Где и как добывается сланцевая нефть? Сланцевая нефть: что с ней не так.

О «сланцевой революции» и «сланцевом буме» в США слышали все, однако, мало кто представляет, , как она добывается и так ли велика ее угроза «классической» нефти.

Виды сланцевой нефти

Сланцевая нефть является полезным ископаемым и, как и «классическая» нефть, образуется из органических остатков, попавших под влияние определенных геологических факторов.

В современной энергетической отрасли, в зависимости от способа получения, различают два вида сланцевой нефти:

Малопроницаемая нефть (Tight Oil)

Этот вид нефти состоит из легких фракций и находится в пластах с низкой проницаемостью, что и стало причиной для названия. Для добычи малопроницаемой нефти используется технология гидроразрыва пластов и бурение горизонтальных скважин.

Сланцевая нефть (Shale Oil)

Сланцевую нефть добывают из керогена – особого вещества, которое содержится в сланцевой породе. По сути, кероген – это вещество, превращающееся в обычную нефть. Для ускорения этого процесса его прямо в скважине подвергают термической обработке, в результате чего, получается сланцевая нефть.

Добыча сланцевой нефти

Самое большое распространение получили два способа добычи сланцевой нефти:

Получение сланцевой нефти на поверхности

При этом способе, нефтеносная порода подается наверх, где проходит обработку в специальных установках, в которых происходит ее разделение на нефтяные фракции.

Получение сланцевой нефти на глубине

Этот способ применяется при залегании нефтеносной породы на больших глубинах. Для этого используется технология бурения горизонтальных скважин, в которые под давлением подается вода. Под влиянием гидроудара происходит так называемый гидроразрыв пластов. Из полученных в нефтеносной породе множества трещин начинает выделяться содержащаяся в ней нефть, которая и подается на поверхность.

Стоит отметить, что способ применение гидроразрыва пластов несет в себе существенную опасность. Следствием этой технологии является проседание грунта, сейсмические толчки, попадание в подземные грунтовые воды нефти и метана.

Наибольшее распространение получил второй способ добычи сланцевой нефти.

Оба способа добычи сланцевой нефти отнюдь не из дешевых. Себестоимость барреля нефти, добытой первым способом, составляет 90-100 долларов, а добытого способом гидроразрыва пластов – порядка 50-60 долларов.

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 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 пятнадцатилетний 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.

Fortrader

Suite 11, Second Floor, Sound & Vision House, Francis Rachel Str. Victoria Victoria, Mahe, Seychelles +7 10 248 2640568

Сланцами называют широко используемый в качестве строительного и отделочного материала камень. Однако, некоторые разновидности сланцев нашли свое широкое применение и в энергетике. Сланец может быть использован при производстве графита кварца, граната, бумаги, а также в качестве источника магния и кремния. В зависимости от условий образования сланцы подразделяются на:

глинистые;
аспидные;
кристаллические;
углистые;
хлоритовые;
горючие;
вельдские;
тальковые и другие.

Образованные на достаточно больших глубинах в условиях высокого давления и температуры сланцы имеют кристаллическую структуру, которая имеет четко выраженные слои.

В связи с такой востребованностью, сланцевая добыча ведется на территории многих стран, среди которых Мексика, США, Колумбия, Венесуэла, Новая Гвинея, Россия, Северная Африка и т.д.

Во многих странах сланцевые месторождения используются в качестве источника для добычи нефти и газа.

Добыча сланцевой нефти

Сланцевой нефтью принято называть нефть, основным источником для добычи которой выступают сланцевые залежи, находящиеся в твердом или жидком состоянии и образованные в течение достаточно длительного времени растительными и животными остатками.

Такая нефть находится в пластах породы, для которой характерна низкая плотность и проницаемость. Кроме того, порода, содержащая сланцевую нефть, также имеет огромное количество примесей, которые называются нефтяными песками или тяжелой битумной нефти. Переработать такой продукт представляет собой очень дорогостоящую процедуру, в результате которой образуется материал в несколько раз дороже, чем обычная нефть. Это связано с тем, что технология сланцевой добычи до сих пор остается несовершенной и проходит только свою начальную стадию развития. В связи с этим, сегодня сланцевая нефть больше является перспективным резервом на будущее и никоим образом пока не может повлиять на существующий нефтяной рынок.

Не смотря на дороговизну продукта, сланцевая нефть продолжает добываться. Существует два метода, которые пользуются преимуществом во время добычи данного продукта:

Открытый (шахтный) способ. В данном случае порода после изъятия из земных недр попадает на дальнейшую переработку в специальные установки-реакторы. Данные установки используются для пиролиза сланцев без доступа воздуха. Этот процесс приводит к выделению сланцевой смолы. Стоит отметить, что открытый способ отличается своей дороговизной и, соответственно, дорогим конечным продуктом.
Добыча из пласта путем гидравлического разрыва (или фрекинга). При данном способе бурятся горизонтальные скважины, и производится множественные гидроразрвы пласта. Часто перед этим существует необходимость проведения термического или химического разогрева пласта. Не смотря на дороговизну открытого способа добычи сланцевой нефти, данный метод является еще более сложным, и, соответственно, более дорогостоящим.

Кроме того, во время извлечения сланцев для получения нефти вторым способом возникает серьезная проблема, заключающаяся в очень быстром падении дебитов пробуренных скважин. Если в самом начале работы скважины характеризуются достаточно высоким дебитом, что связано с горизонтальным закачиванием и множественными гидроразрывами, то спустя 400 рабочих дней наблюдается резкое падение количества добываемого сырья (до 80%). Во избежание подобной ситуации во время сланцевой добычи введение скважин в эксплуатацию осуществляется поэтапно.

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:

Горизонтальным бурением. В основе данного метода лежит применение специальных буровых установок. Данный способ наиболее распространен и считается приоритетным во время добычи сланцевого газа.
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.
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.

Таблица 1. Различия сланцевого и природного газа

Сланцевый газ	Природный газ
Добывается из осадочных пород	Добывается из газоносных залежей, газовых «шапок» нефтяных месторождений, газогидратов
Добыча предполагает бурение скважин с горизонтальными участками с применением гидроразрыва пласта (реже — пропанового фрекинга)	Добыча по наиболее распространенной схеме предполагает бурение вертикальных скважин без гидроразрыва пласта
Добыча чаще всего предполагает бурение нескольких сотен скважин на одном месторождении	Добыча предполагает бурение, как правило, нескольких десятков скважин на одном месторождении
Ресурс одной скважины — 1-2 года	Ресурс одной скважины — 5-10 лет
Как правило, требует достаточно глубокой обработки после извлечения в целях приведения к потребительским стандартам	Обычно требует минимальной обработки после извлечения
Характеризуется относительно высокой себестоимостью добычи	Характеризуется относительно невысокой себестоимостью добычи

Последствия сланцевой добычи

Гринпис на протяжении многих лет ведет агитацию за прекращение добычи сланцевого газа и сланцевой нефти. Это связано с тем, что во время сланцевой добычи используются опасные и малоизученные технологии гидравлического разрыва. В результате экологических исследований был выделен ряд факторов, являющихся свидетельством того, сланцевая добыча негативно влияет на человека и на окружающую среду. К ним относятся:

Загрязнение воды. Гидравлический разрыв пласта влечет за собой загрязнение токсичными химическими веществами грунтовых вод, а также источников питьевой воды. При фрекинге используются колоссальные объемы воды, что представляет собой опасность для регионов, страдающих от засухи и водного дефицита.
Загрязнение воздуха. Во время сланцевой добычи в атмосферу выделяется метан и другие газы. Иногда загрязнение настолько сильно, что жители, живущие вблизи мест, где добываются сланцы, вынуждены носить респираторы.
Загрязнение почвы. Токсичные жидкости, используемые при добыче сланцев, могут проникнуть в почву.
Землепользование. Сланцевая добыча влечет за собой сильное разрушение ландшафта, в результате чего также наносится вред и сельскохозяйственным угодьям. На территории площадью 140-400 км 2 формируется порядка 3000 скважин.
Шумовое загрязнение. Относится, главным образом, к фрекингу. Наносит вред местным жителям, домашним и диким животным.
Сейсмическая активность. Утилизация загрязненной воды осуществляется путем ее закачивания под землю, что существенно повышает риск возникновения землетрясений.
Изменение климата. Парниковые газы, которые выбрасываются в атмосферу в процессе сланцевой добычи, во много раз превышают количество выделяемых парниковых газах при добыче традиционных полезных ископаемых. Было проведено множество исследований на этот счет, в результате чего ученые пришли к выводу, что во время добычи сланцевого газа происходит утечка метана, втрое превышающая его утечку во время извлечения природного газа.
Социально-экономические проблемы. Добыча таких ископаемых, как сланцевый газ, может стать причиной экономического бума в том регионе, где происходит его добыча. Однако, это явление очень кратковременное, а нанесенный от такой добычи ущерб колоссальный.

Таким образом, сланцевая добыча может нанести серьезные необратимые последствия, как для экологии, так и для человечества в целом.

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.

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! 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: