Сланцевая нефть методы добычи. Что такое сланцевая нефть: виды, способы добычи, важнейшие факты
«Сланцевая революция» произошла для многих неожиданно. Некоторые «аналитики» еще буквально год назад называли возможность добычи сланцевой нефти не иначе как «блефом». Однако теперь весь мир наблюдает падение цены на нефть, а США продолжают пополнять свои нефтяные хранилища. Так что же такое сланцевая нефть, в чем состоит технология ее добычи и как оказалась возможной «сланцевая революция»?
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:
- Сначала пробуривают вертикальную скважину;
- Бур поворачивается вдоль пласта и бурит горизонтальную скважину;
- 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.
Прогнозы по сланцевой нефти
Общие объем сланцевых запасов по некоторым оценкам составляют более 20 трлн. тонн, что превышает запасы традиционных углеводородов в 12 раз. Этого должно хватить примерно на 300 лет. Однако достоверной методикой оценки запасов обладают пока лишь немногие страны, поэтому такие прогнозы можно пока считать лишь очень примерными.
Себестоимость добычи сланцевой нефти пока остается выше добычи нефти традиционной. Можно сказать, что на сегодняшний день США обладают технологиями, достаточными, чтобы при цене нефти $50 за баррель добыча сланцевой нефти оставалась рентабельной. Именно это показал 2014 и 2015 год. Лишь при цене ниже $40 американские компании стали «замораживать» некоторые скважины. Для сравнения примерная себестоимость добычи традиционной нефти в Саудовской Аравии — $6 за баррель, в России — $15.
Между тем технологии постоянно развиваются и себестоимость добычи «сланца» в ближайшие годы будет только падать. Уже сейчас США превратились из импортеров энергоресурсов в крупнейших экспортеров, а объем запасов в хранилищах достиг в 2015 году рекордных значений. При этом в спину американцам начинает дышать Китай и некоторые европейские страны. Среди тех, кто активно интересуется сланцевой нефтью гиганты индустрии – BP, Shell, Total, PetroChina.
Прогноз добычи «сланца» не добавляет оптимизма участникам рынка традиционной нефти. В перспективе добыча будет расти на десятки процентов ежегодно. Именно для того, чтобы оттянуть этот спринт, Саудовская Аравия и предприняла в 2014 году попытки манипулирования ценами.
Что это означает для России?
По некоторым данным Россия обладает самыми большими запасами (до 75 млрд. барр.) сланцевой нефти в мире, которые находятся в так называемой Баженовской свите в Западной Сибири. Проблема состоит в отсутствии технологии дешевой добычи. На данный момент себестоимость добычи одного барреля нефти для сибирских и для арктических месторождений оценивается экспертами на уровне $70, что значительно выше рыночной цены. При этом отсутствие технологической поддержки в текущем моменте не позволяет прогнозировать развитие подобных проектов на ближайшую перспективу. Относительно успешные попытки добычи сланцевой нефти в России предпринимали «Сургутнефтегаз», «Газпром нефть», «Роснефть» и «ЛУКОИЛ», однако о массовом производстве говорить пока не приходится.
Сланцевая нефть, является полезным ископаемым, которое добывают из залежей органического происхождения, которые представляют собой остатки животного и растительного происхождения под воздействием времени и геологических факторов.Сланцевая нефть делиться на два вида:
Первый вид - это обычная нефть состоящую из легких фракций,которая располагается в низко проницаемых коллекторах.Такой вид нефти принято добывать при помощи гидроразрыва пласта и бурения горизонтальных скважин.В Соединенных Штатах подобный вид нефти называют термином "Малопроницаемая Нефть" (tight Oil)
Второй вид сланцевой нефти называется "Сланцевая нефть"(shale oil),которую добывают из расположенного в сланцевой породе особого вещества - керогена.
Что такое кероген?
Это вещество,которое находиться в процессе превращения в обычную нефть.Что бы ускорить процесс превращения керогена в нефть,его термически обрабатывают.При термической обработке кероген разлагается на составляющие.Добывать такую нефть удовольствие не из дешевых,ведь нагрев скважины до определенной температуры весьма трудозатратное занятие.На сегодняшний день сланцевую нефть добывают двумя способами
Первый способ - это когда насыщенная нефтью порода грузиться в забое и подается наверх,где ее перерабатывают в особых установках с получением нефтяных фракций.Второй способ
используют,когда нефтеносная порода находиться на большой глубине.Для того,что бы добыть нефть из глубины,бурят горизонтальные скважины,затем в скважину нагнетают воду.Далее создается гидродинамический удар в следствии которого порода в скважине начинает трескаться во множестве мест.В эти трещины и просачивается нефть,которая ранее находилась в породе.
Такая добыча является большой опасностью для региона.Поскольку метан и нефть попадают в грунтовые воды,а затем и водопроводы домохозяйств.Недавно стало довольно популярным видео на ютубе,где человек открывает на кухне кран,начинает течь вода,он подносит зажженную спичку к струе воды и та вспыхивает,как факел.
Эти два способа
добычи сланцевой нефти очень трудозатратны и дороги.Себестоимость первого способа добычи порядка 90-100
долларов за бочку,а второго способа уже гораздо дешевле,50-60
долларов.
Российская нефть,которая добывается в Сибири стоит примерно 15
долларов за бочку.В Саудовской Аравии цена нефти еще дешевле и составляет всего 8
долларов (см. значение слова баррель).
Наиболее крупные места добычи сланца в США:
- Монтерей ,который расположен в Калифорнии (600 миллионов бочек)
- Баккен ,который располагается в Северной Дакоте (3,65 миллиардов бочек)
- Игл Форд расположенный в штате Техас(3 миллиарда бочек)
Собственно появлению относительно простых способов добычи сланцевой нефти мир обязан Джорджу Митчелу.
Хотя этот парень не открыл ни одного месторождения сланцевой нефти и не изобретал способы ее добычи,но имея собственную компанию "Митчел Энерджи",хотел сделать рентабельной добычу сланцевой нефти.С начала 1980 годов его фирма занималась экспериментами с различными типами гидроразрывов на месторождении сланцевой нефти Барнетт,который расположен в Техасе.Хотя было затрачены гигантские усилия и потрачены большие средства,добыча по прежнему оставалась весьма низкой.Инженеры-нефтяники,которые начинали с Митчелом эксперименты,уже потеряли всю надежду и их энтузиазм значительно угас.Совет директоров компании весьма нервно реагировал на отсутствие,каких либо положительных результатов.Однако Митчелу,как говорится "попала возжа под хвост ",он не хотел бросать свои эксперименты.И лишь по прошествии почти двух десятилетий,ему наконец удалось подобрать нужную технологию.И именно с 1998 года добыча на месторождении сланцевой нефти начала бурно развиваться.К тому времени ему исполнилось уже 80 лет,но он осуществил мечту всей своей жизни.
Читайте еще:
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
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.
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».
Загрузка...
