в нем трещины, и «вымывает» оттуда нефть в более удобные для добычи резервуары. На сегодняшний день, этот метод считается наиболее выгодным. Он рентабелен при минимальной стоимости нефти – 50-60 долларов за баррель. Но конкурировать с традиционным методом добычи нефти ему все равно не по силам: ни по дешевизне, ни по безопасности. При нынешнем уровне развития технологий, оба способа в состоянии повлечь за собой экологическую катастрофу. В первом случае, при переработке сланца в атмосферу выделяется огромное количество углекислого газа СО2, что чревато усилением парникового эффекта, глобальным потеплением, таянием ледников и озоновыми дырами в атмосфере. Его утилизация по-прежнему остается нерешенной загадкой для ученых. Кроме того, переработка сланца требует огромного количества воды и производит много отходов – примерно 700 кг на два барреля нефти.

Фрекинг: новая экологическая угроза
Фрекинг грозит еще большими экологическими рисками. Наглядным показателем служит уже то, что в некоторых странах (Франции, Румынии, Болгарии) он попросту запрещен. Основная опасность для экологии заключается в большом количестве химикатов, которые закачиваются под землю вместе с водой и песком для разрыва пласта. Операцию фрекинга приходится повторять на одной территории до 10 раз в год. За это время опасные вещества пропитывают породу, что приводит к загрязнению не только почвы, но и грунтовых вод. Поэтому в местах добычи сланцевых ископаемых постоянно наблюдается мор животных, птиц, рыб, встречаются «метановые ручьи». У людей, которым не посчастливилось жить рядом с месторождением, наблюдаются частые головные боли, потери сознания, астма, отравления и прочее негативные последствия для здоровья. Впрочем, как показывает практика, богатая нефтью или газом вода тоже здоровья не прибавляет. Так вода в местах разработки сланца иногда приобретает характерный черный оттенок и способность к возгоранию. В некоторых регионах США даже появилась своя «местная» забава: поджигать воду, текущую из крана. Отравление окружающей среды – не единственная опасность фрекинга. Экологи предупреждают, что разрыв геологического пласта, который нарушает структуру земной коры, может привести к геологическим сдвигам и крупным землетрясениям в местах добычи.

На стадии разработки
Сланцевая нефть может повлечь за собой настоящую революцию на нефтяном рынке и в мировой экономике. В случае дальнейшей успешной разработки вопрос об альтернативной энергии и биотопливе исчезнет из списка первостепенных задач человечества еще на пару сотен лет. Так что, по мнению экспертов, у сланцевой нефти гигантский потенциал. Но будет ли он реализован? Экологическая угроза – не единственная причина, почему большинство стран до сих пор не взялись за свои сланцевые запасы. Сегодня технологии их разработки находятся на самой начальной стадии развития. Наибольших успехов в этой области удалось пока добиться только США и Канаде, но их методы пригодны далеко не для всех месторождений в связи с геологическими различиями. Так что, «сланцевая революция» в ближайшее время ожидается не везде. Останавливает производителей и существенная дороговизна добычи, которая с учетом нынешних цен на нефть и вовсе превратила этот бизнес в нерентабельный. Так, 4 января 2015 года североамериканская компания WBH Energy, специализирующаяся на добычи сланцевых нефти и газа, подала заявку на банкротство. Как правильно определил эксперт крупной сервисной корпорации Schlumberger Ричард Льюис: «Сланцевые плеи еще находятся на экспериментальной стадии развития».

Сланцевая нефть – это синтетическая нетрадиционная нефть, которую получают из горючих сланцев путем термического воздействия. Полученная нефть либо используется в качестве топлива, либо перерабатывается и применяется в тех же сферах, что и традиционная сырая нефть.

Основная часть мировых запасов сланцевой нефти находится на территории США. Это около 24,7 трлн тонн. Достаточно обширные запасы горючих сланцев есть в распоряжении России, Китая. В Америке именно добыча горючих сланцев вывела нефтедобывающую отрасль на новый этап развития. Самое крупное месторождение находится в Северной и Южной Дакоте. Называется оно Баккен. Именно здесь себестоимость сланцевой нефти в США является наиболее низкой, благодаря самой совершенной на данный момент технологии добычи. Помимо месторождения Баккен, есть еще ряд крупных месторождений на территории США, которые находятся в штатах Техас и Нью-Мексико.

На долю России приходится около 7 % от мировых запасов . считается Баженовская свита (Западная Сибирь). В этих местах отложения горючих сланцев занимают огромную территорию, сопоставимую по площади с штатом Техас и Мексиканским заливом, вместе взятыми.

В Китае основные запасы сланцев сосредоточены на территории провинций в северо-восточной части страны и в одном из крупнейших промышленных центров – Фушуне, который находится в непосредственной близости от границы с Кореей.

Также среди стран, успешно занимающихся добычей горючих сланцев, можно выделить следующие:

• Израиль (который становится главным центром по добыче нефти из сланцев на территории Ближнего Востока),
• Иордания,
• Марокко,
• Австралия,
• Аргентина,
• Эстония,
• Бразилия.

Как добывают сланцевую нефть

1. Добыча открытым или шахтным способом с дальнейшей переработкой на установках-реакторах, где горючие сланцы подвергают пиролизу без доступа воздуха, что приводит к выделению из породы смолы. Этот способ активно использовался в СССР, применяется в Бразилии, Китае. Главный его недостаток – высокая затратность, что приводит к высокой цене конечной продукции. К тому же при использовании данного варианта добычи нефти возникает проблема выделения большого количества углекислого газа во время извлечения из породы сланцевой смолы. Выпуск в атмосферу больших порций углекислого газа грозит значительным ухудшением экологической ситуации, а вопрос его утилизации до сих пор не решен;
2. Добыча нефти напрямую из пласта. Происходит это посредством бурения горизонтальных скважин, что приводит к многочисленным гидроразрывам пласта. Часто возникает необходимость проведения термического или химического разогрева пласта. Это приводит к значительному удорожанию добычи данного вида нефти по сравнению с традиционной, независимо от развития и усовершенствования применяемых технологий. Важная проблема, возникающая при использовании данного способа, – это быстрые темпы снижения объемов добываемого продукта (за 400 дней работы объемы могут снизиться на 80 %). Для решения данной проблемы скважины на месторождениях вводят поэтапно.

Технология добычи имеет ряд нюансов, которые необходимо учитывать:

• месторождение должно находиться поблизости от потребителей, поскольку сланцевый газ не транспортируется по газопроводам высокого давления;
• возможно проведение разработок сланцевых месторождений в густонаселенных районах;
• при добыче сланцев не происходит потеря парникового газа, но теряется метан, что в итоге все равно приводит к усилению парникового эффекта;
• использование способа гидроразрыва подразумевает наличие большого количества воды вблизи месторождений. Чтобы совершить один гидроразрыв, делают смесь из воды, песка и химикатов массой 7500 тонн. После проведения работ вся отработанная грязная вода скапливается в районе месторождений и приносит ощутимый вред экологии;
• сланцевые скважины имеют небольшой срок эксплуатации;
• использование химикатов при приготовлении смесей для гидроразрыва несет за собой тяжелые экологические последствия;
• добыча данного сырья будет рентабельна только в условиях спроса на продукцию, если мировая цена нефти находиться на достаточно высоком уровне.

Отличия от добычи традиционными методами

Традиционная нефть пропитывает породы, которые имеют пористую структуру. Поры и трещины в породах соединены между собой. Иногда этот вид нефти разлит на поверхности земли или же свободно перемещается по своему пласту на глубине. Давление, которое оказывается сверху другой породой на нефтеносный пласт, приводит к выдавливанию нефти на поверхность, когда она свободно перетекает к скважине по пласту. Примерно 20 % запаса нефти извлекается из пласта таким образом. Когда поступление нефти сокращается, начинается применение различных мероприятий, направленных на увеличение добычи. Например, гидроразрыв пласта, когда закачивание воды в скважину приводит к созданию давления на породу вокруг ствола скважины.

Сланцевая нефть располагается в породе, предшествующей нефтеносному пласту. Отсутствие соединения между полостями не дает возможности нефти перемещаться свободно. Пробурив скважину, невозможно сразу получить из нее требуемые объемы нефти. Применение различных технологий и процессов, таких как подогревание пород или использование направленных взрывов, приводит к значительному удорожанию процесса добычи, что отражается на конечной стоимости данной продукции.

К тому же постоянно возникает необходимость бурения все новых скважин, так как скважина отдает только тот объем, на который удалось подействовать проведенными мероприятиями, остальная нефть останется нетронутой, пока не будет пробурена следующая скважина и не проведен все тот же комплекс процедур. Одна скважина работает с хорошей отдачей не более года, при этом с каждым месяцем выход нефти сокращается.

Разработка сланцевых месторождений ведет к ряду экологических проблем:

1. огромный уровень расхода воды (при добыче одного барреля нефти используется от 2 до 7 баррелей воды). Это является главным минусом для экологии и самым явным недостатком развития данного способа добычи нефти. Так, при выпаривании воды из породы с точки зрения экологии происходит безвозвратная потеря ресурсов;
2. высокий уровень энергоемкости процесса извлечения горючих сланцев. Эту проблему частично решают введением систем постоянной циркуляции теплоносителя и использованием собственных запасов месторождений;
3. выброс парниковых газов. Снижение уровня выброса происходит за счет эффективного использования угарных газов в виде теплоносителей и установки сажеуловителей.

Одноклассники

2 Комментария

Безусловно, сланцевая нефть — неплохо источник дохода, особенно в странах, где добыча традиционных энергоносителей ограничена. Однако прежде, чем выполнять работы по добыче сланца, необходимо позаботиться об экологии планеты и о нашем будущем повсеместно. Достаточно вложить часть доходов в развитие проекта, позволяющего сделать добычу сланца куда более гуманными способами.

Я в этом способе добычи нефти вижу только недостатки. Высокие затраты воды, загрязнение воздуха и водоемов. Что приводит нашу планету к разрушению. Постепенно будут вымирать рыбы, морские микроорганизмы и наступит парниковый эффект.. К тому же сланцевая нефть стоит гораздо дороже обычной продавать ее на экспорт не получится. Как по мне — стоит вообще отказаться от такого опасного вида добычи полезных минералов.