Технологии добычи сланцевой нефти и их влияние на состояние окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Технологии добычи сланцевой нефти и их влияние на состояние окружающей среды

Введение

Нефть - это природная горючая маслянистая жидкость, распространенная в осадочной оболочке Земли; важнейшее полезное ископаемое. В состав нефти входит смесь углеводородов самого разнообразного строения. Их молекулы представляют собой и короткие цепи атомов углерода, и длинные, и нормальные, и разветвленные, и замкнутые в кольца, и многокольчатые. Путем перегонки из нее получают различные продукты нефти: бензин, реактивное топливо, осветительный керосин, дизельное топливо, мазут».

1. Свойства нефти

Кроме углеводородов в состав нефти входит небольшое количество кислородных и сернистых соединений и совсем немного азотистых. Нефть и газ встречаются в земных недрах как вместе, так и раздельно. Нефть включает в себя большую и сложную группу жидких, газообразных и твердых углеводородов, т.е. соединения углерода и водорода, а также иных примесей (азот, кислород и серу).

По свойствам нефть немного легче воды и практически в ней не растворяется. Так как нефть - смесь различных углеводородов, то у нее нет определенной температуры кипения. Среди определенных свойств нефти нет цвета - она варьирует от светло-коричневой, почти бесцветной, до темно-бурой, почти черной, а по свойствам плотности (от легкой 0,65-0,70 г./см3, до тяжелой 0,98-1,05 г./см3).

Различают легкую (0,65-0,87 г./см3), среднюю (0,871-0,910 г./см3) и тяжелую (0,910-1,05 г./см3) нефть. Теплота сгорания 43,7-46,2 МДж/кг (10 400-11 000 ккал/кг).

Нефть растворима в органических растворителях, в воде при обычных условиях практически нерастворима, но может образовывать с ней стойкие эмульсии.

2. Состав нефти

В составе нефти выделяют углеводородную, асфальтосмолистую и зольную составные части. Также в составе нефти также выделяют порфирины и серу. Углеводороды, содержащиеся в нефти, подразделяют на три основные группы: метановые, нафтеновые и ароматические. Метановые (парафиновые) углеводороды химически наиболее устойчивы, а ароматические - наименее устойчивы (в них минимальное содержание водорода). При этом ароматические углеводороды являются наиболее токсичными компонентами нефти. Асфальтосмолистая составная нефти частично растворима в бензине: растворяемая часть - это асфальтены, нерастворяемая - смолы. Интересно, что в смолах содержание кислорода достигает 93% от его общего количества в составе нефти. Порфирины - это азотистые соединения органического происхождения, они разрушаются при температуре 200-250°С. Сера присутствует в составе нефти либо в свободном состоянии, либо в виде соединений сероводородов и меркаптанов. Сера является наиболее широко распространённой коррозийной примесью, которую нужно удалять на нефтеперебатывающем заводе. Поэтому цена на нефть с высоким содержанием серы оказывается на много ниже, чем на низкосернистую нефть.

Зольная часть состава нефти - это остаток, получаемый при ее сжигании, состоящий из различных минеральных соединений.

Одной из наиболее важных тенденций, наблюдаемых в настоящее время в нефтедобывающей отрасли, является снижение добычи легкой нефти и нефти средней плотности. Сокращение запасов традиционной нефти вынуждает нефтяные компании обращать все большее внимание на альтернативные источники углеводородов. Одним из таких источников, наряду с тяжелой нефтью и природными битумами, являются горючие сланцы. Их имеющиеся объемы на порядок больше, чем открытые нефтяные запасы.

Горючие сланцы относятся к твердым каустобиолитам и представляют собой органоминеральные образования, сформированные в водных условиях. Геологи определяют горючие сланцы как осадочные породы, содержащие в основном аквагенное органическое вещество (вымерших морских и озерных животных, альгу и т.п.), что роднит их с нефтью. Горючие сланцы имеют чаще всего тонкослойное строение.

При нагреве сланцев без доступа воздуха образуются жидкие и газообразные углеводороды (20-70% от первоначальной массы). Жидкие углеводороды представляют собой сланцевое масло - смолу, которая близка по составу нефтяным углеводородам и, по сути, может считаться нетрадиционной (сланцевой) нефтью.

По оценкам специалистов общие запасы горючих сланцев в мире составляют порядка 650 трлн. т. Из них можно получить до 26 трлн. т сланцевой нефти. Таким образом, объема нефтеподобного сырья, содержащегося в сланцах, и условно называемого сланцевой нефтью, вероятно в 13 раз больше, чем запасов традиционной нефти. При нынешнем уровне потребления, этих энергоресурсов с лихвой хватит на 300 лет непрерывной добычи.

Но не все так радужно. Необходимо отметить, что запасов сланцевой нефти, добыча которой экономически оправдана, гораздо меньше. По данным компании Shell, экономически целесообразна добыча лишь на наиболее богатых месторождениях, с содержанием нефти от 90 литров на тонну сланца. Кроме того, толщина продуктивного пласта должна составлять не менее 30 метров. Только треть запасов сланцевой нефти сосредоточена в месторождениях с содержанием нефти в 90 и более литров на тонну. И далеко не все эти месторождения могут похвастаться толщиной пласта в 30 и более метров.

Основные запасы горючих сланцев сосредоточены в США - порядка 450 трлн. т (24,7 трлн. т сланцевой нефти). Значительные запасы горючих сланцев сосредоточены в Бразилии и Китае. Россия также располагает обширными запасами горючих сланцев (порядка 7% от мировых запасов).

3. Добыча сланцевой нефти

Существует два основных способа получения необходимого сырья из горючих сланцев. Первый - это добыча сланцевой породы открытым или шахтным способом с ее последующей переработкой на специальных установках-реакторах, где сланцы подвергают пиролизу без доступа воздуха, в результате чего из породы выделяется сланцевая смола. Этот метод активно развивался в СССР. Хорошо известны также проекты по добыче сланцев в провинции Фушунь (Китай), на месторождении Ирати (Бразилия). В целом метод добычи сланцев с последующей его переработкой является весьма затратным способом с высокой себестоимостью конечной продукции. Себестоимость барреля нефти на выходе оказывается 75-90 долл. (в ценах 2005 года).

Однако все действующие сегодня заводы (с так называемой ретортной перегонкой) имеют не очень большие мощности. Кроме того, против этого способа возражают экологи: производство требует огромного количества воды, причём на тонну сланцев приходится 700 кг отходов и всего около двух баррелей нефти.

Поэтому этот способ перегонки сланцев в больших объёмах перспектив не имеет и может применяться только на локальном уровне. Главный минус этого метода - высокая себестоимость готового продукта.

Второй способ - добыча сланцевой нефти непосредственно из пласта.

Метод предполагает бурение горизонтальных скважин с последующими множественными гидроразрывами пласта. Часто (хотя, судя по всему не всегда) необходимо проводить термический или химический разогрев пласта.

Гидравлический разрыв пласта - это процесс, который предполагает введение смеси воды, песка и химических веществ в газоносные породы под чрезвычайно высоким давлением (500-1500 атм). Давление приводит к образованию крошечных трещин, которые позволяют газу вырваться. Вся эта система трещин связывает скважину с удаленными от забоя продуктивными частями пласта. Для предотвращения смыкания трещин после снижения давления в них вводят крупнозернистый песок, добавляемый в жидкость, нагнетаемую в скважину. Радиус трещин может достигать нескольких десятков метров.

Процесс разрыва в большой степени зависит от физических свойств жидкости и, в частности от ее вязкости. Чтобы давление разрыва было наименьшим, нужно, чтобы она была фильтрующейся. Повышение вязкости так же, как и уменьшение фильтруемости жидкостей, применяемых при разрыве пластов, осуществляется введением в них соответствующих добавок. Такими загустителями для углеводородных жидкостей, применяемых при разрыве пластов, являются соли органических кислот, восокомолекулярные и коллоидные соединения нефти (например, нефтяной гудрон и другие отходы нефтепереработки).

Значительной вязкостью и высокой песконесущей способностью обладают некоторые нефти, керосино-кислотные и нефте-кислотные эмульсии, применяемые при разрыве карбонатных коллекторов, и водо-нефтянные эмульсии. Эти жидкости и используются в качестве жидкостей разрыва и жидкостей-песконосителей при разрыве пластов в нефтяных скважинах.

Применение жидкостей разрыва и жидкостей-песконосителей на углеводородной основе для разрыва пластов в водонагнетательных скважинах может привести к ухудшению проницаемости пород для воды вследствие образования смесей воды с углеводородами. Во избежание этого явления пласты в водонагнетательных скважинах разрывают загущенной водой. Для загущения применяют сульфид-спиртовую борду (ССБ) и другие производные целлюлозы, хорошо растворимые в воде. Как правило жидкости используемые при ГРП канцерогенные. Особую опасность представляет собой возможность попадания химических реагентов, используемых при гидравлическом разрыве в пласты содержащие артезианскую воду, используемую для питья.

Основная опасность для экологии при этом способе добыче заключается в использовании большого количества химикатов, которые смешиваются с водой и песком. Операцию гидроразрыва пластов (ГРП) на одной территории приходится повторять до 10 раз в год. При гидроразрыве химическая смесь пропитывает породу, что ведёт к загрязнению больших территорий, а также грунтовых вод.

Очевидно, что такого рода добыча существенно сложнее и дороже добычи традиционной нефти вне зависимости от прогресса технологий.

Оба способа страдают теми или иными существенными недостатками. Развитие добычи горючих сланцев с их последующей переработкой в значительной степени сдерживается проблемой утилизации большого количества углекислого газа (СО2), выделяющегося в процессе извлечения из него сланцевой смолы. Проблема утилизации CO2 до сих пор не решена, а его выпуск в атмосферу грозит масштабными экологическими катастрофами. Решение этой проблемы недавно предложили ученые из Стэнфордского университета. Новая технология EPICC, сочетающая производство электроэнергии и захват углекислого газа, может сделать доступными ныне закрытые запасы энергоресурсов.

При добыче сланцевой нефти непосредственно из пласта возникает другая проблема. Это высокий темп падения дебитов пробуренных скважин. В начальный период скважины благодаря горизонтальному заканчиванию и множественным гидроразрывам характеризуются очень высоким дебитом. После этого (примерно через 400 дней работы) происходит резкое снижение (до 80%) объемов добываемой продукции. Для компенсации такого резкого падения и выравнивания профиля добычи скважины на сланцевых месторождениях вводят поэтапно.

4. Развитие технологий добычи сланцевой нефти в США

нефть сланцевый осадочный добыча

Наиболее удачным примером успешного применения технологий добычи сланцевой нефти считается месторождение Баккен (Bakken) в Северной и Южной Дакоте. Разработка этого месторождения породила своего рода эйфорию на рынке нефти Северной Америки. Если 5 лет назад добыча сланцевой нефти на этом месторождении составляла 60 тыс, баррелей в сутки, то сегодня 500 тысяч. По мере проведения разведочных работ запасы нефти этого месторождения увеличились со 150 млн баррелей до 11 млрд баррелей нефти.

Наряду с месторождением Баккен добыча сланцевой нефти ведется также на месторождениях Eagle Ford в Техасе, Bone Springs в Нью-Мексико и Three Forks в Северной Дакоте.

Развитие технологий добычи сланцевого газа и адаптация их для добычи нефти из плотных коллекторов позволило США переоценить свои извлекаемые запасы нефти. А с ними и перспективы наращивания добычи нефти и снижения зависимости от импорта углеводородов. С помощью технологий горизонтального бурения и гидроразрыва пласта США планируют к 2035 году увеличить добычу нефти из плотных сланцевых пород вдвое.

Сверим термины

Необходимо сказать несколько слов о понятии сланцевая нефть. В Америке, где сланцевая нефть стала играть существенную роль в повышении нефтедобычи, под этим термином часто понимают нефть двух видов. Сланцевой называют нефть, получаемую из горючих сланцев, которая по своим свойствам (плотности, вязкости) значительно отличается от традиционной легкой нефти. Одновременно с этим часто тем же самым термином обозначают нефть по свойствам аналогичную обычной легкой нефти, но содержащуюся в плотных низкопористых низкопроницаемых коллекторах (сланцах). Чтобы разделить эти два вида нефти (оба из которых добываются из сланцев) специалисты пользуются двумя терминами: shale oil - для высоковязкой сланцевой смолы из горючих сланцев, требующей дополнительной обработки для превращения ее в нефть и tight oil - для легкой нефти, содержащейся в коллекторах с низкими фильтрационно-емкостными свойствами.

Поскольку основная цель этой статьи показать наличие альтернативных источников углеводородного сырья, для упрощения и та и другая нефть здесь преимущественно называется сланцевой. Даже, несмотря на то, что для извлечения shale oil и tight oil требуются разные технологии и подходы.

Новая жизнь старых запасов?

В России начальной точкой отсчета в развитии сланцевой промышленности можно считать 1918 год, когда было принято постановление о добыче и переработке горючих сланцев, организованы систематическое изучение, разведка запасов и их промышленная разработка. Наиболее активно сланцевая промышленность развивалась в 1960-1990 гг. В эти годы велась активная разработка месторождений Прибалтийского и Волжского бассейнов (Эстонское, Ленинградское, Кашпирское, Общесыртовское месторождения). Разработка месторождений велась посредством добычи горючего сланца с последующей его переработкой. Пиковый уровень добычи в СССР достигал 36 млн. тонн горючего сланца в год. Значительная часть добычи приходилась на Эстонскую ССР. Добыча и переработка горючего сланца продолжается в Эстонии и по сей день. В России же большая часть сланцевых шахт закрылась ввиду экономической неэффективности.

На сегодняшний день ex-situ process, т.е. добыча сланцевой породы для извлечения из нее углеводородного сырья является низкоэффективной. Основные перспективы связаны с in-situ process, т.е. добычей сланцевой нефти непосредственно из пласта (либо сразу, если это достаточно легкая нефть, либо после предварительного термического или химического воздействия на углеводородный и / или органический материал, содержащийся в пласте).

Вслед за успехами США в развитии технологий добычи сланцевого газа и успешной адаптации этих технологий для добычи нефти из плотных коллекторов в России также обращают все большее внимание на развитие соответствующих технологий. В настоящее время в России наиболее перспективной считается так называемая Баженовская свита в Западной Сибири. Эти отложения покрывают площадь в 2,3 млн км2, что примерно соответствует площади американского штата Техас и Мексиканского залива вместе взятых. И это в 80 раз больше площади месторождения Баккен, с которым в США связывают огромные перспективы. Баженовскую формацию в перспективе планирует разрабатывать компания Роснефть совместно с американской ExxonMobil и норвежской Statoil.

Добыча сланцевой нефти с помощью горизонтального бурения

Сланцевая нефть - один из важнейших «резервов» для дальнейшего развития топливно-энергетического комплекса.

На сегодняшний день технологии добычи сланцевой нефти все еще находятся в начальной стадии развития. Себестоимость получаемого сырья хотя и имеет тенденцию к снижению, но, тем не менее, значительно выше себестоимости добычи традиционной нефти. Поэтому сланцевая нефть остается пока скорее перспективным резервом на будущее и вряд ли значительно повлияет на существующий рынок нефти. Такой же «революции», какая случилась на газовом рынке в связи с развитием добычи сланцевого газа, на рынке нефти ждать не приходится.

Из геологического словаря:

Горючие сланцы - осадочная порода, глинистая, известковистая, кремнистая, тонкослоистая, при выветривании листоватая или массивная, содержащая органическое вещество (кероген) в количестве от 10-15 до 60-80%. Горючая часть сланцев сапропелевая или гумусово-сапропелевая. Органическое вещество равномерно распределено в обычно преобладающей пелитовой, реже раковинно-детритовой минеральной массе.

Сланцевая нефть - это нефть с большим количеством примесей, у специалистов она имеет название нефтяные пески или тяжелая битумная нефть, переработка которой очень дорогостоящая и на выходе получается продукт гораздо дороже обычной нефти.

Сланцевая нефть - это нефть, которая содержится в пластах породы, характеризующейся низкой плотностью и проницаемостью.

5. Вред окружающей среде при добыче сланцевого газа

Одной из 2-х базовых технологий для добычи сланцевого газа является технология гидравлического разрыва пласта (Hydraulic fracturing). Гидравлический разрыв пласта - это процесс, который предполагает введение смеси воды, песка и химических веществ в газоносные породы под чрезвычайно высоким давлением (500-1500 атм). Давление приводит к образованию крошечных трещин, которые позволяют газу вырваться. Вся эта система трещин связывает скважину с удаленными от забоя продуктивными частями пласта. Для предотвращения смыкания трещин после снижения давления в них вводят крупнозернистый песок, добавляемый в жидкость, нагнетаемую в скважину. Радиус трещин может достигать нескольких десятков метров.

Процесс разрыва в большой степени зависит от физических свойств жидкости и, в частности от ее вязкости. Чтобы давление разрыва было наименьшим, нужно, чтобы она была фильтрующейся. Повышение вязкости так же, как и уменьшение фильтруемости жидкостей, применяемых при разрыве пластов, осуществляется введением в них соответствующих добавок. Такими загустителями для углеводородных жидкостей, применяемых при разрыве пластов, являются соли органических кислот, восокомолекулярные и коллоидные соединения нефти (например, нефтяной гудрон и другие отходы нефтепереработки). Значительной вязкостью и высокой песконесущей способностью обладают некоторые нефти, керосино-кислотные и нефте-кислотные эмульсии, применяемые при разрыве карбонатных коллекторов, и водонефтянные эмульсии. Эти жидкости и используются в качестве жидкостей разрыва и жидкостей-песконосителей при разрыве пластов в нефтяных скважинах. Применение жидкостей разрыва и жидкостей-песконосителей на углеводородной основе для разрыва пластов в водонагнетательных скважинах может привести к ухудшению проницаемости пород для воды вследствие образования смесей воды с углеводородами. Во избежание этого явления пласты в водонагнетательных скважинах разрывают загущенной водой. Для загущения применяют сульфид-спиртовую борду (ССБ) и другие производные целлюлозы, хорошо растворимые в воде. Как правило жидкости используемые при ГРП канцерогенные. Особую опасность представляет собой возможность попадания химических реагентов, используемых при гидравлическом разрыве в пласты содержащие артезианскую воду, используемую для питья.

Основная опасность для экологии при добыче сланцевого газа заключается в использовании большого количества химикатов, которые смешиваются с водой и песком. Операцию гидроразрыва пластов (ГРП) на одной территории приходится повторять до 10 раз в год. При гидроразрыве химическая смесь пропитывает породу, что ведёт к загрязнению больших территорий, а также грунтовых вод.

Именно поэтому в штате Нью-Йорк в США добыча сланцевого газа была запрещена. В Европе, где экологическое законодательство более жёсткое, чем в США, это может стать основной причиной, по которой добыча сланцевого газа не получит серьёзного распространения. Профессор Владимир Мордкович, автор инновационной российской технологии переработки попутного газа, считает, что в будущем с добычей сланцевого газа будут связаны громкие экологические скандалы.

Профессор Украинского государственного химико-технологического университета Вильям Задорский сообщил о возможных, даже найвероятнейших последствиях, которые следуют после добычи сланцевого газа с помощью выбранного выигравшими тендер фирмами метода гидроразрыва сланцевого пласта:

- заражение грунтовых вод химическими реактивами для гидроразрыва;

- разрушительные процессы в самом грунте и в почве, вплоть до сейсмической нестабильности и землетрясений;

- заражение почвы от слива отработанной воды и множества других сопутствующих технологических факторов;

- загрязнение воздуха выбросами не только углеводородов, но и 369 веществ (из них более половины токсичных), входящих в раствор, закачиваемый для Fracking-процесса (гидроразрыва);

- проседание почвы в местах гидроразрыва.

При осуществлении гидроразрыва пласта с помощью мощных насосных станций в скважину производят закачку так называемых «жидкостей разрыва» (гель, в некоторых случаях вода либо кислота). Для поддержания трещины в открытом состоянии в терригенных коллекторах используется расклинивающий агент-проппант, в карбонатных - кислота, которая разъедает стенки созданной трещины. Эти агрессивные вещества могут попадать в водоносные слои и, соответственно, загрязнять их.

Проседание почвы после гидроразрыва может составить более десятка метров

Проседание почвы после гидроразрыва может составить более десятка метров

Главной же экологической проблемой, по мнению заместителя директора НТЦ «Психея» Геннадия Рябцева, является возможность загрязнения водоносных пластов метаном и используемыми растворами. «Даже очищенный буровой раствор, в котором на химические добавки приходится всего 1-2%, способен отравить грунтовые воды, тем более, что из скважин поднимают только треть используемой воды. Некоторые компоненты, которые применяют для достижения требуемой вязкости жидкости разрыва, имеют канцерогенный характер, поэтому их попадание в пласты, содержащие подземные воды, опасно. К тому же, трещины от гидроразрыва могут распространяться вверх, загрязняя грунтовые воды закачиваемой жидкостью или способствуя поступлению в них метана», - считает эксперт. По словам Г. Рябцева, уголовная ответственность за проведение гидроразрывов введена во Франции, мораторий на гидроразрыв введен в штате Нью-Йорк (США), а также - на землях Нижняя Саксония и Северный Рейн-Вестфалия (ФРГ). При этом он подчеркнул, что технология добычи сланцевого газа сопряжена с риском нанести вред экологии. «В сланцевую породу закачивается огромное количество воды, необходимой для гидроразрыва, что может нанести серьезный вред окружающей среде. Этот вопрос даже рассматривал Конгресс США», - сказал эксперт.

Под термином «сланцевая нефть» последнее время понимается как минимум две принципиально разные группы запасов. Их смешение и путаница порой приводит к неправильной трактовке различных оценок и прогнозов. Кроме того, учитывая традиционную ангажированность нефтегазовой тематики, в некоторых публикациях подобные подмены могут делаться и осознанно. Одним словом, предлагаем разобраться.

Главный источник сланцевой нефти - горючие сланцы, ресурс, основу которого, как и нефти, составляют органическое вещество кероген, а также минеральные части. Кероген, который геологи называют протонефтью, составляет в горючих сланцах от 10 до 70%. Сформировавшиеся 450 миллионов лет назад сланцы - это материнская порода для углеводородов, которые оканчивают свое формирование и собираются в резервуары чуть выше уровня залегания сланцев.

Первый тип сланцевой нефти (это просто порядковый номер - и ни в коем случае не устоявшаяся классификация) представляет собой обычную нефть (как правило, достаточно легкие фракции), находящуюся в низкопроницаемых коллекторах. То есть - это полная аналогия со сланцевым газом - и по способам залегания, и по способам добычи (горизонтальные скважины плюс гидроразрыв пласта). Именно эта нефть в добывается на американских месторождения Bakken и Eagle Ford, именно её без преувеличения экспоненциальный (пока!) рост добычи стал спусковым крючком для обсуждения новой «нефтяной сланцевой лихорадки». Соответственно, добыча такой сланцевой нефти повторяет все издержки, связанные с добычей сланцевого газа. Англоязычные источники предпочитают использовать для данного типа нефти термин «tight oil» (tight - малопроницаемый), т.к. термин «shale oil» (то есть непосредственно сланцевая нефть) использовался намного раньше для обозначения совсем другого типа нефтяной добычи.

Второй тип сланцевой нефтипредставляет собой нефть, получаемуюя из находящегося в сланцевой породе керогена. «Наша» нефть, по всей видимости, преимущественно именно такая. Кероген - это порода-предшественник, вещество, которое еще не успело стать нефтью в процессе превращения. Для того, чтобы «помочь» керогену выделить нефть - его надо термически обработать, или, если совсем просто - подразложить. Эстонская «индустрия» горючих сланцев - как раз из этой области.

Но чаще нефть из сланцев получают не открытым способом, а непосредственно в пласте. Разумеется, это довольно дорого. Тем более, что, помимо «нагревательных» скважин, часто по периметру месторождения необходимо установить еще и «замораживающие» (чтобы не загрязнять грунтовые воды). Есть и многие другие трудности. Себестоимость такой добычи - не менее 80-100 долларов за баррель.

Пилотные проекты по добыче такой нефти существуют во многих странах - и в США в том числе, но пока успехи здесь очень умеренные. Зато на этом фоне усиливаются различные спекуляции по размеру нетрадиционных запасов. К примеру, те же США якобы по запасам черного золота обогнали Саудовскую Аравию и вообще обеспечили себя нефтью на двести лет!

В известной притче слепые мудрецы ощупывали слона и у каждого из них сложилось описание слона, не совподающее с другими. Так и сейчас вновь идут дискуссии о сланцевой нефти во след сланцевому газу. Уверяем, что сланцевая нефть есть и нужны технологии их комплексной переработки. Взять её не просто. К тому же нужно учесть и экологические нормы. «Снять сливки» и убежать - в корне неверно, экологически грязно и опасно. Вслед за технологией добычи сланцевого газа идет сланцевая нефть. Экспертные группы в США уже строят обновленные графики резко растущих объемов добычи нефти, которые позволят стране выйти на полное топливное самообеспечение, но пока вся стратегия выкачать и бросить. Горючий сланец представляет собой полезное ископаемое из группы твёрдых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы - сланцевой нефти.

Сланцы в основном образовались 450 миллионов лет тому назад на дне моря из растительных и животных остатков. Учитывая то обстоятельство, что промышленная добыча сланцевого газа уже начата, добыча сланцевой нефти перешла в практическую плоскость. Как мы уже писали, нужна комплексная технология переработки сланцев, с извлечением газа, нефти и металлов. Следует участь, что сланцевой нефти в 4 раза больше, чем запасы нефтяных месторождений, так как сланцы содержат до 70-80% органического вещества.

Добыча сланцевой нефти прежде всего должна быть комплексной с полной переработкой всех компонентов сланцев, только тогда себестоимость продуктов переработки может быть снижена. Сланцевая нефть перерабатывается до нефтепродуктов с большим выходом, чем уголь. Состав «прямогонного сланцевого бензина» близок к идеальному.

Механизации добычи и улучшение технологии обработки - снижает стоимость сланцевой нефти, в результате чего она может конкурировать с обычной нефтью за деньги покупателя.

При развитии современной промышленности из сланцевой нефти можно получить:

- бензин;

- дизельное топливо;

- мазут.

По оценке, главы отдела синтетических топлив Горного бюро США В.С. Шредера, бензин произведенные из сланцевой нефти может стоить всего 2,8 цента за один литр. Данные расчеты основаны на практических исследованиях, проведенных на опытном заводе около города Райфл, штат Колорадо, где добывают сланец и доставляют его в огромные реторты для экстракции нефти и дальнейшей переработки ее в бензин. Так же производятся мазут и остальные типичные продукты нефтепереработки.

Конечную стоимость сланцевого бензина значительно повышают накладные расходы, транспортные издержки, налоги. Однако можно ожидать, что конечная стоимость нефтепродуктов получаемых из сланцев будет стоить в том же диапазоне цен, что и нефтепродукты, вырабатываемые из обычной нефти.

Нефть, полученная из сланцев, содержит в своем составе множество примесей серы, азота и кислорода и для переработки ее в высококачественные нефтепродукты требуются достаточно дорогостоящие технологии. Однако это компенсируется более дешевой добычей сланцевой нефти. Нефть, из сланцев получаемая с помощью разработки шахтным способом и переработки с помощью реторт, более дешева по сравнению с нефтью добываемую с помощью скважин.

Сланцевая шахта представляет собой подземный карьер.

Грузовики въезжают прямо в шахту и везут сланец к перерабатывающему заводу.

Перед перерабатывающим заводом нефтяной сланец измельчают до размера от 3 до 12 сантиметров и с помощью ленточного конвейера загружают в реторту. Где происходит экстракция нефти при нагреве.

Общим принципом работы всех реторт является использование тепла получаемого от сжигания отработанного сланца для выделения из сланца нефти. Полученная таким образом нефть перекачивается на небольшую нефтеперерабатывающую установку, предназначенную для крекинга нефти.

Вырабатываемое здесь дизельное топливо и бензин используется для заправки автомобилей работающих на заводе, а так же поставляется на местный рынок для продажи.

Ресурсы нефтяных сланцевых залежей широко распространены в мире, причем, по иронии судьбы, едва ли не большая их часть приходится на те страны, которые традиционно считались нефтеимпортерами, а их собственная добыча достаточно давно прошла «пик» и постепенно снижалась.

По оценкам специалистов общие запасы горючих сланцев в мире составляют порядка 690 трлн. т.

Из них можно получить до 26 трлн. т сланцевой нефти. Таким образом, объема нефтеподобного сырья, содержащегося в сланцах, и условно называемого сланцевой нефтью, вероятно в 13 раз больше, чем запасов традиционной нефти. При нынешнем уровне потребления, этих энергоресурсов с лихвой хватит на 300 лет непрерывной добычи.

Но не все так радужно. Необходимо отметить, что запасов сланцевой нефти, добыча которой экономически оправдана, гораздо меньше. По данным компании Shell, экономически целесообразна добыча лишь на наиболее богатых месторождениях, с содержанием нефти от 90 литров на тонну сланца. Кроме того, толщина продуктивного пласта должна составлять не менее 30 метров. Только треть запасов сланцевой нефти сосредоточена в месторождениях с содержанием нефти в 90 и более литров на тонну. И далеко не все эти месторождения могут похвастаться толщиной пласта в 30 и более метров.

Сегодня о качественной геологической оценке запасов сланцевой нефти, нефтяного сланца и нефти низкопроницаемых пород можно говорить только по некоторым небольшим территориям мира. В остальных озвучиваемые показатели ресурсов правильнее относить к научным предположениям, основанным на ряде подтверждающих факторов. Всего на территории планеты можно выделить более десятка государств, в которых возможно производство нефти из сланцев. Кстати, именно Россия, согласно обзору EIA, обладает самыми большими запасами сланцевой нефти - 75 миллиардов баррелей.

В тройку лидеров входят также США - 58 миллиардов и Китай - 32 миллиарда баррелей. Всего же планета располагает ресурсом в 345 миллиардов баррелей сланцевой нефти. Этого при сохранении нынешних темпов потребления вполне хватит человечеству более чем на 10 лет.

В Управлении энергетической информации также сообщили, что за прошлый год в США сланцевые углеводороды обеспечили 29 процентов всей добычи нефти и 40 процентов от общей добычи природного газа. Третье место в мире по объемам ресурсов нефтяного сланца занимает Китай, с потенциальными ресурсами, оцениваемыми в 46,5 млрд. т н.э. и технически извлекаемыми запасами всего лишь чуть более 0,5 млрд. т. Стоит так же отметить, что по данным PetroChina?s Research Institution of Petroleum Exploration and Development в Китае залегает около 41 млрд. т нефти низкопроницаемых пород.

Ресурсы сланцевых месторождений Израиля оцениваются более чем в 35 млрд. т н.э., крупными ресурсами обладают так же Демократическая Республика Конго - 14 млрд. т, Иордания, 12,6 млрд. т, Бразилия, 11,48 млрд. т. Стоит отметить, что во всех этих странах уже действуют проекты по добыче нефти из подобных источников.

Подобные различия в оценке ресурсов и запасов кроются в технологических особенностях и сложностях добычи различных видов нефти из сланцевых залежей. Значительные запасы нефти сланцевых пород расположены и на территории России, однако их оценки весьма различаются - так, по оценкам 1981 года, разведанные запасы горючих сланцев составили 37 млрд. т. При этом запасы Баженовской свиты, которая находится в Западной Сибири и готовится к разработке, оцениваются Министерством энергетики в 22 млрд. т.

Совет директоров «Газпром нефти» рассмотрел вопрос о перспективах добычи сланцевой нефти. В отличие от сланцевого газа, который в газовой монополии считают чем-то второсортным, добыча нефти из сланцевых пород сочтена многообещающей. Тем более что новых крупных «традиционных» месторождений нефти в России уже не осталось.

Сланцевая нефть содержится в породах Западной Сибири со сверхнизкой проницаемостью, но высокой нефтенасыщенностью. Они залегают на глубинах более 2 километров и распространены на территории более 1 млн кв. км.

Запасы сланцевой нефти в России составляют около 7% мировых запасов, продолжает аналитик. «Одним из основных препятствий для добычи сланцевой нефти является ее дороговизна и низкая эффективность производства. Так, из тонны обогащенного нефтью сланца удается извлекать лишь 0,5-1,25 барреля сланцевой нефти. Себестоимость добычи сланцевой нефти составляет около 70-90 долларов за баррель, что намного выше себестоимости добычи традиционной нефти, - рассказывает она. - Россия сможет стать одной из основных стран, добывающих сланцевую нефть, лишь в долгосрочной перспективе, при условии появления новых технологий по извлечению сланцевой нефти. Пока же разработка сланцевых месторождений может быть интересна российским нефтяным компаниям лишь в плане развития технологий и не имеет коммерческого смысла».

Следует отметить, что для крупнейших стран-экспортеров цена на нефть является основным фактором, определяющим бездефицитность бюджета, а значит - собственное устойчивое развитие. Цена нефти, необходимая для бездефицитности бюджета крупнейших производителей нефти, колеблется в широком диапазоне от 30 долл./барр. до 100 долл./барр.

Крайне актуально это и для России. Согласно заявлению и.о. министра финансов А. Силуанова: «С учетом пополнения Резервного фонда, бюджет в 2012 году будет бездефицитным при цене на нефть $117,2 за баррель». Снижение цен на нефть при высоких полных издержках российских добычных проектов неизбежно повлеч?т за собой ухудшение экономической ситуации в стране. Аналогичная ситуация может сложиться для стран Каспийского региона таких как Казахстана, Азербайджана и Туркменистана, и таких стран Ближнего Востока, как Иран и Бахрейн.

Очевидно, что большие объемы дешевой нефти сланцевых плеев способны в значительной мере повлиять на будущее нефтяного рынка, однако важным остается вопрос: «будут ли эти объемы достаточно велики, чтобы существенно снизить мировую цену нефти?» Стоит отметить, что мнения признанных мировых экспертов о возможности «сланцевой революции» на нефтяном рынке кардинально расходятся.

Так, Международное Энергетическое Агентство (МЭА) еще в 2010 году в своем ежегодном обзоре мировой энергетики дало достаточно низкую оценку потенциалу сланцевой нефти. По прогнозу МЭА этот вид нетрадиционной нефти должен был занять не более 0,5% в общем объеме предложения нефти к 2035 году, или составить от 10 до 25 млн. т в абсолютных значениях.

Литературы

1. Основы нефтегазопромыслового дела Автор: Валентин Кудинов

2. Справочник по добыче нефти Авторы: Камил Уразаков, Александр Дашевский, Сергей Здольник, Гарислав Агамалов, Валерий Далимов, Нурфаяз Габдрахманов, Самат Вагапов

Размещено на Allbest.ru