Что такое сланцевая нефть: виды, способы добычи, важнейшие факты

Общемировые запасы

Прогнозные оценки мировых запасов горючих сланцев весьма разнятся, вследствие сложности методов их оценки и постоянства проведения геологической разведки, привносящей всю новую и новую информацию. Так, по свидетельству крупнейших специалистов прогнозные залежи мировых нефтяных сланцев сегодня составляют 650 трлн т. Что допускает возможность извлечения из них 26 трлн т сланцевой нефти. Этого могло бы хватить на 300 лет эксплуатации месторождений, при сохранении сегодняшнего уровня потребления чёрного золота.

К сожалению, хотя это и в 10 раз больше, чем то, что могут дать месторождения традиционной нефти, но фактор рентабельности в несколько раз уменьшает эти объёмы. Согласно экономическим исследованиям, опубликованным одной из крупнейших мировых нефтегазовых компании Royal Dutch Shell, в финансовом отношении интерес могут представлять только те скважины, где:

• продуктивный пласт составляет более 30 метров толщины,
• отдача от 1 т разрабатываемой горной породы не опускается ниже 90 литров сланцевой нефти на выходе.

Согласно аналитическим данным Г. Брига, больше всего горючих сланцев – 70%, присутствует на территории США, значительно меньше – 7% приходится на РФ (хотя здесь они гораздо более перспективны для освоения).

ТОП-10 государств, располагающих крупнейшими запасами сланцевой нефти, выглядит так:

Наибольшими залежами сланцевого газа – общемировое количество которого оценивается в 206 трлн м3, что составляет примерно 1/3 мировых запасов природного газа – обладают:

1. Китай – 31,57 трлн м3.
2. Аргентина – 22,71 трлн м3.
3. Алжир – 20 трлн м3.
4. США – 18,83 трлн м3.

Россия, со своими 8 трлн м3 газа, занимает в этом списке 9-ую строчку.

5 фактов о сланцевой нефти, которые нужно знать

Факт первый. По оценкам экспертов, мировые запасы сланцевой нефти составляют около 300 млрд. баррелей, из которых 24 млрд. находится на территории США. С учетом существующего уровня потребления, этих запасов хватит более, чем на 300 лет.

Факт второй. Добыча сланцевой нефти не везде экономически целесообразна. Для того, чтобы добыча сланцевой нефти была экономически оправдана, нефтеносная порода месторождения должна содержать не менее 90 литров нефти в одной тонне сланца. Помимо этого, толщина нефтеносного пласта должна быть не менее 30 метров. Критерию 90 литров нефти на тонну породы соответствует всего 1/3 всех месторождений сланцевой нефти, а критерию необходимой толщины пласта – еще меньше.

Факт третий. Использование современных технологий позволяет добывать от 0,5 до 1,25 барреля сланцевой нефти из одной тонны нефтеносной сланцевой породы.

Факт четвертый. В течение первого года работы сланцевой скважины, объемы добываемых нефти и газа значительно превышает объемы добычи классических месторождений. После первого года, объем добычи падает на 80%.

Факт пятый. Самым крупным месторождением сланцевой нефти в мире является месторождение Баккен (Bakken), штат Северная Дакота в США. Добыча сланцевой нефти на площадке Баккен ведется с 2000 года. Предположительный объем запасов сланцевой нефти составляет 3,65 млрд. баррелей.

Несмотря на более, чем значительный стаж, технология добычи сланцевой нефти пребывает на начальном этапе развития. Себестоимость сланцевой нефти, несмотря на постепенное снижение, все равно, значительно превышает себестоимость добычи классической нефти. Поэтому в ближайшей перспективе вряд ли стоит ждать повторения сланцевой революции на рынке нефти, как это было в газовом сегменте, а запасы сланцевой нефти стоит расценивать в качестве перспективного резервного энергоресурса на будущее.

• Инфляция и дефляция: две стороны одной медали
• Программа количественного смягчения — QE
• Фьючерсы на нефть или акции нефтяных компаний?
• Можно ли зарабатывать на валютном рынке с маленьким депозитом?

Разница между сырой нефтью и сланцевой нефтью

Вхождение

Сырая нефть происходит в подземных условиях при повышенном давлении и температуре. Эта температура и давление зависят от глубины залежи.

Сланцевая нефть не должен подвергаться воздействию давления и температуры, достаточных для превращения захваченных углеводородов в сырую нефть. Керогеновые отложения на сланцевых породах нефти естественным образом превращаются в сырую нефть.

Химический состав сырой нефти и сланцевой нефти

Таблица 2. Химический состав типичной сырой нефти и сланцевого масла по массе

Согласно статистическим оценкам, типичное сланцевое масло содержит больше азотистых соединений, больше кислородсодержащих соединений и низкое содержание серы по сравнению с обычной сырой нефтью. Высокое содержание кислорода в сланцевом масле приводит к образованию свободных радикалов и облегчает сгорание топлива.

свойства сырой нефти и сланцевой нефти

общепринятый Сырая нефть В природе встречается в резервуарах в жидком состоянии. Он обладает высокой текучестью и пригоден для использования в диапазоне высоких температур. то есть от -60 до 30 оC.

Сланцевая нефть является синтетической сырой нефтью, которая образуется при термическом разложении твердого керогена в горючих сланцах. Это менее жидкое, чем сырая нефть, и оно текучее при температурах от 24 до 27 оC.

использование сырой нефти и сланцевой нефти

Фракционная перегонка сырая нефть производит много транспортных топлив, таких как бензин, реактивное топливо, дизельное топливо, керосин и т. д. Кроме того, оно может использоваться в качестве сырья для многих химических продуктов, таких как пластмассы, фармацевтические препараты, удобрения, пестициды, растворители и т. д.

Сланцевая нефть в основном используется в качестве мазута, морского топлива или химического вещества для консервирования железнодорожной древесины и т. д. В отличие от сырой нефти, его не часто используют в качестве сырья для химических продуктов. Однако соединения с высокой температурой кипения в сланцевом масле можно использовать для производства средних дистиллятов, таких как керосин, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей и т. Д. Для дополнительного термического крекинга требуется производство бензина с низкой температурой кипения. Транспортное топливо, полученное из сланцевого масла, имеет низкое качество по сравнению с традиционным топливом более высокого качества.

Ссылка:

Спейт, Дж. Г., Справочник по анализу нефтепродуктов. Джон Вили и сыновья: 2015.

Спейт, Дж. Справочник по синтетическим топливам: свойства, процесс и производительность. 2008

Спейт, Дж. Г., Химия и технология нефти. CRC press: 2014.

Olah, G. A .; Мольнар А., Углеводородная химия. John Wiley & Sons: 2003.

Изображение предоставлено:

«Дистилляция сырой нефти-fr.svg» Оригинал изображения: Psarianos, Theresa knott; векторное изображение: производная работа Рогилберта:

Почему Гринпис против добычи сланцевого газа и нефти?

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

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

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

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

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

Влияние добычи на экологию

Последствия добычи сланцевого газа для экологии самые неблагоприятные:

• загрязнение воздуха и почвы токсичными веществами, входящими в состав раствора, применяемого для фрекинга (гидроразрыва пласта);
• проседание почвы вследствие растрескивания породы;
• разрушительные процессы в грунте и в почве;
• загрязнение грунтовых вод химикатами.

Главной экологической проблемой является загрязнение подземных пластов воды не только метаном, но и канцерогенными веществами из раствора для фрекинга.

Опасен не только сам раствор, но и химические соединения, которые проникают из-под земли на поверхность после гидроразрыва:

• в месте добычи происходит мор птиц, рыб и животных;
• наблюдаются кипящие ручьи с содержанием газа метана;
• ядовитые продукты, попавшие в воду и в воздух, вызывают массовые отравления и заболевания людей, живущих поблизости от буровых вышек

Может происходить воспламенение питьевой воды, такое наблюдалось в США. Один из фермеров решил сделать колодец для воды взамен отравленного, и нарвался на метан, который фонтанировал три дня.

Причины продолжения убыточной добычи

Выкупленные лицензии на бурение

С владельцами земли были заключены долгосрочные соглашения со штрафными санкциями. Срыв сроков бурения и добычи нефти влечет за собой оплату штрафов и неустоек. В ситуации когда права куплены и оплачены еще из «жирных» нефтяных денег, полученных до 2014 года, а стоимость бурения упала в разы, нефтяным компания выгоднее бурить в надежде на лучшие времена.

Компенсация убытков

Крупные компании компенсируют убытки от бурения доходами от смежных секторов — транспортировки, переработки и реализации и «классической» добычи нефти, так как, как правило, эти сектора входят в их структуру. Для примера в 2017 году компания ExxonMobill компенсировала убытки от добычи сланцевой нефти в размере более $4’000’000’000, доходами из других источников, в том числе от добычи в Российской Федерации. Не стоит забывать об этом, когда ищут тех «глупцов», которые финансируют эту сланцевую аферу!

Подтасовка отчетности

Да именно аферу. Всю индустрию сланцевой добычи нефти в США позволяет так назвать признаки того, что допускаются массовые и широко применяемые манипуляции с отчетностью.
Дело в том, что срок службы сланцевой скважины совсем небольшой, около 5 лет, в отличие от классических скважин, которые могут служить по полвека. А начальные затраты на бурение и обустройство скважины составляют очень значительные суммы. В такой ситуации компании должны списывать амортизацию скважин равномерно и ежегодно или хотя бы в момент когда скважина выведена из эксплуатации. Но тогда бы у сланцевых компаний не было бы прибыли вообще, даже в самые тучные нефтяные годы!
Скрывая в отчетности что скважины уже выведены из эксплуатации и не списывая затраты понесенные на ее обустройства нефтяные компании показывают формальную прибыль. Под эту прибыль берут кредиты и привлекают заемные средства или даже проводят IPO или SPO. Понятно, что на постоянной основе так делать не получится. Наступает момент, когда, даже  действия по манипуляции с отчетностью, не позволяют компании показать прибыть. Тогда  компания списывает все вышедшие из эксплуатации скважины и показывают гигантские убытки. Как говорится — семь бед — один ответ!

Что такое сланцевая нефть

Для ответа на данный вопрос введём несколько промежуточных понятий:

• Сланцы – горные наслоения разнообразных минералов слоистой структуры.
• Горючие сланцы – это возникшие в жидкой среде структуры, содержащие в себе лёгкую нефть и останки живых организмов водной среды. Их (организмы) ещё называют «протонефтью» или «керогеном», так как процесс нефтеобразования из них не завершился.
• Лёгкая нефть – фракция с удельным весом до 0,84-0,88 г/см3. Большая часть добываемой нефти – лёгкая.
• Сланцевая нефть – субстанция, получаемая из керогена по определённой технологии (SO). Иногда её называют сланцевым маслом.
• Иногда этот термин применяют для обозначения лёгкой нефти, добываемой из пластов сланца или находящихся рядом с ними низкопроницаемых коллекторов (LTO по терминологии Международного Энергетического Агентства, или TO по версии Мирового Энергетического Совета).
• Углеводородный коллектор – полость внутри горной породы, содержащая ископаемое топливо.
• Сланцевый плей – совокупность однотипных месторождений, в данном случае – сланцевых.

Отличие от обычной нефти

По своим химическим и топливно-энергетическим свойствам оба вида мало чем отличаются друг от друга. Речь идёт о готовом к продаже товаре эксплуатационного качества. Различия между видами лежат в способах добычи, затратах, а также воздействии на окружающую среду.

Топливо, извлечённое из сланцевых пород, требует больших затрат, значительных технологических усилий, кроме того, оказывает негативное влияние на природу.

Разведанные запасы сланцевой нефти в 2,3 раза больше традиционной. Также имеются перспективы новых способов её добычи.

Запасы

По состоянию на 2013 год сланцевые нефтяные запасы оценивались следующим образом:

• первое место с 75 млрд баррелей занимала Россия;
• на втором с 58 млрд барр. были США;
• третье – 32 млрд барр. держал Китай;
• четвёртое – 27 млрд барр. за Аргентиной;
• пятое место с 26 млрд барр. принадлежало Ливии.

Общее количество запасов во всём мире составляет 345 млрд. барр. (данные 2016 года).

Шесть лет проведённых исследований внесли существенные коррективы. В декабре 2018 года США сообщили о двукратном увеличении запасов сланцевой нефти по сравнению с 2016 годом. В Америке присутствует наивысшая концентрация мест, удобных в плане нефтедобычи. Знаменитая Баккеновская формация (запас – 733 млн тонн), Форт Игл (335 млн тонн), плюс новые разведанные запасы в Техасе и Нью-Мехико позволяют стабильно наращивать объёмы добываемого сырья и открывают широкие возможности потребления нетрадиционных углеводородов.

Разведанные ресурсы нельзя оценивать однозначно. Имеется целый ряд проблем сдерживающего характера. Это глубина залегания, проницаемость геологических пластов, климатические условия, наличие необходимых водных объёмов.

По мере продвижения в будущее и с перспективами разработки новых технологий они вполне могут стать разрешимы. Уже есть сообщения из России, Китая, Израиля о создании безводных способов добычи сланцевой нефти. Активизируется работа в российской Баженовской свите на территории ХМАО-Югра (начальные запасы – 100 млн тонн).

Виды

На сегодняшний день их два:

• Tight Oil (TO). Нефть малопроницаемая, состоит из фракций незначительной плотности (лёгких). Залегает в геологических слоях низкой проницаемой способности. Способы извлечения: прокладка горизонтальных скважин и гидроразрыв пласта.
• Shale Oil (SO). Углеводород, получаемый в результате термического воздействия на кероген. Фактически, это обычная нефть, образованная ускоренным процессом собственного созревания.

Качество первой, извлекаемой из Пальяновского месторождения на территории России, практически идеальное. Со второй возникают проблемы, вызванные высокой плотностью и вязкостью, а также наличием в её составе смол, масел, серы. При производстве керогенной нефти дополнительно выделяется метан и реагенты, ухудшающие экологию.

Добыча сланцевого газа

Стоит отметить, что сланцевые отложения содержат достаточно низкую концентрацию газа. Он собирается, как правило, в коллекторах, которые разбросаны по всех толще породы. Таким образом, в каждом отдельном коллекторе содержится очень малое количество газа. Но, если их все собрать воедино, то получаются даже очень большие его запасы.

Сланцевый газ добывается несколькими способами:

1. Горизонтальным бурением. В основе данного метода лежит применение специальных буровых установок. Данный способ наиболее распространен и считается приоритетным во время добычи сланцевого газа.
2. Гидроразрывами пласта. Суть способа заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте с целью выделения из него сланцевого газа. Данный метод используют тогда, когда обычные способы уже неэффективны.
3. Сейсмическим моделированием. В данном методе сочетаются геологические исследования с картированием и компьютерной обработкой данных, в том числе и с визуализацией.

Стоит отметить, что сегодня существуют современные технологии добычи сланцевого газа, при которых конструируется специальная буровая установка, содержащая одну вертикальную скважину и несколько горизонтальных, длина которых может составлять порядка 3 км. Скважины заполняются специальной смесью, в состав которой входит вода, песок и химреагентов, благодаря чему происходит гидроудар. В результате этого повреждаются газовые коллекторы и, содержащийся в них газ, высвобождается и откачивается.

При добыче сланцевого газа, как и при разработке стандартных газовых месторождений, создаются области переменного давления. Таким образом, газ перемещается в зависимости от давления. С этой целью используются горизонтальные скважины, которые имеют несколько отводов на одной глубине. Также допустимо формирование многоступенчатых скважин, имеющих горизонтальный отвод протяженностью 2 км.

Наибольший опыт в разработке сланцевых месторождений характерен для США. Так, он показывает, что каждое отдельное такое месторождение имеет свои уникальные геологические параметры, которые влияют на эксплуатацию и добычу материала. Таким образом, в каждом отдельном случае необходим индивидуальный научный подход при добыче газа.

Классификация технологий добычи

Промышленные аналитики создали несколько классификаций технологий, используемых для извлечения сланцевого масла из горючего сланца.

По принципам процесса: на основе обработки сырого сланца нагреванием и растворителями методы классифицируются как пиролиз, гидрирование или термическое растворение.

По местоположению: часто используемое различие учитывает, обработка осуществляется над или под землей, и в целом технологии классифицируются как ex situ (перемещенные) или in situ (на месте). При обработке ex situ, также известной как наземная ретортация, горючие сланцы добывают либо под землей, либо на поверхности, а затем транспортируют на перерабатывающее предприятие. Напротив, обработка на месте преобразует кероген, пока он еще находится в форме месторождения горючего сланца, после чего он затем извлекается через нефтяные скважины, где он поднимается таким же образом, как и обычная сырая нефть. В отличие от переработки на месте, она не включает добычу или захоронение отработанного сланца на земле, поскольку отработанный сланец остается под землей.

Методом нагрева: метод передачи тепла от продуктов сгорания к сланцу можно классифицировать как прямой или косвенно. В то время как методы, которые позволяют продуктам сгорания контактировать с горючим сланцем внутри реторты, классифицируются как прямые, методы сжигания материалов вне реторты для нагрева другого материала, контактирующего с горючим сланцем, описываются как косвенные

По теплоносителю: в зависимости от материала, используемого для передачи тепловой энергии сланцу, технологии обработки подразделяются на газовый теплоноситель, твердый теплоноситель, методы поверхностной теплопроводности, реактивные жидкости и методы объемного нагрева. Методы теплоносителя можно подразделить на прямые и косвенные.

В следующей таблице показаны технологии экстракции, классифицированные по методу нагрева, теплоносителю и местоположению (in situ или ex situ).

По размеру частиц сырого сланца: различные технологии обработки ex-situ могут различаться по размеру частицы горючего сланца, которые загружаются в реторты. Как правило, технологии газового теплоносителя обрабатывают куски горючего сланца диаметром от 10 до 100 миллиметров (от 0,4 до 3,9 дюйма), в то время как технологии твердого теплоносителя и поверхностной проводимости обрабатывают мелочь, которая представляет собой частицы диаметром менее 10 миллиметров (0,4 дюйма)..

По ориентации реторты: «Ex-situ» технологии иногда подразделяются на вертикальные и горизонтальные. Вертикальные реторты обычно представляют собой шахтные печи, в которых слой сланца перемещается сверху вниз под действием силы тяжести. Горизонтальные реторты обычно представляют собой горизонтально вращающиеся барабаны или шнеки, по которым сланец перемещается от одного конца к другому. Как правило, в вертикальных ретортах куски обрабатываются с использованием газового теплоносителя, а в горизонтальных ретортах — с использованием твердого теплоносителя.

По сложности технологии: технологии на месте обычно классифицируются как настоящие процессы на месте или модифицированные процессы на месте. Настоящие процессы на месте не требуют добычи или дробления сланца. Модифицированные процессы на месте включают бурение и разрыв целевого месторождения горючего сланца для создания пустот в залежи. Пустоты обеспечивают лучший поток газов и жидкостей через залежь, тем самым увеличивая объем и качество добываемой сланцевой нефти.