Сланцевая нефть — что это? подробный разбор

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.

Технология добычи сланцевой нефти

Существует 2 вида так называемой «сланцевой» нефти. Первая по составу похожа на нефть традиционную, залегает на глубине 2-3 км. и добывается из низкопроницаемых коллекторов. Технология добычи достаточно сложна, потому что требует не традиционного вертикального, а горизонтального бурения по площади залегания. Кроме того, процесс бурения сопровождается гидравлическими разрывами почвы.

Сам процесс бурение выглядит так:

1. Сначала пробуривают вертикальную скважину;
2. Бур поворачивается вдоль пласта и бурит горизонтальную скважину;
3. Затем производят гидроразрыв и получают сырье.

Основные залежи такой сланцевой нефти в США — месторождения Bakken и Eagle Ford, которые собственно и сделали «сланцевую революцию» возможной. Второй вид сланцевой нефти добывать еще сложнее. Потому как ее требуется получить из керогена — вещества, составляющего основу нефти, который как раз и содержится в горючих сланцах. Пласты с керогеном залегают ниже уровня залегания традиционных углеводородов и фактически являются их донорами. Для получения нефти кероген подвергают термической обработке прямо в сланцевом пласте. Получившееся вещество поднимают на поверхность, вытесняя веществом-агентом, а затем породу охлаждают.

При таких способах добычи актуальной остается проблема экологии. После гидроразрывов остаются реагенты, а также выделяется значительное количество метана. Кроме этого для добычи сланцевой нефти требуется огромное количество воды и энергии, что значительно увеличивает необходимый уровень инвестиций в разработку месторождений.

Применение и переработка сланцевого горючего

Горючие сланцы используют в качестве топлива и энергохимического сырья. Из сланцевой руды получают:

• фенолы;
• клеевые вещества;
• пластификаторы;
• химикаты для борьбы с эрозией почв и сорняками;
• отходы переработки сланцев используют для получения строительных материалов (цемента и пр.).

Очищенный сланцевый газ имеет те же физические свойства, что и традиционный природный газ, используется в качестве топлива.

Нефть, полученную из сланцев, можно использовать непосредственно в качестве топлива или переработать на нефтеперерабатывающем заводе. В процессе переработки происходит удаление примесей серы и азота, добавление водорода к углеводородам. Продуктами переработки являются:

• бензин;
• дизельное топливо;
• мазут.

Используют эти продукты так же, как из обычной нефти.

В России 80% добываемых горючих сланцев просто сжигают на электростанциях. Это дешёвое топливо, но его теплотворная способность низкая. Извлечение нефти и газа производится только из 20% залежей в связи с низкой рентабельностью производства. Но главной причиной является охрана окружающей среды.

Месторождения горючих сланцев разрабатываются активно в странах с отсутствием альтернативы, не имеющих запасов природной нефти и газа.

Применение в народном хозяйстве

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

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

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

Почему Гринпис против добычи сланцевого газа и нефти?

Доклад с таким названием всемирно известная экологическая организация Гринпис выпустила 10 июня 2014 года. Гринпис не выступает против добычи сланцевой нефти как таковой. Гринпис заявляет об экологической опасности фрекинга. Выявленные экологические последствия фрекинга вызывают вопрос.

Когда добыча сланцевой нефти ведётся в промышленном масштабе, для гидравлического разрыва в скважину закачиваются миллионы тонн водного раствора химикатов. Этот раствор содержит огромное количество опасных для человека веществ (до 700 наименований). Там присутствуют:

• канцерогены, вызывающие рак
• мутагены, вызывающие непредсказуемые генные мутации
• вещества, вредно действующие на эндокринную систему человека
• вещества, которые организм человека не может вывести естественным путем

После закачивания под землю раствор дополнительно загрязняется ядовитым для человека метаном и радиоактивными веществами горных пород. И вот эта смертельно опасная смесь начинает просачиваться на поверхность земли вместе с метаном, который не удаётся выкачать через скважину. По пути раствор проходит через водоносные пласты, отравляя воду. В США после сланцевой революции в местах добычи нефти питьевую воду из-под крана можно поджигать — настолько она смешана с метаном. Из-за отравлений метаном и другими токсичными веществами жители таких районов теряют здоровье.

Кроме того, в процессе фрекинга потребляется колоссальное количество пресной воды. А ведь проблема нехватки питьевой воды становится острее с каждым годом. И не только в Азии и Африке – в богатейшем штате США Калифорнии возникла реальная угроза ввода ограничений на потребление воды. Естественно, что местные жители районов, где ведётся или планируется добыча сланцевой нефти и газа, протестуют против применения технологии фрекинга. Правительства некоторых стран (Нидерланды, Франция, Болгария) издали законы о полном запрете этой технологии.

«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».

Способы добычи нефти в России

Способы бывают разными, выбираются в зависимости от давления в продуктивном пласте. Нефть может сама подниматься по коллектору и фонтанировать, а может залегать в глубоких пластах. От этого зависит выбор техники добычи в конкретном случае.

Способы добычи нефти в России разделяются на 2 вида: фонтанный и насосный. Первый метод включает в себя использование сильного давления в скважине, используется не только в добыче на суше, но и на водных территориях.

Если добыча происходит на поверхности, порода поднимается наверх, обрабатывается и делится на фракции.

Если добыча происходит под землей на большой глубине — бурят горизонтальные скважины, и в них подают под давлением воду. Гидроудар разрывает пласты, и из них выделяется нефть. Так как плотность нефти меньше, чем воды, возникает депрессия, и нефть поднимается на поверхность. Также, вследствие такого метода добычи, нефть может наполняться газами, которые образуются из углеродных соединений под воздействием резкого падения давления.

При использовании метода гидроудара существует высокая вероятность проседания грунта, возможны сейсмические колебания подземных плит и попадание отходов производства в подземные воды.

Насосная добыча. Как только месторождение черного ресурса найдено, то оператор бригады дает команду бурить скважину, через которую она начинает бить мощной струей, в это время ее собирают и транспортируют. Со временем высокое давление падает, и тогда на место скважины ставят насосы-качалки, способные выкачивать оставшиеся ресурсы в земле.

Что такое сланцевое масло

Сланцевое масло является нетрадиционным топливом, которое естественным образом встречается в виде твердого вещества в особом классе битумных пород, называемых горючим сланцем.Эти горючие сланцы представляют собой глинистые слоистые отложения, как правило, с высоким содержанием органических веществ, которые могут быть термически разложены с образованием нефти, известной как сланцевое масло. Органические материалы (кероген) в отложениях не могут быть превращены в сланцевое масло без проведения высокотемпературных обработок, таких как пиролиз, гидрирование или термическое растворение. Поэтому его называют синтетической сырой нефтью. Их минеральный состав меняется в зависимости от его происхождения, и, как правило, он содержит глинистые минералы, доломит, кальцит, карбонаты и т. Д. Коммерчески важные месторождения сланца расположены в штатах Вайоминг, Юта и Колорадо на северо-западе США. Это сланцевое масло, также называемое «плотной нефтью», может использоваться непосредственно или после переработки, как нефтяная сырая нефть. Однако типичное масло имеет высокую долю летучих соединений и низкое содержание серы. Производство нефти путем термической обработки дает значительное количество летучих газов, таких как пропан, бутан, и жидкостей с низкой температурой кипения, таких как пентан, природный бензин, нафта и т. Д. Наличие компонентов с низкой температурой кипения делает сланцевое масло чрезвычайно взрывоопасным и очень взрывоопасным. воспламеняется.

Сланец

Примечания и ссылки

Заметки

(fr) Эта статья частично или полностью взята из статьи в Википедии на английском языке под названием «  Shale oil  » ( см. список авторов ) .

Рекомендации

1. см. §2.2, стр. 17, в (en) И. Достровский , Энергия и недостающий ресурс: взгляд из лаборатории , Cambridge University Press ,1988 г., 182  с. , стр.  18
2. ↑ и
3. (in) И. Достровский , Энергия и недостающий ресурс: взгляд из лаборатории , Cambridge University Press ,1988 г., 182  с. , стр.  18
4. ↑ и (in) Ричард Муди, , Геологическое общество Лондона ,20 апреля 2007 г.
5. (ru) Louw, SJ; Аддисон, Дж. (1985). Ситон, А., изд. Исследования шотландской сланцевой промышленности . Том 1 История индустрии, условия труда и минералогия шотландских сланцев и пластов Грин-Ривер . Заключительный отчет Министерства энергетики США; Институт медицины труда. п. 35. DE-ACO2 — 82ER60036. Проверено 5 июня 2009 г.
6. (в) Кейн, РФ (1976). Тех Фу Йен; Чилингар, Георг V .. ред.  ; Амстердам: Эльзевир. п. 56. ( ISBN  978-0-444-41408-3 ) . Проверено 5 июня 2009.
7. .
8. Forbes, RJ (1970). . Издательство Brill. п. 250. ( ISBN  978-90-04-00617-1 ) . Проверено 2 июня 2009.
9. ↑ и Франку, Джурадж; Харви, Барбра; Лаенен, Бен; Сиирде, Андрес; Вейдерма, Михкель (май 2007 г.) (PDF). . Отчет EASAC Комитету по промышленности, исследованиям и энергетике Европейского парламента. Научно-консультативный совет европейских академий. стр. 1; 5; 12. Дата обращения: 07.05.2011.
10. Дошер, Тодд М., « Архивная Интернет-архив, версия от 21 апреля 2008 г. ) ». MSN Encarta. Проверено 22 апреля 2008 г.
    
11. Мировой энергетический совет (2007), Обзор энергетических ресурсов (21-е изд.). ( ISBN  0-946121-26-5 ) . (PDF) Проверено 13 ноября 2007 г.
12. ↑ и Дайни, Джон Р. (2006) . Отчет о научных исследованиях 2005–5294. Министерство внутренних дел США, Геологическая служба США (PDF, доступный 2007-07-09).

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 стоимость нефти 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 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/см3. 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).

Виды

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.

Инновационные способы нефтедобычи

Добыча нефти в современном мире очень востребована. И технологии не стоят на месте. Есть множество инновационных методов по добыче нефти, благодаря которым процесс стал экологичнее и безопаснее.

Сейсмическая разведка является одним из самых востребованных методов на сегодняшний день. С ее помощью можно анализировать полученные данные о плотности ресурса.

Но наиболее динамичным считается колтюбинг. При бурении используются безмуфтовые трубы. Металлические производства делают гибкие трубы из металла. Также проектируется наземные и внутрискважинные устройства. А для анализа и обработки информации разрабатывается специальное программное обеспечение.

С помощью систем телеметрики можно следить за происходящим бурением. Благодаря таким системам исключаются аварийные ситуации и возможные ошибки в процессе.

Глубоководное бурение применяется для добычи нефтяного ресурса на водах с большой глубиной. Месторождения нефти можно обнаружить даже на глубине в 3 километра. Технология довольно безопасная. Она позволяет спроектировать сложные навигационные процессы, разработать динамическое позиционирование и устройства для него, а также способствует улучшению буровых морских установок.

Экономический фактор — важный критерий по проценту добычи нефти

Возникает другой вопрос, а почему бы не пробурить скважин настолько много, чтобы добыть максимальный объем нефти? Тут появляется другой фактор — экономический. Это тоже очень важный для нефтяников момент, и еще в 80-е годы ставились вопросы о рациональной добыче углеводорода.

Действительно, стоимость одной скважины составляет 2-3 млн.$, при этом, чем больше скважин мы набурим, тем ближе друг к другу они окажутся, и, очевидно, тем меньший объем нефти мы добудем каждой отдельной скважиной, несмотря на большую суммарную добычу. Вопрос рациональной добычи как раз и заключался в том, как близко пробурить скважины, чтобы стоимость отдельной скважины удалось покрыть продажей черного золота, которое мы сможем ей добыть.

Почему приходится снижать налоги на добычу нефти

Думаю, многие слышали в новостях о трудноизвлекаемых запасах и налоговых льготах, которые наше правительство предоставляет на их добычу, а ведь налоги тоже закладываются при подсчете того самого объема, который будет рационально добыт. Надеюсь, становится более-менее понятно, почему приходится снижать налоги на добычу запасов, у которых по экономическому критерию получается низкий процент нефтеизвлечения, а ведь это определяет среднее значение нефтеизвлечения по нашей стране, а соответственно, и наш престиж. Но трудноизвлекаемыми запасы становятся далеко не только из-за неоднородности, это и малое число эффективных пор, и состав самой нефти, и много-много других факторов.

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.

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.