Сланцевая нефть - это что такое? Запасы, технологии добычи. Сланцевая нефть – что это

Одной из наиболее важных тенденций, наблюдаемых в настоящее время в нефтедобывающей отрасли, является снижение добычи легкой нефти и нефти средней плотности. Сокращение запасов традиционной нефти вынуждает нефтяные компании обращать все большее внимание на альтернативные источники углеводородов. Одним из таких источников, наряду с и природными битумами, являются горючие сланцы . Их имеющиеся объемы на порядок больше, чем открытые нефтяные запасы.

Горючие сланцы относятся к твердым каустобиолитам и представляют собой органоминеральные образования, сформированные в водных условиях. Геологи определяют горючие сланцы как осадочные породы, содержащие в основном аквагенное органическое вещество (вымерших морских и озерных животных, альгу и т.п.), что роднит их с нефтью. Горючие сланцы имеют чаще всего тонкослойное строение.

При нагреве сланцев без доступа воздуха образуются жидкие и газообразные углеводороды (20-70% от первоначальной массы). Жидкие углеводороды представляют собой сланцевое масло – смолу, которая близка по составу нефтяным углеводородам и, по сути, может считаться нетрадиционной (сланцевой) нефтью.

По оценкам специалистов общие запасы горючих сланцев в мире составляют порядка 650 трлн. т. Из них можно получить до 26 трлн. т сланцевой нефти. Таким образом, объема нефтеподобного сырья, содержащегося в сланцах, и условно называемого сланцевой нефтью , вероятно в 13 раз больше, чем запасов традиционной нефти. При нынешнем уровне потребления, этих энергоресурсов с лихвой хватит на 300 лет непрерывной добычи.

Но не все так радужно. Необходимо отметить, что запасов сланцевой нефти, добыча которой экономически оправдана, гораздо меньше. По данным компании Shell, экономически целесообразна добыча лишь на наиболее богатых месторождениях, с содержанием нефти от 90 литров на тонну сланца. Кроме того, толщина продуктивного пласта должна составлять не менее 30 метров. Только треть запасов сланцевой нефти сосредоточена в месторождениях с содержанием нефти в 90 и более литров на тонну. И далеко не все эти месторождения могут похвастаться толщиной пласта в 30 и более метров.

Основные запасы горючих сланцев сосредоточены в США - порядка 450 трлн. т (24,7 трлн. т сланцевой нефти). Значительные запасы горючих сланцев сосредоточены в Бразилии и Китае. Россия также располагает обширными запасами горючих сланцев (порядка 7% от мировых запасов).

Существует два основных способа получения необходимого сырья из горючих сланцев. Первый – это добыча сланцевой породы открытым или шахтным способом с ее последующей переработкой на специальных установках-реакторах, где сланцы подвергают пиролизу без доступа воздуха, в результате чего из породы выделяется сланцевая смола. Этот метод активно развивался в СССР. Хорошо известны также проекты по добыче сланцев в провинции Фушунь (Китай), на месторождении Ирати (Бразилия). В целом метод добычи сланцев с последующей его переработкой является весьма затратным способом с высокой себестоимостью конечной продукции. Себестоимость барреля нефти на выходе оказывается 75-90 долл. (в ценах 2005 года).

Второй способ - добыча сланцевой нефти непосредственно из пласта. Метод предполагает бурение горизонтальных скважин с последующими множественными гидроразрывами пласта. Часто (хотя, судя по всему не всегда) необходимо проводить термический или химический разогрев пласта. Очевидно, что такого рода добыча существенно сложнее и дороже добычи традиционной нефти вне зависимости от прогресса технологий. Поэтому себестоимость сланцевой нефти, так или иначе, будет заметно выше традиционной. По оценкам самих добывающих компаний, добыча сланцевой нефти рентабельна при минимальном уровне цен на нефть в 50-60 долл. за баррель.

Оба способа страдают теми или иными существенными недостатками. Развитие добычи горючих сланцев с их последующей переработкой в значительной степени сдерживается проблемой утилизации большого количества углекислого газа (СО 2), выделяющегося в процессе извлечения из него сланцевой смолы. Проблема утилизации CO 2 до сих пор не решена, а его выпуск в атмосферу грозит масштабными экологическими катастрофами. Решение этой проблемы недавно предложили ученые из Стэнфордского университета. Новая технология EPICC, сочетающая производство электроэнергии и захват углекислого газа, может сделать доступными ныне закрытые запасы энергоресурсов.

При добыче сланцевой нефти непосредственно из пласта возникает другая проблема. Это высокий темп падения дебитов пробуренных скважин. В начальный период скважины благодаря горизонтальному заканчиванию и множественным гидроразрывам характеризуются очень высоким дебитом. После этого (примерно через 400 дней работы) происходит резкое снижение (до 80%) объемов добываемой продукции. Для компенсации такого резкого падения и выравнивания профиля добычи скважины на сланцевых месторождениях вводят поэтапно.

Развитие технологий добычи сланцевой нефти в США

Наиболее удачным примером успешного применения технологий добычи сланцевой нефти считается месторождение Баккен (Bakken) в Северной и Южной Дакоте. Разработка этого месторождения породила своего рода эйфорию на рынке нефти Северной Америки. Если 5 лет назад добыча сланцевой нефти на этом месторождении составляла 60 тысяч баррелей в сутки, то сегодня 500 тысяч. По мере проведения разведочных работ запасы нефти этого месторождения увеличились со 150 млн. баррелей до 11 млрд. баррелей нефти.

Наряду с месторождением Баккен добыча сланцевой нефти ведется также на месторождениях Eagle Ford в Техасе, Bone Springs в Нью-Мексико и Three Forks в Северной Дакоте.

Развитие технологий добычи сланцевого газа и адаптация их для добычи нефти из плотных коллекторов позволило США переоценить свои извлекаемые запасы нефти. А с ними и перспективы наращивания добычи нефти и снижения зависимости от импорта углеводородов. С помощью технологий горизонтального бурения и гидроразрыва пласта США планируют к 2035 году увеличить добычу нефти из плотных сланцевых пород вдвое.

Сверим термины

Необходимо сказать несколько слов о понятии сланцевая нефть . В Америке, где сланцевая нефть стала играть существенную роль в повышении нефтедобычи, под этим термином часто понимают нефть двух видов. Сланцевой называют нефть, получаемую из горючих сланцев, которая по своим свойствам (плотности, вязкости) значительно отличается от традиционной легкой нефти. Одновременно с этим часто тем же самым термином обозначают нефть по свойствам аналогичную обычной легкой нефти, но содержащуюся в плотных низкопористых низкопроницаемых коллекторах (сланцах). Чтобы разделить эти два вида нефти (оба из которых добываются из сланцев) специалисты пользуются двумя терминами: shale oil – для высоковязкой сланцевой смолы из горючих сланцев, требующей дополнительной обработки для превращения ее в нефть и tight oil – для легкой нефти, содержащейся в коллекторах с низкими фильтрационно-емкостными свойствами.

Поскольку основная цель этой статьи показать наличие альтернативных источников углеводородного сырья, для упрощения и та и другая нефть здесь преимущественно называется сланцевой. Даже, несмотря на то, что для извлечения shale oil и tight oil требуются разные технологии и подходы.

Новая жизнь старых запасов?

В России начальной точкой отсчета в развитии сланцевой промышленности можно считать 1918 год, когда было принято постановление о добыче и переработке горючих сланцев, организованы систематическое изучение, разведка запасов и их промышленная разработка. Наиболее активно сланцевая промышленность развивалась в 1960-1990 гг. В эти годы велась активная разработка месторождений Прибалтийского и Волжского бассейнов (Эстонское, Ленинградское, Кашпирское, Общесыртовское месторождения). Разработка месторождений велась посредством добычи горючего сланца с последующей его переработкой. Пиковый уровень добычи в СССР достигал 36 млн. тонн горючего сланца в год. Значительная часть добычи приходилась на Эстонскую ССР. Добыча и переработка горючего сланца продолжается в Эстонии и по сей день. В России же большая часть сланцевых шахт закрылась ввиду экономической неэффективности.

На сегодняшний день ex-situ process , т.е. добыча сланцевой породы для извлечения из нее углеводородного сырья является низкоэффективной. Основные перспективы связаны с in-situ process , т.е. добычей сланцевой нефти непосредственно из пласта (либо сразу, если это достаточно легкая нефть, либо после предварительного термического или химического воздействия на углеводородный и/или органический материал, содержащийся в пласте).

Вслед за успехами США в развитии технологий добычи сланцевого газа и успешной адаптации этих технологий для добычи нефти из плотных коллекторов в России также обращают все большее внимание на развитие соответствующих технологий. В настоящее время в России наиболее перспективной считается так называемая Баженовская свита в Западной Сибири. Эти отложения покрывают площадь в 2,3 млн км2, что примерно соответствует площади американского штата Техас и Мексиканского залива вместе взятых. И это в 80 раз больше площади месторождения Баккен, с которым в США связывают огромные перспективы. Баженовскую формацию в перспективе планирует разрабатывать компания Роснефть совместно с американской ExxonMobil и норвежской Statoil.

Сланцевая нефть - один из важнейших «резервов» для дальнейшего развития топливно-энергетического комплекса.

На сегодняшний день технологии добычи сланцевой нефти все еще находятся в начальной стадии развития. Себестоимость получаемого сырья хотя и имеет тенденцию к снижению, но, тем не менее, значительно выше себестоимости добычи традиционной нефти. Поэтому сланцевая нефть остается пока скорее перспективным резервом на будущее и вряд ли значительно повлияет на существующий рынок нефти. Такой же «революции», какая случилась на газовом рынке в связи с развитием добычи сланцевого газа, на рынке нефти ждать не приходится.

Из геологического словаря:
Горючие сланцы – осадочная порода, глинистая, известковистая, кремнистая, тонкослоистая, при выветривании листоватая или массивная, содержащая органическое вещество (кероген) в количестве от 10-15 до 60-80%. Горючая часть сланцев сапропелевая или гумусово-сапропелевая. Органическое вещество равномерно распределено в обычно преобладающей пелитовой, реже раковинно-детритовой минеральной массе.

В последние 10 лет устоявшуюся мировую систему добычи углеводородов буквально взорвало появление новых технологий разработки месторождений сланцевой нефти и газа. В средствах массовой информации возникло новое понятие: сланцевая революция . Родиной этой революции стали Соединённые Штаты Америки , и именно там мы видим самые впечатляющие её результаты. Сланцевая нефть и сланцевый газ в США позволили этой стране обогнать Россию по общему объёму добычи углеводородов, снизить стоимость топлива внутри страны и стать экспортёром газа и нефти.

Огромные запасы нефтяных сланцев разведаны во многих странах мира, и их разработка может совершенно изменить мировую карту добычи энергоносителей.

Богатейшие в мире запасы сланцевой нефти находятся в России (месторождения Баженовская свита и Ачимовская свита в западной Сибири ).

США обладают вторым по величине разведанным запасом нефтяных сланцев. Большие залежи сланцевой нефти и ещё больше - сланцевого газа обнаружены в Китае . Очень перспективной считается Аргентинская формация Vaca Muerta oil field. Нефтяные сланцы только этого месторождения в 8 раз увеличивают запасы нефти в Южной Америке.

Распределение самых больших в мире запасов сланцевой нефти (по состоянию на 2013 год) представлено в следующей таблице:

В таблице использована общепринятая единица измерения нефтедобычи – американский нефтяной баррель, содержащий примерно 159 литров.

Сланцевая нефть: технология добычи

Месторождения сланцевой нефти известны ещё с XIX века. Однако попытки их промышленной разработки долгое время были бесплодны. Вертикальные нефтяные скважины, через которые ведется добыча из обычных месторождений нефти, на сланцах не давали экономически оправданного дебита (поступления нефти). Дело в том, что сланцевые нефтяные залежи сильно отличаются от обычных.

Оба вида нефтяных запасов образуются из органических остатков.

Однако традиционные нефтяные месторождения возникают в случае, если рядом с нефтеносными пластами есть коллекторы – хорошо проницаемые для нефти породы, через которые нефть может двигаться. Такой коллектор должен быть прикрыт «покрышкой» – плохо проницаемым пластом породы. Тогда под покрышкой и образуется традиционная нефтяная залежь. Но в таких месторождениях сосредоточена совсем небольшая часть общих запасов нефти на Земле – по разным оценкам, всего от 1 до 3 процентов. Гораздо более значительные запасы нефти сосредоточены в низкопроницаемых сланцевых породах. Но извлечь оттуда нефть долгое время не удавалось.

Прорыв наступил, когда американцу Джорджу Митчеллу удалось применить сочетание двух технологий добычи – горизонтальное (или наклонное) бурение и гидравлический разрыв пласта породы (фрекинг).

Суть технологии такова. Сначала бурят вертикальную скважину, пока она не достигнет слоя нефтяных сланцев. В этом слое направление бурения меняется на горизонтальное, что создаёт горизонтальный участок скважины. Затем в скважину под большим давлением закачивают водный раствор специальных химических реагентов вместе с песком. Происходит гидравлический разрыв: жидкость под давлением разрывает нефтеносный пласт. За счёт образовавшихся при разрыве трещин создаётся искусственный проницаемый коллектор. Чтобы трещин было больше, процесс проводят в несколько стадий. По этим трещинам заключённые в породе нефть и природный газ начинают стекать в скважину. А песок не даёт трещинам снова сомкнуться.

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.

А нужна ли человечеству нефть такой ценой?

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.

Сланцевая революция: надежды и разочарования

Единственная страна, в которой сланцевая революция действительно состоялась – это США . В 2002 году впервые была применена технология фрекинга при горизонтальном бурении, после чего объёмы добычи сланцевой нефти и газа в США резко пошли вверх.

В 2009 году по добыче природного газа США обогнали Россию, а по объёмам добычи нефти приблизились к Саудовской Аравии – мировому лидеру по её экспорту.

Впервые за 40 лет США начали экспорт энергоносителей. Однако после осеннего падения цен на нефть стало очевидно, что американские компании по разработке нефтяных сланцев ожидают большие трудности. Часть компаний может вообще уйти с рынка.

Экономические трудности связаны с высокой себестоимостью получения сланцевой нефти. Сланцевая скважина сразу после проведения гидроразрыва начинает давать промышленную отдачу - дебит. Но очень быстро этот процесс заканчивается – часто скважина на сланцах истощается в течение года. Иногда удаётся выкачивать нефть два-три года, но после года эксплуатации добыча падает в лучшем случае на 40 процентов. Кроме того, нефть удаётся извлечь из сланцевого месторождения далеко не полностью (процент извлечения гораздо ниже, чем для обычных месторождений). Поэтому приходится бурить новые и новые скважины, а это стоит больших денег (средние затраты - 8,5 млн. долларов на одну скважину). Для примера приведём данные за 2012 год: США пробурили за этот год 45468 скважин, а все остальные страны мира (за исключением Канады) – всего 3921. Увеличивает себестоимость и тот факт, что сланцевая нефть почти всегда содержит растворённый природный газ. Из-за этого необходима её добавочная обработка перед транспортировкой. В противном случае нефть становится взрывоопасна (и уже известны случаи взрыва цистерн со сланцевой нефтью).

В последнее время часть экспертов начала говорить об искусственном занижении себестоимости добычи сланцевой нефти американскими компаниями. Цель – раздувание сланцевого бума для увеличения государственной поддержки и объёма кредитования иностранными кредиторами. Занижение себестоимости и большие различия параметров сланцевых месторождений привели к тому, что большинство прогнозов о развитии добычи сланцевой нефти в других странах оказались ошибочными.

Соединённые Штаты интенсивно продвигали идею разработки сланцевой нефти в Европе. Считалось, что в результате Европа может получить независимость от российских поставок газа. Самые большие запасы сланцевой нефти в Европе разведаны в Польше, поэтому там и начали пробные бурения, вложив около миллиарда долларов. Было пробурено 69 скважин, но для промышленной добычи ни одна скважина оказалась не пригодна.

Довольно большие запасы сланцевых углеводородов обнаружены на Украине . Однако все разведанные месторождения находятся в районе Донбасса .

Планировать там какие-либо работы в свете событий последнего года ни одна компания не берётся. Грандиозные планы добычи сланцевого газа были у Китая. Но и там в последние время они были сильно скорректированы в сторону уменьшения из-за нерешённой проблемы дефицита воды, которая в Китае стоит весьма остро.

Перспективы и прогнозы

Кроме высокой себестоимости, одним из главных ограничений на увеличение добычи сланцевой нефти является большой расход пресной воды . В настоящее время недостаток пресной воды становится проблемой всей планеты. По этой причине сланцевая нефть остаётся недоступной во многих странах, где разведаны её значительные запасы. Китай, Иордания, Монголия, Израиль из-за нехватки воды не могут приступить к разработкам своей сланцевой нефти.

Но есть надежда на решение проблемы: Израиль приступил к разработке безводной технологии добычи сланцевой нефти.

В случае успеха (по прогнозу результаты работ будут известны к 2020 году) будут сняты и все экологические ограничения. Новая технология может стать более экономичной, чем традиционная добыча нефти и газа. Тогда будет возможен новый всемирный сланцевый бум .

В настоящее время себестоимость добычи сланцевой нефти в несколько раз больше, чем у обычной нефти. Страны Персидского залива готовы к дальнейшему понижению цен вплоть до 40 долларов за баррель. С такими ценами сланцевая нефть не может конкурировать.

• По сведениям на апрель 2015 года, впервые за последнее десятилетие в США прекратился рост добычи сланцевой нефти, а на некоторых месторождениях добыча даже снизилась.
• С конца 2014 года в США уменьшилась и интенсивность горизонтального бурения.

Можно сказать, что в настоящий момент сланцевая нефть проигрывает войну традиционным месторождениям. Однако появление новых технологий может всё изменить.

Современную жизнь невозможно представить без таких важных ресурсов, как нефть и газ. Для человечества они играют важнейшую роль. Энергия расходуется на отопление жилища и приготовление пищи. В давние времена основными источниками энергии были труд людей и домашнего скота, а для обогрева жилища и приготовления еды использовали древесину. Постепенно ручной труд заменялся машинами, а древесина - углем. Но сейчас в топливно-энергетической промышленности нефть и газ вытеснили традиционные уголь и древесину. Кроме того, широко используются продукты бензин, керосин, мазут.

По мнению ученых, запасы нефти огромны, но невозобновляемы. На смену обычной нефти на рынках сбыта и в отраслях экономики большинства стран приходит так называемая сланцевая нефть. Что же это такое и чем она так «необычна»?

Энергоресурсы, их роль в современном мире

Газ - один из важнейших энергоресурсов. По его добыче лидирующими странами являются США (более 20% от мирового запаса) и Россия (более 17%).

Газ широко применяется в промышленности и в быту. Основные преимущества газа:

1. При полном сгорании он не оставляет после себя золу.
2. Легкость в разжигании и регулировке величины пламени.
3. Благодаря развитой системе транспортировки, потребитель получает топливо в кратчайшие сроки.
4. Применение газа в отопительной системе позволяет существенно снизить расходы по оплате коммунальных услуг.
5. Современные газовые котлы позволяют оставлять помещение на долгое время, сохраняя тепло.
6. При горении в окружающую среду выделяется очень мало вредных веществ по сравнению с дровами, углем, нефтью.

Газ применяется во многих отраслях промышленности. В металлургии и машиностроении энергоресурс используется как топливо для воздухонагревателей, доменных печей. Это увеличивает производительность оборудования и улучшает качество выпускаемой продукции.

На автомобилях газ прекрасно заменяет бензин. Это существенно снижает расходы на топливо, многократно уменьшает выбросы вредных веществ в атмосферу.

Ведущей ролью в экономике большинства развитых и развивающихся стран является добыча нефти. «Черное золото», как ее называют, залегает в основном на глубине 3-5 км. По своему составу это маслянистая горючая жидкость. В природном виде нефть не применяется из-за повышенной взрыво- и пожароопасности. Поэтому первым делом ее отправляют на

Лидирующая страна по запасам и добыче нефти - это Венесуэла (более 17% от мирового запаса). Уступают ей Саудовская Аравия (около 16%) и Канада (10%). Россия в этом списке занимает 6-е место (6%).

Продукты переработки нефти и их применение:

1. Керосин - авиационное и автомобильное топливо. Помимо этого, огромной популярностью пользуются керосиновые лампы.
2. Автомобильный бензин.
3. Мазут - используется как
4. Битум и гудрон - основное направление применения - дорожные работы. При соединении гравия и песка получается асфальт.
5. Углеводороды-сырье для получения пластмассы, резины и т. д.

«Нетрадиционная» нефть

Особое место в разработке энергоресурсов занимает добыча сланцевой нефти. В чем ее особенность? Сланцевая нефть - это нефть, добываемая из горючих сланцев с помощью термических процессов:

1. Пиролиза - нагревания пласта при температуре до 900 градусов Цельсия.
2. Гидрирования - присоединения водорода к органическому соединению. Реакция протекает при температуре около 400 градусов Цельсия и применяется катализатор (медь, никель, платина).
3. Термического воздействия - нагревания пласта до 80 градусов Цельсия и дальнейшее его отстаивание, что позволяет сравнительно быстро получить желаемую смолу.

Запасы сланцевой нефти были обнаружены еще в позапрошлом веке. Но предпринятые попытки их разработки оканчивались неудачей. Дело в том, что в месторождениях обычной нефти чистый процент «черного золота» колеблется всего лишь от 1 до 3. Самые богатые залежи расположены в сланцевых породах. Добыть это сокровище гораздо сложнее, чем «обычную» нефть. Прорыв в добыче сланцевой нефти свершился тогда, когда было предпринято горизонтальное бурение (для справки - при добыче нефти ранее в основном применяли вертикальное бурение).

Сланцевая нефть - это самостоятельный вид топлива, но также используются продукты ее переработки. Применяются во всех как и обычная нефть.

Нефтяной прогресс

Сланцевая нефть в мире произвела настоящую революцию. Основная страна, где достигаются огромные объемы ее добычи - это США. Второе место занимает Россия. Бразилия, Австралия, Марокко - эти государства также могут похвастаться большими запасами горючих сланцев. Ее называют «нетрадиционной нефтью» и часто возникает вопрос о том, как добывают сланцевую нефть, в чем ее «нетрадиционность».

Способы добычи «необычной» нефти:

1. Непосредственно из пласта. Технология добычи сланцевой нефти заключается в том, что пробуриваются горизонтальные скважины и закачивается в них огромное количество воды с примесью песка и химических составляющих. Таким образом создается (фрекинг). Из образовавшихся трещин нефть стекает в специальные резервуары. Песок используется как связующее звено: он не дает трещинам закрыться.
2. Добыча из керогена. Этот способ намного сложнее, так как кероген содержится непосредственно в горючих сланцах и получить его можно только с помощью термической обработки. Технология такова: пласт нагревают до определенной температуры, при помощи агента вытесняется нужное вещество и поднимается на поверхность, а породу охлаждают. Затем процесс повторяют.

Особенности добычи

Сланцевая нефть - это прорыв в нефтегазовой промышленности, но вместе с тем добыча обусловлена высокой себестоимостью. На данный момент основной способ добычи - это гидроразрыв пласта. Преимущества данного метода:

1. В сложных условиях залегания пласта (напластования и т.д.) бурение вертикальными (традиционными) скважинами опасно сдвигами трещин в стороны. В таком случае целесообразно применение горизонтальных скважин.
2. При создается гораздо меньшее давление на горные породы, чем вертикальными скважинами. Образовавшаяся трещина при помощи специальных технологий будет сохранять свою форму и направление, что даст возможность получить гораздо больше нефти.

Основные недостатки:

1. Раствор, который используется для разрыва нефтеносного пласта, содержит огромное количество вредных веществ, несущих вред человеку и окружающей среде.
2. Применяемая в данном методе вода существенно сокращает ее запас в мире. Для некоторых стран это становится угрозой мирового масштаба.

Последствия добычи сланцевой нефти

При разработке месторождений «необыкновенной» нефти способом бурения горизонтальными скважинами с последующим разрывом пласта возникают необратимые последствия в экологической обстановке. Основные проблемы, возникающие при добыче нефти:

1. При переработке сланцев выделяется огромное количество углекислого газа в атмосферу. Вследствие этого - парниковый эффект, изменение климата.
2. Бурение скважин и последующее их взрывание приводит к разрушению земной коры, землетрясениям в местах добычи.
3. Применяемые химические растворы отравляют почву. Есть большая вероятность того, что химические составляющие могут попасть в систему водоснабжения населенного пункта. Именно поэтому в некоторых странах (Франция, Швейцария и т.д.) данный метод запрещен.
4. Необходимы огромные запасы пресной воды при разработке месторождений, которой на планете становится все меньше.

Запасы «необыкновенного черного золота» в России

Как говорилось выше, основная часть добычи сланцев приходится на США. Но самыми большими запасами обладает Россия (более 20% мировых запасов). По запасам сланцевого занимает почетное 9-е место, уступая Китаю.

Сланцевая нефть в России не пользуется такой популярностью, как, например, в США, несмотря на огромные залежи. Одно из основных месторождений находится в районе Сибири (Баженовская свита), но, по оценкам геологов, есть недостаточно данных для разработки этого огромного месторождения.

Добыча сланцевой нефти в России не ведется из-за ее высокой себестоимости, да и большой необходимости в этом нет. Достаточно запасов обычной нефти, которых хватит еще на несколько десятилетий при условиях соблюдения нескольких факторов:

1. Точная оценка запасов месторождения.
2. При разработке залежей применять такую технологию добычи, при которой наиболее полно извлекается ископаемое.
3. Геологическая разведка использует современные методы и технологии для точной оценки запасов и мест их залегания.

Опыт других стран

В Китае сланцевая нефть - это, несомненно, перспективный энергоресурс. Основные запасы месторождения находятся там, где остро встает проблема нехватки воды. Тогда был успешно применен метод экстрагирования нефтяных и газовых запасов двуокисью углерода. Процесс протекает при низких температурах (до 40 градусов Цельсия). Такой способ применим для переработки сырья с невысоким содержанием углеводородов.

Австралия на данный момент имеет более 100 месторождений нефти, которые с успехом разрабатываются и, по оценкам ученых, запасов хватит еще на несколько десятилетий, а то и больше.

Другие способы добычи: преимущества, недостатки

Сланцевая нефть - это альтернатива «обычной» нефти. Запасы «необыкновенного черного золота», по подсчетам ученых, гораздо больше запасов «традиционной» нефти. Но себестоимость добычи достаточно высока. Чтобы приступить к разработке месторождения, нужны точные данные геологоразведки.

При разработке месторождения встает вопрос о снижении потребления воды при применении метода разрыва пласта. Канадскими учеными была разработана технология безводного разрыва пласта. Для этого вместо воды в пласт закачивается сжиженный пропан в виде густого геля. Преимущество его состоит в том, что внутри пласта он полностью растворяется и на поверхность выходит вместе с добытым газом. Такой способ наиболее экономичен и позволяет значительно снизить воздействие на окружающую среду и на человека. Основной недостаток - повышенная взрывоопасность.

Еще один метод безводного разрыва - это использование пены. Трещина наполняется гелевым раствором с азотом или углекислым газом. Образовавшаяся пена выдавливает раствор из пласта и позволяет получить большое содержание углеводородов.

Применение безводного разрыва пласта - это огромный скачок в решении проблемы нехватки пресной воды. Кроме того, данные методы наименее опасны для окружающей среды, что является немаловажным фактором.

Но для применения того или иного способа необходимы точные данные о месте залегания пласта, его строении. При помощи компьютерного моделирования можно отследить возможные последствия при использовании данных методов и при необходимости скорректировать данные.

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».

Сланцевую или нетрадиционную нефть добывают из горючих сланцев с помощью специальных химических реакций (пиролиза, термического растворения или гидрирования), преобразующих твердые органические материалы, содержащие кероген, в синтетическую или .

Иногда сланцевой называют традиционную легкую нефть, добываемую из сланцев или прилегающих к ним коллекторов без использования пиролиза и других химических преобразований. Чтобы подчеркнуть ее отличие от нефти, получаемой из керогенов, МЭА (IEA) рекомендует пользоваться названием «light tight oil» или LTO. World Energy Council предпочитает наименование – «tight oil».

Начиная с 2010 г., США постоянно увеличивали добычу LTO. В 2011 году ее производство достигло 1,0 млн bbl в день, в 2012 – 2,0 млн, в 2013 – 3,0 млн, и к началу 2014 года превысило 3,5 млн, что соответствовало 4,3% от добычи всей нефти.

Нужно понимать, что «tight oil» не является керогеновой нефтью, то есть при ее добыче не используются химико-термические преобразования керогена, без которых получить «настоящую» сланцевую нефть невозможно.

Нетрадиционная нефть используется так же, как и традиционная – сжигается в виде топлива или направляется для переработки на НПЗ с целью получения различных углеводородных продуктов.

Технология добычи сланцевой нефти

Технология добычи сланцевой нефти определяется тем, является ли она LTO или керогеновой. Но в любом случае, ее извлечение из нефтеносных пластов представляет собой гораздо более сложную задачу, чем добыча традиционной нефти.

Нефть LTO находится в низкопроницаемых коллекторах, расположенных на глубине 2000-3000 м. Для ее добычи применяется не только обычное вертикальное, но и горизонтальное бурение.

В общем виде процесс добычи LTO выглядит следующим образом:

• Бурится вертикальная скважина.
• Достигнув необходимой глубины в 2-3 км, бур разворачивается и двигается горизонтально поверхности земли.
• Затем осуществляется гидроразрыв, в результате которого в нефтеносном пласту образуются трещины, по которым нефть поступает в скважину.

Состав нефти «tight oil», добываемой из низкопроницаемых коллекторов, сходен с традиционными маркам. Основные разведанные запасы такой нефти в США располагаются в Eagle Ford и Bakken. Именно с них и началась сланцевая революция, горькие плоды которой пожинают сегодня добытчики традиционной нефти.

Добыча керогеновой нефти еще сложнее, чем LTO. Керогены – это органические материалы, располагающиеся в горючих сланцах и представляющие собой одну из начальных форм нефти. Согласно господствующей теории образования углеводородов, органика (растения, морские организмы) под действием высоких температур и давлений превращается сначала в кероген, а уж потом в углеводороды привычных нам форм – нефть, битум, газ.

Такая технология добычи требует большого количества энергии, что делает инвестиции в керогеновую сланцевую нефть очень высокими в сравнении с обычной нефтью. Кроме этого, керогеновая нефтедобыча имеет нежелательный побочный эффект – выделение большого количества метана и реагенты, остающиеся в глубине земли и оказывающие отрицательное воздействие на экологию.

«Газпром нефть» – первая российская компания, осуществившая полный цикл добычи сланцевой нефти

Компания «Газпром нефть» первой осуществила полный цикл добычи сланцевой нефти в России по применяемой в мире технологии. Работы проводились с целью изучения возможности добывать нетрадиционную нефть в условиях Сибири, отработки и усовершенствования технологий.

Для поддержания непрерывности добычи нефти необходимо проводить большую подготовительную и изыскательскую работу. А с учетом того, что традиционная нефть рано или поздно иссякнет, акцент по добыче придется переносить на нефть нетрадиционную. Что касается России, то баженовская свита, в которой находятся основные запасы российской сланцевой нефти, станет тем местом, где ее добыча в будущем будет осуществляться в промышленном масштабе.

Справка. Баженовская свита

Баженовской свитой называют породы в Западной Сибири, лежащие на глубине 2000-3000 м. и имеющие толщину 10…100 м. Ее площадь составляет примерно 1 млн км2. По наиболее оптимистичным прогнозам, баженовская свита хранит в себе 100-160 млрд. тонн нефти.

Что касается стратегии «Газпром нефти», то она предусматривает добычу нетрадиционной нефти в не столь уж далеком будущем. Сегодня компанией реализуются проекты по оценке ее запасов и отработке возможных способов добычи.

Опытно-исследовательские работы проводились на Красноленинском месторождении, входящем в баженовскую свиту. Специалистами «Газпромнефть-Хантос» на глубине 2300 м были выполнены горизонтальные скважины протяженностью в 1 км и произведен 9-стадийный ГРП. В результате нефтяники смогли получить фонтанирующий приток сланцевой нефти с дебитом не менее 45 тонн/сут.

В планировании работ и обработке их результатов принимали участие специалисты НТЦ «Газпром нефти». Большой объем накопленной информации о фактических параметрах залежей сланцевой нефти позволил им создать геомеханическую и геологическую модели нефтеносных пластов, которые использовались при планировании буровых работ. При реализации проекта были опробованы различные технологии, повышающие эффективность добычи нетрадиционной нефти. В качестве закрепляющего агента, в частности, использовался эластичный цемент. Его отличие от обычного состоит в том, что он хорошо сохраняет свои закрепляющие способности при многократных нагрузках, качественно и надежно изолируя трещины. Использовался также способ МГРП с высокоскоростной закачкой жидкостей. В отличие от стандартного ГРП, он позволяет создать вместо одной целую сеть трещин, охватывающих протяженную зону нефтеносного пласта.

Опробовалась технология гибридного гидроразрыва, при котором используется комбинация обладающих разными свойствами жидкостей, позволяющих повысить эффективность их закачки в пласт. С целью изучения эффективности закрепления скважин различными способами использовались разные технологии – сначала применялась обычная вода, а в дальнейшем – вязкие гели. Разделение стадий производилось с помощью метода Plug&Perf (разбуриваемые пробки).

В рамках изучения и усовершенствования технологии добычи было выполнено закачивание с цементированием хвостовика.

Одним из способов повышения эффективности является снижение трения между проппантом и стенками скважины. Технология Slick Water, что в переводе означает «скользкая вода», предполагает использование для этого специальных добавок, свойства которых также были исследованы во время выполнения проекта.

ГРП – единичный гидравлический разрыв пласта – способ получения сланцевой нефти, заключающийся в закачивании в пласт смеси жидкости с расклинивающим (закрепляющим) компонентом – проппантом. В результате гидроразрыва в пластах образуются и фиксируются трещины, по которым нефть начинает поступать в скважину. В отличие от единичного ГРП многостадийный гидравлический разрыв (МГРП) позволяет осуществить в одной скважине сразу несколько гидроразрывов, вследствие чего многократно возрастает протяженность рабочей зоны пласта.

Итоги работы

В течение 2015-2016 гг. в пальяновской зоне были пробурены две 1000-метровые горизонтальные скважины с эффективностью проходки более 90%. При работе с ними были опробованы считающиеся наиболее современными методы ГРП. С учетом того, что Россия в настоящее время испытывает известные ограничения во внешнеэкономическом сотрудничестве с компаниями, обладающими самыми современными технологиями добычи сланцевой нефти, полученные результаты можно назвать очень успешными.

Результаты работ подтверждают перспективность добычи нетрадиционной нефти в месторождениях баженовской свиты. По мнению 1-го замгендиректора «Газпром нефти» Вадима Яковлева, работы по изучению перспективы добычи российской нетрадиционной нефти можно считать большим шагом вперед.

Сланцевая нефть в США

Надежды на то, что американские компании, добывающие сланцевую нефть, не возвратятся к ее добыче при уровне в $50 за bbl, пока не оправдываются. Стоило цене нефти приблизиться к этой черте, как около 70 буровых установок в США вернулись этим летом в работу, сообщила WSJ. Это тотчас отразилось на ценах. С более чем $50, зафиксированных в июне, они упали до $40 в августе. Правда, после этого цены снова поднялись до $46-48, но их высокая волатильность не позволяет надеяться на постоянный и длительный рост.

Неприятным фактом для добытчиков традиционной нефти является и то, что запасы «черного золота» в нефтехранилищах США достигли 520 млн bbl. А это на 14% выше, чем годом ранее.

Небольшим утешением является прогноз Moody’s, согласно которому должна варьироваться в среднесрочной перспективе в пределах $40–60 за bbl. Но есть опасность, что рынок будет не в состоянии «переварить» избыток нефти, который создается возобновившими работу компаниями. В связи с чем аналитики выражают обеспокоенность слишком быстрым возобновлением добычи сланцевой нефти. По мнению Дэниеля Катценберга (Robert W. Baird & Co), преждевременная активность добытчиков сланцевой нефти способна остановить рост цен.

Портфельный управляющий Дарвей Кунг из DECSF прогнозирует, что при плохом развитии ситуации цена может упасть до $35 за bbl. А Майк Келли (SGS) опасается, что рост цены выше $55/bbl явится поворотным моментом, при котором за бурение примутся все.

Но есть и более оптимистичные для добытчиков традиционной нефти высказывания. По мнению Виталия Крюкова, главы Small Letters, решения Pioneer Natural и Devon Energy не ухудшат положение российских производителей, поскольку их доля на рынке США невелика, и заметного эффекта от их действий не будет. Но если Chevron и ExxonMobil поступят аналогичным образом, тогда стоимость нефти может действительно обрушиться.

Падение нефтяных цен, имевшее место в конце 2014 года, было вызвано фундаментальными факторами, основным из которых была активность добытчиков «сланца» в США. Сегодня рынок больше учитывает общую конъюнктуру – ставку ФРС, динамику сырьевых площадок, доходность по ключевым показателям. Таково мнение Дениса Борисова, директора центра EY, которое отчасти подтверждается августовским ростом цен, происходившим на фоне возросшей активности добытчиков сланцевой нефти и увеличивающихся запасах в государствах ОЭСР. До сих пор неизвестно, при какой точно цене добыча сланцевой нефти является безубыточной. Если таковой окажутся $50/bbl, то при их превышении добыча сланцевой нефти в США должна показывать стабильный рост. И тогда это действительно окажет большое давление на цены, завершает свою мысль Борисов.

Что ожидает нефтяной рынок в будущем?

Запасы сланцевой нефти на планете оцениваются в более чем 20 трлн. тонн, что означает двенадцатикратное превышение запасов традиционной нефти. Этого огромного количество должно хватить нам примерно на три столетия. Правда, нужно учитывать, что достоверность этих прогнозов невелика, не все страны обладают даже приблизительной информацией об имеющихся у них запасах углеводородов.

Себестоимость добычи нетрадиционной нефти пока значительно выше, чем традиционной. Самые продвинутые технологии, которыми обладают США, делают рентабельной добычу при цене $50/bbl. Если цена длительное время находится ниже $40, нефтедобывающие компании оказываются вынужденными прекращать работу и замораживать скважины. С традиционной нефтью картина совершенно иная. Себестоимость российской составляет $15, нефти, добываемой Саудовской Аравией, и того меньше – всего $6.

Добыча сланцевой нефти и постоянное снижение ее себестоимости серьезно омрачает перспективы стран-добытчиков традиционной нефти, к которым относится и Россия. Аналитики нефтяного рынка ожидают дальнейшего роста добычи традиционной нефти как одного из инструментов борьбы с конкурентами-сланцевиками. Первым шагом на этом пути, как известно, стали предпринятые в 2014 году попытки Саудовской Аравии повлиять на нефтяные цены путем увеличения добычи. Пока конкурентная борьба компаний, добывающих традиционную и сланцевую нефть, оборачивается потерями для тех и других.

Перспективы добычи сланцевой нефти в РФ

Имеются данные о том, что российские запасы сланцевой нефти могут составлять 75 млрд bbl. И это в одной только баженовской свите. Но проблема в том, что у России отсутствуют технологии их недорогой добычи. В настоящее время нефть, которую могут добывать отечественные нефтяные компании из сланцев, будет стоить не менее $70. Это значительно превышает нижний порог себестоимости американской нефти – $50.