горючие сланцы что это такое

Горючие сланцы, свойства, химический состав, добыча и применение

Горючие сланцы, свойства, химический состав, добыча и применение.

Горючие сланцы – это полезное ископаемое, твердая горючая осадочная порода, вид ископаемого топлива, состоящая из горючей органической (керогена) и минеральной частей.

Горючие сланцы:

Горючие сланцы – это осадочная порода со слоистой (пластинчатой) структурой серого, тёмно-серого, черного, коричневого, желтого и оливкового цвета. Легко распадается на отдельные плитки, слои.

Горючие сланцы загораются от спички и при горении издают запах жженой резины, сильно коптят. Воспламеняются и горят в нем только органические вещества.

Залегает горючий сланец на глубине 80-200 метров.

По расчетам геологов запасов горючих сланцев на порядок больше, чем обычной нефти. Однако, залежи сланца не играют ведущей экономической роли. Он относится к альтернативным источникам тепла и химического сырья.

Происхождение горючих сланцев:

Сланцы образовались миллионы лет назад из останков мелких морских животных, водорослей, высших растений и планктона на дне морей, океанов или озер под действием давления. В отсутствии кислорода они разлагались на составляющие и формировали полимеры виде керогена. Полимеризация происходила с участием одновременно и минерального компонента, содержащегося в осадках на дне водоемов.

Месторождения горючих сланцев:

Основные ресурсы сосредоточены в США (штаты Колорадо, Юта, Вайоминг) и связаны с формацией Грин-Ривер. Крупные бассейны имеются в Бразилии (Ирати, Параиба), Китае (Фушунь), России (Прибалтийский, Волжский, Вычегодский, Тимано-Печорский, Сырдарьинский, Амударьинский бассейны, Кендерлыкское и Баженовское месторождения). Многочисленные месторождения горючих сланцев найдены в Болгарии, Великобритании, Германии, Франции, Испании, Австрии, Канаде, Австралии, Италии, Швеции, Казахстане, Украине, Югославии.

Химический состав горючих сланцев:

В состав горной осадочной породы входят следующие минералы: кальцит, доломит, гидрослюды, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты, кварц, пирит и другие.

Органическая часть состоит из керогена. Кероген представляет собой смесь органических материалов (петроленов, битумов, гумусовых веществ и т.п.). Его состав меняется от месторождения к месторождению. Он не может быть описан какой-либо единой химической формулой. Во всяком случае, в его состав входят углеводороды и примеси: сероводород, азот и пр.

В обычных горючих сланцах доля керогена составляет 10-30 % от массы. И только лишь в сланцах самого высокого качества достигает она достигает 50-70 %. Остальное – осадочная порода.

Наличие в сланцах углеводородной составляющей позволяет извлекать ее. Получается нефть и природный газ. Однако их добыча не всегда экономически и экологически оправдана.

Физические свойства горючих сланцев:

Добыча нефти и газа из горючих сланцев:

Добыча нефти и газа из горючих сланцев производится путем термического воздействия на кероген, содержащийся в горючих сланцах. Она проводится двумя основными способами: добычей сланца открытым или обычным шахтным способом с последующей перегонкой либо добычей в пласте, когда нагревание производится непосредственно под землей.

Применение и использование горючих сланцев:

Источник

Горючие сланцы: свойства, способы добычи и переработки

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

Способы добычи

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

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

Карьерный

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

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

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

Подземный

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

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

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

Процессы переработки

Добыча газа из сланцев

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

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

Добыча нефти из сланцев

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

Применение в народном хозяйстве

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

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

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

Месторождения в России и мире

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

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

Мировые запасы

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

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

Лидерами по запасам сланцевой нефти являются:

По запасам сланцевого газа места распределены следующим образом:

Страны, добывающие горючие сланцы

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

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

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

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

Развитие сланцевой отрасли в России

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

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

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

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

Источник

Сланцевая нефть, сланцевый газ, горючие сланцы

Легкая нефть

Легкая нефть (также известная как сланцевая нефть, сланцевая нефть или легкая нефть низкопроницаемых коллекторов), представляет собой легкую сырую нефть, содержащуюся в нефтеносных пластах со сверхнизкой проницаемостью, часто в сланцах или плотных песчаниках, но высокой нефтенасыщенностью.

Промышленная добыча из низкопроницаемых нефтеносных пластов требует того же гидроразрыва пласта (ГРП) и часто использует ту же технологию горизонтальных скважин, что и при добыче сланцевого газа.

Хотя сланцевую нефть иногда его называют «сланцевым маслом», в последнее время горючие сланцы и сланцевые углеводороды стали различать

Ныне Международное энергетическое агентство (МЭА) рекомендует использовать термин «легкая нефть в плотных породах» для нефти, добываемой из сланцев или других пластов с очень низкой проницаемостью.

Ранее, в отчете Мирового энергетического совета за 2013 г. использовались термины «плотная нефть» и «сланцевые породы».

Нефтегазоносные сланцевые пласты неоднородны и сильно различаются даже на относительно небольших расстояниях.

Низкопроницаемые коллекторы после ГРП можно разделить на 4 группы:

Горючие сланцы

ГС имеют коричневую, коричнево-желтую, серую, оливково-серую окраску, листоватую или массивную текстуру.

Tермин «Горючие сланцы» иногда применяют для обозначения всех высокозольных твердых каустобиолитов, содержащих органические вещества различного происхождения и различных условий преобразования (углистых, битуминозных и липтобиолитовых сланцев).

Kероген-сингенетичное осадконакоплению органическое вещество c высоким выходом смол при сухой перегонке, при ограниченном выходе битумов, экстрагируемых органическими растворителями при низкой температуре.
Он богат водородом и по его содержанию ближе к нефти, чем к углю.

сапрогумиты (менилитовые сланцы Карпат).

Oрганическое вещество ГС характеризуется высоким содержанием водорода (7-10%), большим выходом летучих при термической переработке (до 90%), высокой удельной теплотой сгорания (Qbdaf = 29-37 МДж/кг).

Основные провинции сланцевой нефти:

В России аналогом сланцевых отложений tight oil являются толщи:

Баженовская свита в Западной Сибири,

Аачимовские отложения в Западной Сибири,

Доманиковые отложения Волго-Уральской нефтегазоносной провинции,

Хадумская свита Предкавказья и др.

Российские сланцевые толщи:

также представлены кремнисто-глинисто-карбонатными породами, обогащенными органикой и другими компонентами нефти в рассеянном состоянии (микронефть).

органическое вещество в породах относится к категории «слабо- и умеренно концентрированного» и составляет 2,5-10 %, достигая 20-40 %.

Применение традиционных технологий добычи, традиционных технологий вывода углеводородов из нефтегазоматеринской породы в традиционные ловушки нефти и газа не дает результата. Более 70% от сгенерированных углеводородов остается в матрице генерирующей толщи.

Сланцевый газ

Локомотивом добычи сланцевой нефти и газа стали США после промышленного внедрения технологий гидравлического разрыва пластов (ГРП).
Преимуществом добычи сланцевых углеводородов является короткий жизненный цикл до7 лет при полной окупаемости.
Обычно в 1 й год добывается до 75% нефти, что невероятно для традиционных месторождений, где добыча в 1 й год составляет до 6% запасов.
Быстро окупаемые проекты привлекли малый бизнес, который и совершил сланцевую революцию в США на кредитные средства.

Основные сланцевые отложения в США:

Влияние сланцевой нефти на экономику

Это важно, потому что цены на нефть определяются не только законами спроса и предложения.
Настроения инвесторов больше влияют на цены на нефть.
Они торгуют нефтью на мировых товарных биржах.
Трейдеры могут предлагать цену на нефть вниз или вверх, в зависимости от их предположений о факторах, влияющих на нефть.
В 2008 г. они создали нефтяной пузырь на рынке активов, подняв цену нефть сорта West Texas Intermediate до 145 долл США/ барр, а потом опустив до 30 долл США/ барр просто из-за страха, а не из-за значительного изменения спроса или предложения.

В 2011 г. цены на нефть выросли до 100 долл США/ барр, и добывающие сланцевую нефти компании снова активизировали начали бурение скважин и добычу.
Это привело к снижению цен в 2014 г.
Но сланцевые компании смогли удешевить добычу нефти, внедрив все более инновационные технологии.
Это сначала вызвало бум добычи сланцевой нефти в США, а потом привело к стагнации этой отрасли промышленности.

Источник

Сланцевые горизонты

Кирилл Дегтярёв
Александр Соловьёв, доктор физико-математических наук
Научно-исследовательская лаборатория возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова
«Наука и жизнь» №9, 2015

Башня для бурения горизонтальных скважин на месторождении сланцевого газа Марцеллус в Пенсильвании (США). Фото: Ruhrfisch/Wikimedia Commons/GFDL

Сланцевый газ — лишь одна из составляющих довольно обширного набора ископаемых углеводородных ресурсов, объединяемых понятием неконвенциональные углеводороды либо нетрадиционные углеводороды. К ним относятся сланцевая нефть, газ угольных месторождений (метан), битуминозные нефтяные пески, горючие сланцы, газогидраты. Провести чёткую границу между «обычными» (конвенциональными — от лат. conventionalis — «соответствующий договору, согласованный») углеводородами и неконвенциональными трудно, если вообще возможно.

Под «необычными» углеводородами понимают, прежде всего, нефть, газ и уголь, залегающие в относительно сложных для добычи условиях и соответственно требующие сложных и дорогих технологий извлечения. Так, большая часть добываемого в настоящее время природного газа залегает в крупных пустотах и трещинах пористых горных пород — песчаников, известняков, доломитов, или в газовых шапках над нефтяными месторождениями, либо в растворённом виде в нефти. Сланцевый газ — такой же природный газ, но залегает в мелких трещинах и порах сланцевых пород. В этих породах концентрация газа в единице объёма ниже. То же можно сказать и о сланцевой нефти относительно «обычной».

Мера неконвенциональности зависит от условий добычи и уровня её технологического развития на данном этапе. Поэтому в разные периоды времени одни и те же углеводороды могут оказаться в числе конвенциональных и неконвенциональных.

В названиях тех или иных неконвенциональных углеводородов тоже возможна путаница. Так, длительное время сланцевым газом и сланцевой (керогеновой) нефтью называли продукты перегонки горючих сланцев — осадочных пород карбонатно-глинистого (мергелистого), глинистого или кремнистого состава, содержащих от 10–15 до 60–80% органического вещества (керогена). В последнее время под сланцевым газом и сланцевой нефтью чаще понимают лёгкие фракции углеводородов (по сути, обычные газ и нефть), содержащиеся в сланцевых породах. Сланцы же как таковые рассматриваются как отдельный тип энергоносителя.

Сланцы — горные породы со слоистым расположением входящих в их состав вытянутых или пластинчатых минералов. Эти породы характеризуются способностью легко расщепляться на отдельные пластины, то есть сланцеватостью. Отсюда и название.

Доказанные запасы — подтверждённые исследованиями с достаточно высокой степенью достоверности и подсчитанные с достаточной степенью точности (обычно ± 20%).

Технически извлекаемые запасы — часть доказанных запасов, залегающая в условиях, позволяющих их извлекать при имеющихся на данный момент технологиях.

Потенциально извлекаемые запасы, по сути, все доказанные запасы.

Прогнозные запасы, расчётные запасы — предполагаемые запасы исходя из данных о геологическом и геофизическом строении толщи горных пород, но требующие дополнительных исследований и подтверждений; не доказанные на данный момент.

Нетрадиционные запасы

Мировые запасы неконвенциональных углеводородов сопоставимы с ресурсами традиционного углеводородного сырья или даже превосходят их.

Мировые (прогнозные извлекаемые запасы) неконвенциональной нефти — около 450 млрд т.

Наибольшие запасы нефти битуминозных песков находятся в Канаде (230–340 млрд т) и Венесуэле — более 160 млрд т. Кроме того, месторождения битуминозных песков обнаружены в Казахстане и России. То есть речь идёт о величинах в сотни триллионов кубометров газа и десятки сотен миллиардов тонн нефти.

Доля сланцевого газа в общем объёме добычи в США, Канаде и Китае в 2012 году. Рисунок: EIA

Неконвенциональные нефть и газ рассматриваются как экологически более чистые заместители угля. Именно этот аргумент обычно приводится в защиту сланцевого газа в ответ на возражения защитников природы. (На сегодняшний день добыча сланцевого газа сопряжена с тяжёлыми негативными экологическими последствиями. — Прим. ред.)

Распределение доказанных,
технически извлекаемых запасов
сланцевого газа по странам (2013 г.)

Общие потенциальные ресурсы горючих сланцев в мире оценены примерно в 450 трлн т.

Однако наиболее масштабны мировые запасы газогидратов — по некоторым оценкам, 1,5×1016 м 3 (15 000 трлн м 3 ), что на несколько порядков больше прогнозных ресурсов обычного природного газа. В то же время данный вид сырья наиболее труднодоступен. Около 97% его приходится на морские акватории, остальное — на зоны вечной мерзлоты.

Из приведённых данных видно, что углеводородного сырья хватит ещё на столетия, если не на тысячелетия, даже при росте объёмов потребления.

Давно забытое старое

Использование неконвенциональных углеводородов имеет давнюю историю, точно так же как и использование возобновляемых источников энергии. В частности, давно разрабатывались горючие сланцы. Но высокая стоимость производства энергоносителей из этих источников и открытие больших месторождений сравнительно легко извлекаемых нефти, газа, каменного угля в XX веке обусловили потерю к ним интереса. Однако рост цен на энергетическое сырьё и некоторые геополитические факторы в начале XXI века вновь пробудили к ним интерес, и прежде всего к сланцевому газу.

Около 80% всех доказанных запасов технически извлекаемого газа приходится на 10 стран. Это более или менее развитые страны со сравнительно высоким уровнем разведанности запасов минеральных ресурсов.

Основная часть добычи сланцевого газа сосредоточена в США, — именно они дали повод говорить о «сланцевой революции», начало которой относят к началу 2000-х годов. Если в 2000 году на сланцевый газ приходился 1% всей добычи газа в США, то к 2012 году на него в общем объёме добычи природного газа в США приходилось 39%. Благодаря этому Соединённые Штаты впервые обогнали Россию по объёмам добычи природного газа и вышли на первое место в мире. А в 2013 году доля сланцевого газа была даже несколько больше доли конвенционального газа в общем объёме добычи.

Месторождения сланцевого газа на территории США. Рисунок: EIA

Наряду с США заметную долю в общей добыче метана сланцевый газ имеет в Канаде (15%). Кроме того, в небольших объёмах он с недавних пор добывается в Китае. В остальных странах мира работа пока находится на стадии исследований либо экспериментальной добычи.

То, что сланцевый бум произошёл именно в США и почти не распространился на другие страны, связано не только с технологическим превосходством Соединённых Штатов. Сланцевый газ залегает там на больших площадях и на сравнительно небольшой глубине. Дополнительным мощным стимулом собственных разработок стало снижение зависимости от внешних поставок (США — крупнейший в мире импортёр углеводородного сырья).

Общие доказанные запасы сланцевой нефти в мире оцениваются в 47 млрд т, из них около 80% приходится на 10 стран, список которых большей частью совпадает с таковым для сланцевого газа, что неудивительно, учитывая одинаковую геологическую привязку сланцевых газа и нефти к сланцевым породам.

По состоянию на 2011 год сланцевой нефти в мире добывалось около 40 млн т в год. Это примерно 1% общего объёма добычи нефти. В 2013 году объём вырос до

100 млн т в год. Основная добыча (более 90%), как и в случае со сланцевым газом, ведётся в США.

Объём добычи конвенционального и неконвенционального газа и нефти в 2007–2013 годах в США

Аналитический центр Департамента энергетики США EIA (Energy Information Administration) прогнозирует, что к 2030 году добыча сланцевой нефти достигнет 350 млн т в год, или 9% общего объёма добычи нефти.

В России возможность использования угольного метана начали активно изучать в 1960-е годы. С 2001 года ведётся добыча метана из угольных пластов Кузнецкого бассейна в Кемеровской области. В 2010 году на Талдинском месторождении начаты опытная эксплуатация семи разведочных скважин и освоение новой площадки в Новокузнецком районе — Нарыкско-Осташкинское месторождение, где пробурено шесть разведочных скважин. Учитывая объём запасов метана угольных пластов в России, о нём иногда говорят как о «нашем ответе сланцевому газу» США.

Месторождения нефтяных (битуминозных) песков в Канаде. Рисунок: oilsandsfactcheck.org

Основные из известных месторождений битуминозных (нефтеносных) песков расположены в Канаде (230–340 млрд т) и Венесуэле (более 160 млрд т). Кроме того, месторождения битуминозных песков обнаружены в Казахстане и России. В общей сложности запасы составляют около 400 млрд т.

Центр мировой добычи нефти из битуминозных песков — провинция Альберта в Канаде. К 2014 году общий объём добычи нефти в этой стране достиг 220 млн т в год, из которых около половины приходится на нефть битуминозных песков.

Из 450 трлн т мировых запасов горючих сланцев около 430 трлн т (90%) сосредоточены опять же в США (штаты Колорадо, Юта, Вайоминг). Также имеются крупные месторождения в Бразилии, Китае, ряде европейских стран.

Объёмы добычи горючих сланцев в мире сравнительно невелики — порядка нескольких десятков миллионов тонн. В своё время лидером в этой области был СССР. Значительная часть добычи приходилась на Эстонскую ССР. Более того, в 1948 году из Кохтла-Ярве в Ленинград пошёл сланцевый газ (в данном случае — продукт переработки горючих сланцев) по газопроводу. Однако после открытия большого количества нефтегазовых месторождений добыча сланцевой породы с последующей перегонкой стала сравнительно неэффективной.

В настоящее время перспективы разработки горючих сланцев в мире связывают с развитием технологий извлечения нефти и газа непосредственно из пласта.

Динамика общей добычи нефти в Канаде (включая нефть битуминозных песков) — чёрная кривая и конвенциональной нефти — красная кривая. Рисунок: oilsandsfactcheck.org

Технологические загвоздки и экологические риски

Ключевой элемент технологии добычи сланцевой нефти и газа — бурение горизонтальных скважин и применение гидроразрыва пласта (ГРП). Метод заключается в создании на забое скважины высоких давлений, благодаря чему нарушается скелет породы, образуются трещины и в результате кардинально увеличивается отдача пластов. Давление создаётся путём закачки жидкости разрыва (геля, воды, кислоты).

Технология гидроразрыва пласта активно применяется с середины XX века: в США — с 1948 года, в СССР — с 1952-го. Однако в нашей стране с открытием крупных нефтегазовых месторождений отпала необходимость искусственно увеличивать дебит скважин и метод в больших масштабах не применялся. Практика использования гидроразрыва пласта в СССР возродилась с конца 1980-х годов для увеличения добычи в связи с выработкой многих месторождений.

Технологии добычи неконвенциональных углеводородов (прежде всего, сланцевого газа) вызывают ряд серьёзных претензий экологического характера. Во-первых, для этих технологий требуется большое количество воды. Во-вторых, гидроразрывы пластов могут приводить к загрязнению подземных вод нефтью и жидкостью разрыва и к химическому загрязнению территории в целом. Кроме того, они могут вызывать сейсмические явления. В целом же в результате разработки сланцевого газа и нефти, а также битуминозных песков в месте добычи возможны полная деградация ландшафта и катастрофические последствия для окружающей среды и здоровья людей.

Добыча сланцевого газа и нефти из пласта

Но у сторонников добычи сланцевого газа свои аргументы. Экологический вред добычи сланцевого газа они сравнивают с таковым при добыче каменного угля, которая оказывает как минимум не менее серьёзное воздействие на окружающую среду и даёт больше вредных выбросов при сжигании этого полезного ископаемого, в том числе парниковых газов в процессе использования. Также они обращают внимание на то, что сланцевый газ в США добывают уже давно и в больших объёмах и экологической катастрофы пока нет. Кроме того, гидроразрыв породы используется и при разработках месторождений конвенциональных углеводородов. Правда, следует заметить, в большинстве случаев эти разработки ведутся в сравнительно малонаселённой местности.

Не менее, если не более, важны экономические причины торможения добычи неконвенциональных углеводородов. В силу технологических сложностей стоимость их добычи в несколько раз выше, чем конвенциональных углеводородов. В частности, для сланцевого газа и сланцевой нефти сложности связаны с бурением горизонтальных скважин и частым применением гидроразрыва пласта, быстрым снижением дебита скважин (на 30–40% в год, так что каждые 2–4 года приходится бурить новую скважину), большим водопотреблением.

Трудная дорога наверх

На данный момент о масштабной разработке месторождений неконвенциональных углеводородов можно говорить лишь применительно к двум странам и трём видам сырья: сланцевому газу, сланцевой нефти и газу угольных пластов в США и битуминозным пескам в Канаде. Как уже указывалось, «сланцевая революция» в США и рост добычи нефти из битуминозных песков в Канаде были связаны в числе прочего с ростом цен на энергоносители практически в десять раз и более с 2000 по 2008 год. При этом в общемировом объёме добычи углеводородов доля сырья с неконвенциональными условиями залегания не превысила нескольких процентов. Снижение цен обозначилось в конце 2008 — начале 2009 года. Оно было резким, но сравнительно кратковременным, а уже с 2013–2014 годов тенденция к снижению стала устойчивой, что изменило к худшему ситуацию и перспективы дальнейшего роста добычи сланцевого газа, сланцевой нефти и битуминозных песков. Более того, первое снижение темпов роста добычи сланцевого газа в США зафиксировано в 2011 году. По прогнозам EIA, в ближайшие десятилетия прирост добычи сланцевого газа продолжится, но менее высокими темпами, в то время как добыча конвенционального газа будет снижаться (его запасы в США уже не столь велики); в итоге в целом добыча газа стабилизируется. Что касается более отдалённого будущего, скорее всего, следует ожидать продолжения исследований и разработок месторождений неконвенциональных углеводородов, но в более спокойном режиме, с использованием «нишевой» стратегии. В регионах, где разработка неконвенционального топлива окажется экономически выгодной (в частности, из-за отсутствия транспортных издержек), у неё есть будущее. С этой точки зрения неконвенциональные углеводороды имеют много общего с возобновляемыми источниками энергии. Например, геотермальная энергетика имеет будущее на Камчатке или Кавказе, солнечная — во внутриконтинентальных солнечных регионах и так далее, но о «фронтальном наступлении» возобновляемых источников энергии говорить как минимум преждевременно. Подобное можно сказать и о неконвенциональных углеводородах.

Многое также зависит от технического прогресса — насколько он позволит снизить издержки освоения и обеспечить комплексное использование сырья. В любом случае неконвенциональные углеводороды остаются мощным энергетическим резервом, позволяющим спокойнее и увереннее смотреть в завтрашний день.

Источник