Что нужно знать о сланцевой нефти (5 фото). Как добывают сланцевую нефть - технология и себестоиомсть

Добыча сланцевой нефти ведется из сланцевых месторождений, образовавшихся миллионы лет назад из остатков древней флоры и фауны. Эти месторождения пребывают в жидком или же твердом состоянии. В некоторых случаях, сланцевые породы могут отличатся низкой проницательностью и добываться шахтным способом, а после, перерабатываться на особых установках. Чаще всего, добыча сланцевой нефти производится при помощи бурения в пласте горизонтальных скважин, после которого производятся его многочисленные гидроразрывы. Но этот метод наносит огромный вред экологии.

На сегодняшний день известны два вида запасов сланцевой нефти. К первому виду относится обычная имеющая легкие фракции, которые располагаются в коллекторах с низкой проницаемостью. Основной метод их добычи – бурение горизонтальных скважин и последующий гидроразрыв пласта.

При втором способе добычи, сланцевая нефть извлекается из керогена, который находится в породах сланца. Кероген – вещество находящееся в процессе превращения в нефть, но еще не успевшее ее стать. Для ускорения процесса превращения, кероген подвергается термической обработки, которая разлагает его на составляющие. Процесс извлечения такой нефти является недешевым удовольствием. Так как требуется не только «нагреть» скважины, но еще создать вокруг них «замораживание».

Технология добычи сланцевой нефти

На сегодня, технология добычи сланцевой нефти оказывает очень негативное влияние на состояние окружающий среды. Это происходит из-за несовершенства технологии добычи которая включает в себя:

• Бурение вертикальной скважины на расстоянии в 3-4 км;
• После этого производится горизонтальное бурение;
• После этого, в полость имеющуюся под землей закачивается особый раствор, который состоит из химикатов, воды и песка;
• После этого, из-за действия этого раствора, возникает большое давление и в земле появляются трещины, по которым на поверхность поступает сланцевая нефть.

Загрязнение окружающий среды

Подобная технология носит название – гидравлический разрыв пласта. Она имеет большое число негативных последствий:

• Для одной пробуренной скважины необходимо огромный объем воды, которого хватит для потребления в течении года тысячи человек.
• Раствор закачиваемый в скважину насыщен огромным количеством вредных химических, радиоактивных веществ и нефтепродуктов.
• Большая часть химических элементов при испарении образуют в воздухе вредные канцерогены.
• Тяжелые металлы содержащиеся в закачиваемом под землю для гидравлического разрыва раствор, впоследствии остаются под землей, что вызывает огромный риск заражения воды предназначенной для питья.

Кроме того, вблизи от месторождений сланцевой нефти должны располагаться не только огромные запасы воды, но также – песка и химикатов. После отработки, остаются огромные объемы загрязненной воды, которая оказывает негативное влияние на состояние окружающий среды, так как она не подвергается утилизации.

Кроме того, организации проводящие добычу сланцевой нефти не разглашают перечень химических и радиоактивных веществ используемых для гидроразрыва.

Добыча сланцевой нефти несет за собой большое загрязнение грунтовых вод такими химическими веществами как бензол, толуол, этилбензол, мышьяк и т.д. Довольно часто для гидравлического разрыва применяется кислотно-соляной раствор, в состав которого входят полимеры. Для одного гидроразрыва требуется примерно 300 тонн химических веществ.

Также во время добычи сланцевой нефти происходит большая потеря метана, которая значительно усиливает парниковый эффект.

Добыча сланцевой нефти в мире

Именно эти негативные последствия, которые сопровождают извлечение на поверхность сланцевой нефти, послужили причиной того, что многие страны Европы, к примеру, Франция, Германия, Италия и другие, запретили разрабатывать на своей территории месторождения сланцевой нефти до того момента, пока не будут разработаны более совершенные способы ее добычи, не наносящие такого вреда экологии как те, которые применяются сейчас.

В России, разработка как сланцевой нефти, так и сланцевого газа не производится. Хотя иногда такой вопрос и поднимается. Наиболее активно он добывается американскими компаниями, как на территории США, так и в других странах. К примеру, такие восточноевропейские страны как Польша, Чехия, Украина, Румыния, проводят активную разведку сланцевых месторождений и планирует приступить или же уже приступили к добычи сланцевой нефти и газа, несмотря на непоправимый вред, который наносится окружающий среды.

Несмотря на активную добычу США сланцевой нефти, она пока не в состояние конкурировать с обычной нефтью, добываемой в России и ближневосточных странах.

Сланцевый газ в России пока не добывается, но время от времени этот вопрос обсуждается правительством. Активная добыча этого вида ископаемого идет в США, но пока в Европе он не составляет конкуренцию российскому природному газу.

Будьте в курсе всех важных событий United Traders - подписывайтесь на наш

Владимир Хомутко

Время на чтение: 4 минуты

А А

Где и как добывается сланцевая нефть?

В последнее время в мировой системе нефтедобычи произошли серьезные изменения, связанные прежде всего с появлением новых технологий . 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.

Стоит сказать, что на данный момент 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.

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 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).

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).

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. Очевидно, что такого рода добыча существенно сложнее и дороже добычи традиционной нефти вне зависимости от прогресса технологий. Поэтому себестоимость сланцевой нефти, так или иначе, будет заметно выше традиционной. По оценкам самих добывающих компаний, добыча сланцевой нефти рентабельна при минимальном уровне цен на нефть в 50-60 долл. за баррель.

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 (СО 2), выделяющегося в процессе извлечения из него сланцевой смолы. Проблема утилизации CO 2 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.

Развитие технологий добычи сланцевой нефти в США

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 тысяч 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.

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.

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?

«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».