Разница между сланцевой нефтью и обычной. Крупнейшие места добычи сланцевой нефти в США

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

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

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

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

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

Атланты держат небо…

Сланцевая нефть — это полезное ископаемое, получаемое из залежей органического происхождения, представляющих собой продукты преобразования остатков растительных и животных организмов под воздействием геологических факторов.

Различаются два типа запасов сланцевой нефти. Первый тип представляет собой обычную нефть легких фракций, находящуюся в низкопроницаемых коллекторах. Добывают её с помощью бурения горизонтальных скважин и гидроразрывов пласта. В США этот тип нефти обозначен термином «tight oil» (tight — малопроницаемый).

Второй тип сланцевой нефти представляет собой нефть «shale oil», получаемую из находящегося в сланцевой породе керогена. Кероген – это вещество, которое еще не успело стать нефтью, но находящееся в процессе превращения в неё. Для того, чтобы ускорить это превращение кероген необходимо термически обработать, термическая обработка разлагает его на составляющие. Добыча подобной нефти — дорогое удовольствие, потому что мало просто «нагреть» скважины (что само по себе сложно), но и вокруг создать «замораживающие».

Существуют два способа добычи сланцевой нефти. Первый – это добыча сланцевой породы открытым способом. Нефтенасыщенная порода добывается при помощи буровзрывных работ, грузится в забое и через шахтный ствол подаётся на поверхность, где перерабатывается на специальных установках с выделением нефтяных фракций.

Второй предполагает бурение горизонтальных скважин с последующими множественными гидроразрывами пласта. Для разрыва пласта вводятся смеси воды, песка и химических веществ в газоносные породы под огромным давлением (500-1500 атм). Основная опасность для экологии при этом заключается в использовании большого количества химикатов, которые смешиваются с водой и песком. Химическая смесь пропитывает породу, что ведёт к загрязнению больших территорий, а также грунтовых вод.

Оба способа высокозатратные. Себестоимость первого 90-100 долларов за баррель, второго 50-60 долларов.

«Классическая» нефть, извлекаемая в России, обходится примерно в 15 долларов за баррель. В Саудовской Аравии — 8

Крупнейшие места добычи сланцевой нефти в США

• Баккен (Bakken). Штат Северная Дакота (3,65 млрд баррелей)
• Игл Форд (Eagle Ford). Техас (3 млрд баррелей).
• Монтерей. Центральная Калифорния (600 млн. баррелей)

Сланцевой революции мир обязан Джорджу Митчеллу

Он не открыл ни одного месторождения, не избрел способов добычи, но, руководя собственной компанией Mitchell Energy & Development Corp., упорно добивался рентабельности добычи сланцев. Начиная с 1980-х его компания экспериментировала с применением различных разновидностей гидроразрыва на сланцах месторождения Барнетт, расположенного в Техасе. Было потрачено много времени и денег, но объемы добычи оставались незначительными. Энтузиазм инженеров-нефтяников, бьющихся над решением задачи, давно угас. Все большее беспокойство проявлял и совет директоров компании. Но Митчелл был непреклонен. В конце концов, в 1998 году специалистам компании удалось подобрать подходящую технологию. И начиная с этого года добыча на месторождении начала бурно расти. К тому времени Митчелу было уже 80 лет!

Недостаток технологии.

- это сколько?
Использование метода гидроразрыва приводит к достаточно быстрому изнашиванию и старению скважины. Уже спустя год после начала разработки скважины отмечается падение объемов добычи на 80 %. Именно поэтому нефтедобывающие компании используют скважины в течение полутора-двух лет. После чего возникает необходимость остановки добычи и поиска бурения новых скважин на существенном удалении от заброшенных выработок.
Еще одним существенным недостатком использования данной технологии добычи сланцевой нефти является увеличенный выброс углекислого газа. В процессе гидроразрыва количество выделяемого углекислого газа резко увеличивается. Общеизвестно, что углекислый газ приводит к проблемам с озоновым слоем, который является защитой для всей планеты от радиации из космоса. В настоящее время производители нефти и учёные из ведущих университетов разрабатывают специальные технологии, которые позволят осуществлять захват углекислого газа, который выделяется при подрыве пласта. В последующем захваченный углекислый газ будет перерабатываться в электроэнергию. Тем самым планируют повысить эффективность добычи сланцевой нефти.

Родоначальником добычи сланцевой нефти и газа стали США, где сланцевый бум показал ошеломляющие результаты. Так, Америке удалось не только уменьшить цену топлива на внутреннем рынке, но и стать экспортером углеводородов, опередив Россию по совокупному объему добычи нефти и газа.

Тем не менее, не многие могут похвастаться, что знают, как добывается и что такое сланцевая нефть, чем она отличается от «обычной» нефти и является ли угрозой для «классических» углеводородов.

Сланцевая нефть – это углеводородное сырье, содержащее в обилии дополнительные примеси. Значительные объемы такой нефти обнаружены в различных странах, и их добыча способна перекроить мировую карту поставщиков энергоресурсов.

Российская Федерация занимает лидирующие позиции по объемам запасов сланцевой нефти и газа, которые сосредоточены в Западной Сибири (Ачимовская и ). На втором месте по объемам разведанных нефтяных ресурсов находятся США. Третья позиция по найденным запасам сланцевой нефти принадлежит Китаю. При этом в КНР объемы залежей сланцевого газа превышают запасы черного золота.

Технология добычи сланцевой нефти

Сланцевая нефть расположена очень глубоко под землей и для ее добычи применяют специальные технологии, являющиеся наиболее перспективными по разработке подобных залежей.

На сегодняшний день сланцевая нефть может быть добыта двумя способами:
• шахтный – имеющий разнообразные варианты добычи сырья из скважины;
• открытый – широко применялся в прошлом. На сегодняшний день потерял свою популярность из-за высокой стоимости работ.

Традиционные месторождения содержат незначительный объем запасов углеводородов на планете – по мнению различных экспертов 1-3%. При этом низкопроницаемые сланцевые породы вмещают большие объемы топлива. Однако разработка таких месторождений довольно долго не получалась. Ситуация кардинально изменилась после того, как Джордж Митчелл объединил две технологии разработки скважин – горизонтальное бурение и фрекинг (гидроразрыв).

Технология добычи заключается в следующем. В первую очередь пробуривают вертикальную скважину до залегания нефтесодержащих сланцевых пластов. По достижении нефтяных сланцев формируют горизонтальный отрезок скважины путем изменения направления бурения. После чего происходит закачка специального жидкого состава – песок в водном растворе химических реагентов. Поступающее вещество разрывает пласт, в котором находится нефть, создавая множество трещин и образуя проницаемый коллектор. Процедуру гидроразрыва осуществляют несколько раз, увеличивая количество трещин, по которым находящиеся в породе углеводороды стекают в скважину. Песок в составе препятствует закрытию трещин.

Недостатки технологии гидравлического разрыва:

• Происходит быстрое старение месторождения. Среднее время «жизни» скважин 1,5-2 года, в течение первого года работы дебет снижается на 80%. Затем добычу останавливают и ищут новую скважину на значительном расстоянии от остановленных разработок.
• Отмечают выброс углекислого газа. Тем не менее, сейчас ведутся работы по созданию технологий по захвату выделяющегося газа. В дальнейшем для повышения эффективности разработки месторождений, полученный углекислый газ, планируют перерабатывать в электроэнергию.

Необходимо отметить, что технология разработки сланцевых месторождений находится на этапе своего становления. Затраты на добычу сланцевых углеводородов превышают себестоимость разработки традиционных нефтяных месторождений. В связи с этим в ближайшем будущем повтора сланцевого бума ожидать не стоит, как мы наблюдали с газом, при этом обнаруженные запасы сланцевого черного золота необходимо рассматривать как запасы энергетических ресурсов на будущее.

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