Страны лидеры по сланцами

Горючие сланцы: свойства, способы добычи и переработки

Горючие сланцы – это природные минерально-органические вещества, содержащие биологическое топливо, по составу напоминающее нефть. Полезные ископаемые, ставшие в последнее время важным сырьевым ресурсом для производства сланцевой нефти.

Способы добычи

Существуют два способы добычи сланцевой или керогеновой нефти из горючих сланцев, связанные с использованием наземной и подземной перегонки. Керогены – это органические материалы, содержащие нетрадиционную нефть. Тот и другой имеют свои достоинства и недостатки, а поэтому требуют дальнейшего усовершенствования, чем собственно говоря, и занимаются сегодня разработчики месторождений.

Для справки: Есть и третий способ добычи сланцевой нефти (традиционной лёгкой некерогеновой нефти), но уже не из непосредственно самих сланцев, а из коллекторов низкой проницаемости, присутствующих в месторождениях горючих сланцев.

Карьерный

Традиционный, шахтный способ разработки сланцевых месторождений известен достаточно давно и не составляет больших проблем. Однако, его применение уместно только в тех случаях, когда залежи располагаются вблизи поверхности земли.

В данном случае происходит прокладка штреков с организацией больших пролётов без крепления в высокопрочных породах. Также применяется разработка залежей камерно-столбовым или коридорно-столбовым способами. Необходимость диктуется соображениями безопасности. Для загрузки и перемещения породы используются экскаваторы, рудовозы и иное оборудование открытых карьеров.

Недостатками данного способа являются значительное воздействие на рельеф окружающей территории и выделение огромного количества углекислого газа при дальнейшей перегонке сырья методом пиролиза. Хотя сейчас и существуют и новые методы, позволяющие улавливать CO₂в значительных количествах, но в целом проблема остаётся пока нерешённой.

Подземный

Второй способ значительно дороже и сложнее, так как предполагает бурение многочисленных скважин, гидравлические разрывы пластов, температурное и химическое воздействие. Кроме того, требуется привлечение огромного количества специалистов и оборудования, а также проведение множества исследований.

И при этом он не гарантирует длительную высокопродуктивную работу скважины. Как правило, после года работы происходит значительное снижение нефтедобычи. Приходится или повторять всю процедуру сначала, или прекращать эксплуатацию.

Естественно, что столь губительное воздействие на природу, вызывает противодействие со стороны природоохранных организаций и приводит к законодательному запрету на подобные методы добычи сланцевой нефти. Однако, несмотря на все возникающие трудности, данный метод постоянно совершенствуется и достаточно широко применяется на территории США.

Процессы переработки

Добыча газа из сланцев

Извлечение газа из горючих сланцев методом наклонно-горизонтального бурения, рентабельно лишь в том случае, если имеются большие площади залегания этого полезного ископаемого. Преимущество данного метода заключается в проведении глубинных гидравлических разрывов, создании трещин и дальнейшей откачкой газа, что наиболее удобно при расположении месторождений вблизи густонаселённых пунктов, не имеющих иных энергетических ресурсов.

Тем не менее, большой комплекс экологических проблем и высокая стоимость данного метода создают значительные трудности на пути его реализации. В настоящее время сланцевый газ не представляет достойной альтернативы традиционному голубому топливу – природному газу.

Добыча нефти из сланцев

Очень дорогой способ добычи нефти непосредственно из керогена горючих сланцев, залегающих на достаточно большой глубине. Мало того, при этом применяются четыре достаточно дорогих и сложных метода, оказывающих сильнейшее воздействие на окружающую среду:

• Пиролиз, то есть нагрев пласта до 9000 0 C.
• Гидрирование – насыщение водородом при температуре в 4000 0 C, под воздействием катализатора.
• Термическое воздействие, приводящее к образованию смолы.
• Фрекинг – закачивание специальных химикатов. Метод настолько вреден, то подвергнут запрету в целом ряде стран мира.

Применение в народном хозяйстве

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

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

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

Месторождения в России и мире

Пространства нашего государства в достаточной степени обеспечены сланцевыми месторождениями. Крупнейшим из них является знаменитая Баженовская свита – группа горных пород. Также имеются залежи в Ленинградской области, Среднем Поволжье, в ряде районов Сибири и на Дальнем Востоке. На севере европейской части страны выделяются Вычегодское и Печоро-Тиманское сланцевые месторождения.

Из зарубежных стран, обладающих значительными запасами этого природного ископаемого можно выделить:

• США, Канаду, Мексику;
• Аргентину, Бразилию, Венесуэлу;
• Италию;
• Конго, Ливию;
• Бирму, Китай и Индонезию.

Мировые запасы

Хотя, по оценкам специалистов мировые запасы этого вида топлива оцениваются в 650 трлн. тонн, из которых предполагается извлечь 26 трлн. тонн сланцевой нефти, что на порядок превосходит запасы обычной нефти, добыча столь дорого вида энергетического сырья малорентабельна.

70% процентов этого богатства сосредоточено в Вайоминге, Колорадо и Юте – штатах США.

Лидерами по запасам сланцевой нефти являются:

• Россия – 10,23 млрд. тонн.
• США – 7,911 млрд. тонн.
• Китай – 4,365 млрд. тонн.

По запасам сланцевого газа места распределены следующим образом:

• Китай – 31,55 трлн. м 3 .
• Аргентина – 22,7 трлн. м 3 .
• Алжир – 20,0 трлн. м 3 .

Страны, добывающие горючие сланцы

Разработка сланцевых месторождений в настоящее ведётся в США, Канаде, Бразилии; Эстонии, России, Германии; Китае и Израиле.

Коммерческая добыча сланцевого газа широко распространена на территории: США (Луизиана, Пенсильвания, Техас), Канады (Альберт, Саскачеван), Китай (река Сычуань).

Безусловным мировым лидером по производству сланцевой нефти являются США. Некоторые перспективы в этом направлении имеют Канада, Аргентина, Бразилия и Китай. Однако, целый ряд проблем экологического, экономического и политического плана сильно ограничивают возможности стран-производителей в развитии этого направления добычи топливных ресурсов.

Можно с полной уверенностью утверждать, что сланцевая революция совершилась пока только на территории Соединённых Штатов Америки, позволив им на некоторое время занять лидирующее положение в мире по нефтедобыче и выпуску газа. Но, с учётом очень высоких цен на этот вид углеводородов, такое положение дел остаётся крайне нестабильным и с финансовой точки зрения.

Развитие сланцевой отрасли в России

Перспективы развития сланцевой отрасли в нашей стране являются достаточно благоприятными. Этому способствует огромный исторический опыт, плюс гигантские запасы российских сланцев, оцениваемые в 75 миллиардов баррелей.

С учётом того, что залежи традиционной нефти и газа постепенно истощаются, а других альтернативных источников топливных и химических углеводородов пока не найдено, в долгосрочной перспективе сланцевые залежи страны представляют значительный интерес.

Россия обладает гигантскими запасами природного газа – более 50 трлн. м 3 , что делает пока что крайне нецелесообразной добычу сланцевого газа, обладающего достаточно высокой себестоимостью (125 долларов за тысячу м 3 ). Другое дело сланцевая нефть. Особенно высоко насыщенные месторождения в Западной Сибири, залегающие на гигантских площадях (более 1 млн. км 2 ), но при этом находящиеся на значительных глубинах и обладающие весьма низкой проницаемостью.

Понятно, что разработка столь сложных месторождений потребует разработки новых ультрасовременных технологий, а также – значительных инвестиций и принятия мер по экологическому сопровождению проведения работ. Тем не менее, совместными усилиями SalymPetroleumDevelopment, Shell, «Газпром нефть» разработана дорожная карта освоения Баженовской свиты, определяющая сроки осуществления проекта.

Также, значительный интерес представляют редкостные мергелиевые сланцы, обнаруженные на территории Саратовской области. Нефтяные запасы в них оценены в 40 млрд. тонн. Методика извлечения нефти, газа и кокса разработана. Возможно, в ближайшем будущем этот регион сможет обеспечить атомную промышленность России сланцевым коксом и редкоземельным рением, пока что закупаемым в США, Чили и Казахстане. Что немаловажно в плане развития сланцевой отрасли России.

Источник

Где и как добывается сланцевая нефть?

В последнее время в мировой системе нефтедобычи произошли серьезные изменения, связанные прежде всего с появлением новых технологий добычи сланцевой нефти. СМИ сразу же окрестили это явление не иначе, как «сланцевая революция», и новости о ней продолжают будоражить мировые информ-агенства. Главными «революционерами» выступили США, которые добились в этой сфере выдающихся результатов.

Именно сланцевая нефть в США дала возможность этой стране войти в число мировых лидеров по объемам добываемого углеводородного сырья, снизить на внутреннем рынке цены на моторные топлива и стать одним из крупнейших нефтяных экспортёров.

География сланцевой нефти

Стоит сказать, что разведанные запасы нефтяных сланцев огромны и находятся не только в США, но и в других странах мира. Их разработка в промышленных масштабах способна кардинальным образом изменить карту мировой нефтедобычи.

Вопреки сложившемуся мнению, самое большое количество разведанных сланцевых месторождений находится не в Америке, а в России. Это – западносибирские месторождения Ачимовская свита и Баженовская свита.

США находится на втором месте в мире по объему разведанных сланцевых запасов. Также большие резервы сланцевой нефти обнаружены на территории Китая. Аргентинская сланцевая формация Vaca Muerta oil field также считается экспертами весьма перспективной, поскольку того эти запасы увеличивают общий объем южноамериканских нефтяных резервов в восемь раз.

Страны с самыми большими залежами сланцевой нефти распределились следующим образом (в скобках – объем разведанных резервов в миллиардах баррелей):

• Россия – 75;
• Соединенные Штаты Америки – 58;
• Китайская Народная Республика – 32;
• Аргентина – 27;
• Ливия – 26.

Технология сланцевой нефтедобычи

Вообще сланцевая нефть известна еще с девятнадцатого века, но в те времена все попытки наладить её промышленную добычу были неудачными. Обычные скважины вертикального типа в данном случае давали слишком маленькую отдачу, что делало разработку сланцев экономически невыгодной. Объясняется это сильными различиями между обычными и сланцевыми структурами нефтеносного слоя.

Традиционные месторождения нефти появляются в тех случаях, когда рядом с нефтеносным пластом есть так называемый коллектор. Это горная порода с хорошей нефтепроницаемостью, через которую жидкая нефтяная смесь может двигаться. Как правило, сверху коллектора находится «покрышка», представляющая собой горную породу с низкой проницаемостью, под которой и скапливается нефть.

Однако, традиционные нефтяные запасы гораздо меньше общемировых. По разным оценкам, такие месторождения составляют от одного до трех процентов всех нефтяных запасов нашей планеты. Гораздо больше углеводородного сырья сосредоточено в низкопроницаемых сланцах, из которых получить его не удавалось довольно долгое время.

Настоящий прорыв произошел после того, когда американский специалист Джордж Митчелл применил сочетание двух добывающих технологий – горизонтального бурения и фрекинга (гидравлического разрыва пласта).

Если коротко описать суть применяемой методики, то на первом этапе до сланцевого слоя бурится обычная вертикальная скважина. В самом слое направление бурения меняется на горизонтальное. В этот горизонтальный участок скважины под сильным давлением закачивается водный раствор, состоящий из особых химических реагентов в смеси с песком, который и обеспечивает гидравлический разрыв породы.

Образующиеся в результате разрыва трещины создают искусственный коллектор, в котором собирается нефть. Для увеличения количества таких трещин процесс проводится в несколько этапов. Через эти трещины жидкие и газообразные углеводороды поступают в скважину, а находящийся в водно-реагентной смеси песок не позволяет этим трещинам смыкаться обратно.

Экологические проблемы, связанные с добычей сланцевой нефти

Новости об экологической опасности таких разработок вызвали широкий общественный резонанс.

Экологи из всемирно известной организации «Гринпис» в 2014-ом году выпустила доклад, суть которого заключалась в следующем. Гринпис не выступил против сланцевой добычи как таковой. Он заявил о высокой степени опасности одной из применяемых технологий – фрекинга, последствия которого абсолютно непредсказуемы и могут угрожать безопасности человека и окружающей его среды.

Дело вот в чем: при промышленных масштабах сланцевой нефтедобычи гидравлические разрывы вызывают миллионами тонн закачиваемых в скважину водных химических растворов, в которых содержится колоссальное количество (порядка 700 наименований) опасных для жизни и здоровья человека веществ.

В их составе есть:

• Вызывающие раковые заболевания канцерогенные вещества;
• мутагены, способные спровоцировать абсолютно непредсказуемые мутации на генном уровне;
• вредные для эндокринной системы человеческого организма вещества;
• вещества, от которых человеческий организм избавиться естественным путем не в состоянии.

Кроме этого, после своего подземного использования эти растворы загрязняются ядовитыми для человека веществами, находящимися в горных породах (например, метаном и некоторыми радиоактивными элементами). Эта смесь становится смертельно опасной и начинает постепенно просачиваться на земную поверхность вместе с газом (метаном), который не получилось выкачать через скважину.

По пути эта гремучая смесь отравляет воду, содержащуюся в водоносных пластах.

К примеру, в Соединенных Штатах рядом с местами промышленной добычи сланцевой нефти воду из-под крана можно поджечь, поскольку она очень сильно перемешана с метаном. Уже сейчас здоровье жителей этих районов Америки значительно ухудшается вследствие отравлений метаном и другими токсинами.

Еще одной проблемой фрекинга является то, что он требует огромных количеств пресной воды, дефицит которой обостряется с каждым годом.

И происходит это не только в бедных странах Африки или Азии. Богатейший американский штат Калифорнии реально может ввести ограничения на водопотребление.

Все перечисленные факторы приводят к протестам жителей тех районов, в которых или уже идет, или только планируется сланцевая нефтедобыча. Более того, некоторые страны (Франция. Нидерланды, Болгария) на законодательном уровне запретили применение фрекинга на своих территориях.

Перспективы сланцевой революции

Стоит сказать, что на данный момент добыча сланцевой нефти в США является в настоящее время единственной в мире, поскольку в других странах такое сырье не добывают.

В 2009 году благодаря сланцевым месторождениям эта страна обогнала Россию по объемам добычи природного газа, а по нефтедобыче почти догнала мирового лидера в этой области – Саудовскую Аравию.

Это позволило Штатам впервые за последние сорок лет начать экспорт собственных энергоносителей.

Однако, после падения нефтяных котировок, стало ясно, что американские сланцевики столкнулись с серьезными проблемами, связанными с высокой себестоимостью добычи такого сырья. Дело в том, что ходя сланцевая скважина и начинает давать хорошую отдачу сразу после фрекинга, этот процесс очень быстро заканчивается.

Во многих случаях такие скважины перестают приносить сырье уже через год. Иногда получается качать сланцевую нефть в течение двух-трех лет, но даже в этих случаях объем добываемого сырья через год падает минимум на 40 процентов.

Еще одной проблемой является то, что нефть из сланца получается извлечь далеко не всю (процент получаемого сырья по сравнению с общими запасами гораздо меньше, чем при разработке традиционных месторождений). В связи с этим постоянно приходится бурить все новые и новые скважины, а это – большие капитальные вложения (в среднем одна скважина стоит 8,5 миллионов долларов).

Новости об объемах сланцевого бурения поражают своими масштабами. Например, в 2012-ом году в США было пробурено 45 468 скважин, а во всех остальных странах мира (без учета Канады) – 3 921-на.

На удорожание добычи влияет и высокое содержание в сланцевой нефти растворённого природного газа, вследствие чего требуется серьезная подготовка (сепарирование) такого сырья к транспортировке, иначе оно становится взрывоопасным.

Последнее время некоторые эксперты стали говорить о том, что себестоимость сланцевой нефтедобычи в США искусственно занижается, с целью поддержания «сланцевого бума» и получения иностранных инвестиций и господдержки. Такие новости, вкупе с большими различиями параметров конкретных месторождений нефтяных сланцев, привели к тому, что большая часть прогнозов, связанных с бурным развитием такой добычи энергоресурсов в других государствах, не сбылись.

К примеру, США активно подталкивала Европу к сланцевым разработкам, чтобы снять с неё зависимость от поставок российского газа. Больше всего европейской сланцевой нефти нашли в Польше, где и начали пробное бурение. Новости об этом проекте таковы: потратили порядка миллиарда долларов; пробурили 69-ть скважин; для промышленной добычи не подошла ни одна из них.

В заключение можно сказать, что пока сланцевая нефть традиционной проигрывает, однако эта ситуация вполне может измениться. Прогресс не стоит на месте, и появление новых добывающих технологий способно кардинально изменить расклад сил на мировом нефтяном рынке.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your quota.

Список используемой литературы:

• Нефть и Нефтепродукты — Википедия
• Хаустов, А. П. Охрана окружающей среды при добыче нефти/ Хаустов, А. П., Редина, М. М. Издательство: «Дело», 2006. 552 с.
• Алекперов, В.Ю. Нефть России: прошлое, настоящее и будущее /Алекперов В.Ю. М.: Креативная экономика, 2011. – 432 с.
• Издательство: «Нефть и газ», 2006. 352 с. Сургутнефтегаз.
• Экономидес, М. Цвет нефти. Крупнейший мировой бизнес: история, деньги и политика/ Экономидес М., Олини Р. Издательство: «Олимп-Бизнес», 2004. 256 с.

Источник