Технология бурения на сланцевую нефть. Сланцевая нефть – что это? Технология сланцевой нефтедобычи

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:

При полном сгорании он не оставляет после себя золу.
Легкость в разжигании и регулировке величины пламени.
Благодаря развитой системе транспортировки, потребитель получает топливо в кратчайшие сроки.
Применение газа в отопительной системе позволяет существенно снизить расходы по оплате коммунальных услуг.
Современные газовые котлы позволяют оставлять помещение на долгое время, сохраняя тепло.
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:

Керосин - авиационное и автомобильное топливо. Помимо этого, огромной популярностью пользуются керосиновые лампы.
Автомобильный бензин.
Мазут - используется как
Битум и гудрон - основное направление применения - дорожные работы. При соединении гравия и песка получается асфальт.
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:

Пиролиза - нагревания пласта при температуре до 900 градусов Цельсия.
Гидрирования - присоединения водорода к органическому соединению. Реакция протекает при температуре около 400 градусов Цельсия и применяется катализатор (медь, никель, платина).
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:

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.
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:

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.
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:

Раствор, который используется для разрыва нефтеносного пласта, содержит огромное количество вредных веществ, несущих вред человеку и окружающей среде.
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:

При переработке сланцев выделяется огромное количество углекислого газа в атмосферу. Вследствие этого - парниковый эффект, изменение климата.
Бурение скважин и последующее их взрывание приводит к разрушению земной коры, землетрясениям в местах добычи.
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.
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:

Точная оценка запасов месторождения.
При разработке залежей применять такую технологию добычи, при которой наиболее полно извлекается ископаемое.
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.

В его составе преобладает такой углеводород, как метан. Лидером в области добычи этого газа была и остается Америка. Сегодня мы с вами подробнее узнаем, что такое сланцевый газ, а также познакомимся с историей, технологией и перспективами его добычи.

Терминология

Многие задаются вопросом: «В чем отличие сланцевого газа и природного газа?» На самом деле этот вопрос некорректен. Дело в том, что сланцевый газ тоже является природным, так как добывается из недр земли. Поэтому правильнее сказать, что голубое топливо бывает традиционным и сланцевым. Разница между двумя видами состоит в способе их добычи и составе. Традиционный газ добывают в основном из газовых залежей или же особых участков нефтяных месторождений, которые называют газовыми шапками. Он может состоять из разных газов (метана, этана, пропана или бутана) в различных пропорциях. Преобладающим углеводородом, как правило, выступает метан. А что такое сланцевый газ? Этот вид горючего добывают из газоносных осадочных пород, представленных главным образом сланцами. Доля метана (CH4) в нем гораздо выше, чем в традиционном голубом топливе. Вот и вся разница.

История

Первая коммерческая скважина по добыче газа из сланцевых пластов была пробурена в 1821 году во Фредонии (США) Уильямом Хартом. Масштабная добыча сланцевого природного газа (СПГ) в Америке была инициирована Томом Уордом и Джорджем Митчеллом. В 2002 году в Техасе компания Devon Energy впервые использовала наклонно-направленное бурение в комбинации с многостадийным подрывом пласта. Объемы извлечения сланцевого газа в США стали резко расти. СМИ стали называть этот процесс «газовой революцией». В результате в 2009 году Америка стала мировым лидером по добыче газа (745,3 млрд м 3). При этом на нетрадиционные источники (сланцевые и угольные пласты) приходилось 40 % добычи. Вскоре весь миру узнал о том, что такое сланцевый газ.

В 2010 году крупнейшие топливные компании с разных уголков планеты вложили в общей сложности 21 миллиард долларов в активы, связанные с добыванием газа из сланцев. Когда процесс начал набирать крупных оборотов, цена сланцевого газа в Америке стала стремительно падать. К началу 2012-го она была ниже, чем себестоимость добычи СПГ. В результате крупнейшая компания в этой сфере - Chesapeake Energy сократила производство на 8 %, а объем капитальных вложений - на 70 %.

В конце 2012 года газ в Америке стал стоить даже дешевле, чем в России. Лидеры отрасли стали массово сокращать добычу из-за финансовых трудностей. А компания Chesapeake Energy и вовсе оказалась на грани банкротства.

Как добывают сланцевый газ?

Затраты на поиск месторождений СПГ в значительной степени превышают затраты на проведение аналогичных работ с традиционным «голубым топливом». Из-за большой глубины залегания многие привычные методы исследования здесь оказываются неэффективными.

В целом разведка сланцевого природного газа происходит в три этапа:

Бурение скважины, в которой производится гидроразрыв.
Выкачивание пробной партии газа и ее анализ, направленный на поиск подходящей технологии добычи.
Опытным путем определяется продуктивность той или иной скважины.

Так как СПГ залегает в породе, обладающей низкой пористостью, его извлечение традиционными способами не представляется возможным.

Добыча сланцевого газа производится с использованием сразу трех технологий: это наклонно-горизонтальное бурение, многостадийный подрыв пласта и сейсмическое моделирование. Иногда второй метод заменяют более дорогим безводным пропановым фрекингом. Так как концентрация сланцевого газа невелика (0,2-0,3 млрд м 3 /км 2), для добычи значительных объемов необходимо покрыть скважинами большие площади земли.

Гидроразрыв производится следующим образом. К залежам газа прокладываются трубы. По ним в недра земли закачивается вода, реагенты (загустители, кислоты, ингибиторы коррозии, биоциды и многое другое), а также специальные гранулы (керамика, сталь, песок или пластик) диаметром до 1,5 миллиметров. В результате химической реакции, возникающей при смешивании всех реагентов, получается тот самый гидроразрыв. Из-за него в породе возникает огромное количество трещин, которые перекрываются гранулами и уже не могут сойтись. Осталось лишь выкачать воду (она фильтруется и применяется повторно) и газ, метан в котором является преобладающим углеводородом.

Перспективы

Запасы сланцевого газа оцениваются примерно в 200 трлн м 3 . Однако лишь малую часть из этих ресурсов можно извлечь. На сегодняшний день СПГ является региональным фактором и оказывает влияние только на североамериканский рынок.

Среди факторов, положительно влияющих на перспективу добычи газа из сланцев, можно отметить:

Близость месторождений к возможным рынкам сбыта.
Внушительные запасы.
Заинтересованность ряда государств в снижении импорта топливно-энергетических ресурсов.

Вместе с тем у этого топлива есть и ряд недостатков:

Высокая по сравнению с традиционным газом себестоимость.
Непригодность к транспортировке на дальние дистанции.
Стремительная истощаемость месторождений.
Незначительная доля доказанных запасов в общем количестве.
Серьезные экологические риски от добычи.

Согласно оценке компании IHS CERA, в 2018 году добыча сланцевого газа может составить примерно 180 млрд м 3 .

Рассмотрим положение вещей в разных странах земного шара.

Америка

В 2007 году запасы природного сланцевого газа в США были оценены в 24 трлн м 3 , из которых технически извлекаемыми признали 3,6 трлн м 3 . В 2014 году, с учетом открытия новых месторождений, извлекаемые запасы оценивались в 4 трлн м 3 , а разведанные недоказанные - в 23 трлн. Ведущей Американской корпорацией по добыче этого полезного ископаемого стала фирма Chesapeake Energy. В 2009 году производство СПГ в США составило 14% от всего горючего газа, что привело к перераспределению мирового газового рынка и образованию избыточного предложения. К 2012 году в Америке было добыто 290 млрд м 3 сланцевого газа, что составило уже 40 % от общей выработки.

В результате пара новых терминалов для импорта сжиженных газов, построенная в Америке в дополнение к 10 работающим, создала избыток «голубого топлива». В 2010 году некоторые терминалы даже пробовали наладить экспорт горючего. В частности, фирма Freeport LNG Development подписала контракт с Южной Кореей и Японией о поставке 2,2 млн м 3 СПГ в год.

По предположению Международного энергетического агентства, добыча сланцевого газа в Америке к 2030 году будет составлять порядка 150 млрд м 3 в год. Тривиальный расчет, произведенный в 2014 году, показывает, что доказанных извлекаемых запасов СПГ в США при добыче на таком же уровне, как в 2014 году (330 млрд кубометров), хватит на 12 лет. Недоказанных же запасов должно хватить на 70 лет. Крупнейшие американские месторождения сланцевого газа: Barnett, Haynesville, Marcellus, Eagle Ford, и Fayetteville.

Европа

В ряде государств Европы также обнаружены крупные месторождения сланцевого газа. Речь идет о Польше, Австрии, Англии, Германии, Венгрии, Швеции и Украине.

В начале 2010 года появилась информация об открытии значительных запасов СПГ в Польше. В мае того же года планировалось начать освоение месторождений. В 2011 году издание Stratfor (США) ответило, что полякам потребуется вложить десятки миллиардов долларов, чтобы создать инфраструктуру, необходимую для нормальной деятельности по добычи вывяленных запасов. Издание отметило, что на эту работу у Польши могут уйти года или даже десятилетия. В конце 2011-го компания ExxonMobil пробурила на территории Польши пару экспериментальных скважин, однако уже в следующем году проект был закрыт из-за нерентабельности.

В остальных же европейских государствах вопрос по выработке сланцевого газа находится еще на стадии разведки. Согласно прогнозу Международной энергетической ассоциации, к 2030 году добыча СПГ в Европе может достичь 15 млрд кубометров за год.

Россия

В марте 2010 года Комитетом по энергетике был проведен круглый стол, на котором поднималась тема перспективы освоения ресурсов СПГ. Участники мероприятия предложили Правительству организовать работы по: оценке газосланцевого потенциала РФ, изучению передовых технологий по добычи нетрадиционного газа, а также оценке проблем, которые могут возникнуть в связи с развитием сланцевой промышленности в США и вероятной ее организацией в ряде других государств.

Руководство Газпрома заявило, что в ближайшие десятилетия разработка сланцевых месторождений на территории РФ не планируется. Это заявление подкреплялось тем фактом, что традиционные резервы компании эффективнее в 10 раз, нежели разработка нетрадиционных месторождений. В этой связи в 2012 году Александр Медведев - заместитель председателя правления компании, отметил, что к вопросу добычи СПГ Газпром если и вернется, то лет через 50-70.

Многие председатели Газпрома и высокопоставленные чиновники не единожды заявляли что «сланцевая революция» является пиар-компанией, призванной подорвать авторитет России на международном топливном рынке. Сергей Шматко, министр энергетики РФ, в 2010 году заявил, что вокруг данного вопроса образовался «ненужный ажиотаж». По его мнению, развитие производства сланцевого газа в Америке не сможет повлиять на мировой энергобаланс.

Первым высокопоставленным лицом, высказавшим в 2010 году обратную позицию, стал Юрий Трутнев - министр природных ресурсов и экологии. Он заявил, что рост выработки СПГ может стать проблемой для Газпрома и РФ. В августе 2012-го заместитель министра экономического развития Андрей Клепач отметил, что ранее масштабы «сланцевой революции» в РФ были недооценены, и пришло время отнестись к ней со всей серьезностью. В октябре того же года с подобным заявлением выступил и Владимир Путин. В этой связи он поручил Министерству энергетики скорректировать план по развитию отрасли до 2030 года.

Ряд экспертов утверждает, что ожидающиеся в ближайшие несколько лет поставки сланцевого газа из Америки в Евразию не станут угрозой для экспорта российского газа, так как последний более конкурентоспособен ввиду куда более низких расходов на добычу и транспортировку. Тем не менее в 2012 году Олег Дерипаска, крупный российский бизнесмен, полагал, что у РФ осталось 3-4 «сытых года», после чего сланцевый газ и нефть смогут быть конкурентными в реалиях ВТО.

Академик РАН Анатолий Дмитриевской считает, что в РФ выработка СПГ целесообразна только для местных нужд, на территории, которая находится в значительном удалении от действующих газотранспортных магистралей. Там разведка и организация добычи нетрадиционного голубого топлива могут оказаться более целесообразными, нежели прокладывание газопровода.

Украина

В 2010 году в Украине лицензию на разведку сланцевых месторождений получили компании Shell и Exxon Mobil. В мае 2012 года были выявлены победители тендера на разработку Юзовской (восточная Украина) и Олесской (Западная Украина) газовых площадей. Первый участок достался компании Shell, а второй - Chevron. Предполагалось, что активная добыча на этих территориях начнется в 2018-2019 годах. 24 января 2013 года фирма Shell подписала с фирмой «Надра Юзовская» соглашение о разделе сланцевого газа, добытого на территории Харьковской, Донецкой и Луганской областей. При подписании присутствовал и президент Украины Виктор Янукович. Осенью 2015 года компания пробурила первую скважину в Харьковской области.

Практически сразу после подписания договора в указанных областях начались пикеты и акции, участники которых были против разработки сланцевого газа, а также против предоставления этой возможности зарубежным фирмам. В. Волошин, ректор Приазовского университета, заявил, что добыча СПГ может производиться без ущерба для окружающей среды, но необходимо провести дополнительные работы по поиску наиболее подходящей технологии добычи.

В 2014 году, когда на Юго-Востоке Украины начался вооруженный конфликт, фирма Chevron в одностороннем порядке расторгла заключенные ранее договоры, сетуя на неисполнение украинским правительством обязательств по подготовке нормативной базы. Компании Shell временно приостановила свою деятельность по разработке сланцевого газа на Донбассе из-за сложившихся событий, однако от контракта пока что не отказалась.

Другие страны

Мировые залежи сланца довольно велики. Они сосредоточены главным образом в таких странах, как Австралия, Индия, Китай и Канада. Из перечисленных государств, только Китай вплотную занялся разработкой сланцевых месторождений. Компании страны начали работать в этом направлении в 2012 году и поставили себе цель выйти к 2020 году на уровень 30 млрд м 3 газа в год. Таким образом страна смогла бы покрыть лишь 1 % от своих энергетических потребностей.

Запрет на добычу

Во Франции и Болгарии разработка сланцевых месторождений запрещена в связи с вероятностью нанесения ущерба окружающей среде. На этом же пути стоят Германия и некоторые штаты США.

Заключение

Сегодня мы с вами узнали, что такое сланцевый газ, а также познакомились с технологией его добычи и странами-фигурантами в этой отрасли. Напоследок стоит отметить, что СПГ является вполне перспективной альтернативой традиционному газу, однако на данный момент его выработка связана с рядом трудностей, которые не позволяют многим странам наладить процесс так, чтобы получаемый продукт был конкурентоспособным. Также мы с вами убедились, что вопрос об отличиях сланцевого газа и природного газа крайне некорректен.

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? Мы расскажем.

«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».

Многие люди ошибочно считают, что сланцевый газ является чуть ли не отдельным энергоносителем, но приставку «сланцевый» он получил лишь потому, что залегает в сланцевом слое осадочной породы, а по своему составу отличается от природного газа повышенным содержанием метана, углекислого газа, аммиака и сероводорода. Как же все-таки добывается этот источник топлива и чем технология его добычи отличается от традиционного газа?

Главное отличие - особенности его залегания. Традиционный газ добывается из пористых коллекторов, глубина залегания которых колеблется от 700 до 4000 метров. Из-за большого количества пор коллекторы имеют высокую проницаемость (около 25%) и голубое топливо легко выкачивать после того, как скважина будет пробурена.
Сланцевый газ в свою очередь залегает на глубине от 2500 до 5000 метров в породах с низкой пористостью (3–4%), поэтому его разведка обходится гораздо дороже, а технология добычи намного сложнее.

Краткий экскурс в историю

Впервые добывать газ из сланцевого слоя осадочной породы начали почти 200 лет назад. Это произошло в США в 1821 году. Этот вид топлива использовался и в СССР: после окончания Великой Отечественной Войны он добывался в Эстонии и поставлялся по газопроводу в Ленинград. Но вскоре советские власти, как и правительства многих других стран мира, поняли, что добыча и транспортировка сланцевого газа обходится значительно дороже традиционного природного, поэтому разработка месторождений была остановлена.
Вторую жизнь идея добычи сланцевого газа обрела в начале двухтысячных годов, когда стали активно применяться технологии горизонтального бурения и многостадийного гидроразрыва пласта, которые позволили значительно увеличить объемы добычи, снизив ее себестоимость.

Технология разведки

Поиск месторождений сланцевого газа требует гораздо больших затрат по сравнению с разработкой традиционного голубого топлива, а технология разведки пока далека от совершенства. Из-за большой глубины залегания многие традиционные методы исследования оказываются неэффективны.
Если смотреть упрощенно, разведка сланцевого газа происходит следующим образом:
в предполагаемом районе его залегания бурится скважина, в которой производится гидроразрыв;
полученный газ анализируется, и на основании результатов анализа определяются оборудование и технология, которые необходимо будет применять для его добычи;
продуктивность скважин определяется опытным путем, а не при помощи точных гидродинамических исследований, как при добыче обычного природного газа.

Мировая статистика запасов

Прогнозируемые запасы сланцевого газа составляют 760 триллионов кубометров, доказанные, по данным американского агентства EIA , - 187,5 триллионов кубометров. Для сравнения, мировые запасы газа, по мнению самого читаемого журнала в мире по нефтегазовой тематике Oil & Gas Journal , составляют чуть более 36 триллионов баррелей.
Крупнейшими месторождениями сланцевого газа обладают КРН - 19,3 % от мировых запасов, США - 13%, Аргентина - 11,7%, Мексика - 10,3%, ЮАР - 7,3%, Австралия - 6%, Канада - 5,9%. Эти оценки с течением времени могут кардинально измениться, ведь, как уже упоминалось, разведка запасов сланцевого газа только начинает развиваться и пока продуктивность скважин определяется только опытным путем.

Бурение и прокладка труб

Особенностью добычи сланцевого газа является технология горизонтального бурения. Ее суть заключается в том, что после того, как была пробурена одна вертикальная скважина до глубины залежей сланцевого газа, бур начинает идти горизонтально. Однако существует множество нюансов, которые необходимо соблюдать при бурении, например, необходимо следить, чтобы уровень наклона бура соответствовал углу наклона сланцевого пласта и т. д.
Добывающие компании вынуждены применять такую технологию, так как газ залегает на значительной глубине в изолированных карманах в очень небольших объемах. Срок эксплуатации скважин невелик - от 5 до 12 лет. Для справки, срок эксплуатации скважины природного газа - от 30 до 50 лет. На крупнейшем разрабатываемом месторождении СГ в мире - BarnettShale - количество скважин уже превысило 17 тысяч.
Горизонтальная длина скважины может достигать 12 километров (этот рекорд был установлен при бурении на Сахалине).
В пробуренную скважину устанавливаются стальные трубы в несколько слоев. В пространство между ними и почвой заливается цемент, чтобы изолировать газ и жидкости для гидроразрыва пласта от пластов почвы, в которых содержится вода.

Гидроразрыв

Поскольку сланцевый газ залегает в породе, имеющей низкую пористость, извлекать его традиционными методами невозможно. Именно поэтому для добычи сланцевого газа активно применяется технология гидравлического разрыва пласта (фрекинга). По трубам к залежам газа закачивается вода, химические реагенты (ингибаторы коррозии, загустители, кислоты, биоциды и множество других химических элементов, общее число которых может доходить до 90 наименований) и специальные гранулы диаметром 0,5–1,5 миллиметра, которые могут состоять из керамики, стали, пластика или песчинок. Вся эта смесь создает химическую реакцию, которая и приводит к гидроразрыву. В результате в породе, которая содержит газ, образуется множество мелких трещин, в которых застревают гранулы, чтобы трещины уже не могли сойтись. Затем вода откачивается назад (она фильтруется и повторно используется для нового ГРП), а сланцевый газ, благодаря перепаду давления, выкачивается через трубы на поверхность.

Жидкости для гидроразрыва

Основой жидкости для гидроразрыва является вода (98,5% от общего объема). Порядка 1% состава - «расклинивающий» трещины элемент (обычно им является песок). Оставшиеся 0,5% - химические соединения, воздействующие на водопроницаемость породы. Без них гидроразрыв просто невозможен.
В течение последних лет велось много споров о вреде для экологии жидкостей для ГРП. Поднятая шумиха привела к тому, что многие европейские страны (Франция, Болгария, Италия) запретили проводить на своей территории гидроразрывы, а в США законодатели вынудили компании, занимающиеся добычей сланцевого газа, публиковать информацию о составе жидкостей для ГРП.
Но технология гидроразрыва, а соответственно и жидкости для них, используются и при добыче обычного природного газа. Например, ее активно применяет компания «Роснефть» , производившая две тысячи гидроразрывов в год еще несколько лет назад.

Транспортировка и очистка

Доставлять сланцевый газ обычными способами до конечных потребителей невозможно, так как стандартные газопроводы рассчитаны на давление в 75 атмосфер. В сланцевом газе этот показатель гораздо ниже из-за повышенного содержания аммиака, сероводорода, азота и углекислого газа и при прокачке его через газопроводы для природного газа может произойти взрыв.
Существует два решения проблемы транспортировки: cтроить заводы по очистке, что позволит сделать состав сланцевого газа приближенным к природному и затем доставлять его по уже существующим газопроводам, или создавать отдельную инфраструктуру для транспортировки сланцевого газа.
Первый вариант требует значительных расходов и делает добычу сланцевого газа просто нерентабельной. А вот второй способ все более активно используется странами, добывающими сланцевое топливо. Причем все они предпочитает доставлять газ на небольшие расстояния потребителям, которые находятся недалеко от месторождения, что делает транспортировку сланцевого газа максимально дешевой.
Именно так поступают в США, где добытый газ транспортируется пока только по коротким локальным газопроводам низкого давления или закачивается в баллоны. Такой же политики придерживается и Китай, начавший строительство первого сланцевого газопровода в провинцию Юньнань, длина которого составляет всего 93 километра.Что касается транспортировки сланцевого газа на дальние расстояния, то при отсутствии разветвленной сети газопроводов наиболее перспективным способом на данный момент является его преобразование в специальных терминалах в сжиженный газ и отправка покупателям при помощи танкеров. По прибытии в пункт назначения продукт перекачивается в резервуары для хранения, а затем преобразуется обратно в газообразное состояние и доставляется по газопроводам конечным потребителям. В настоящий момент строительством подобных терминалов активно занимаются в США. Первый объект, через который будет производится экспорт топлива в страны Юго-Восточной Азии, планируется ввести в эксплуатацию уже в конце 2015 года. Ожидается, что все построенные к 2020 году терминалы позволят экспортировать 118 миллиардов кубометров сланцевого газа.

Главное ноу-хау современной добычи

Экологический вред от гидроразрыва можно свести к минимуму при помощи применения технологии пропанового фрекинга. От обычного гидроразрыва она отличается тем, что вместо воды и химикатов к местам залежей сланцевого газа закачивается пропан, который, в отличие от традиционных жидкостей для ГРП, не оседает в почве после гидроразрыва, а полностью испаряется, поэтому загрязнять землю или воду он никак не может.
Эта технология серьезно изменила отношение многих европейских стран, заботящихся о своей экологии, к проведению гидроразрывов. Британские власти уже сняли запрет на ГРП, другие страны ЕС только рассматривают эту возможность.
Правда, у пропанового фрекинга есть и существенный минус, перечеркивающий всю его хваленую экологичность. Применение этого метода обходится в полтора раза дороже обычного гидроразрыва. Поэтому использовать подобную технологию можно только на месторождениях, имеющих высокую рентабельность.

Добыча сланцевой нефти ведется из сланцевых месторождений, образовавшихся миллионы лет назад из остатков древней флоры и фауны. Эти месторождения пребывают в жидком или же твердом состоянии. В некоторых случаях, сланцевые породы могут отличатся низкой проницательностью и добываться шахтным способом, а после, перерабатываться на особых установках. Чаще всего, добыча сланцевой нефти производится при помощи бурения в пласте горизонтальных скважин, после которого производятся его многочисленные гидроразрывы. Но этот метод наносит огромный вред экологии.

На сегодняшний день известны два вида запасов сланцевой нефти. К первому виду относится обычная имеющая легкие фракции, которые располагаются в коллекторах с низкой проницаемостью. Основной метод их добычи – бурение горизонтальных скважин и последующий гидроразрыв пласта.

При втором способе добычи, сланцевая нефть извлекается из керогена, который находится в породах сланца. Кероген – вещество находящееся в процессе превращения в нефть, но еще не успевшее ее стать. Для ускорения процесса превращения, кероген подвергается термической обработки, которая разлагает его на составляющие. Процесс извлечения такой нефти является недешевым удовольствием. Так как требуется не только «нагреть» скважины, но еще создать вокруг них «замораживание».

Технология добычи сланцевой нефти

На сегодня, технология добычи сланцевой нефти оказывает очень негативное влияние на состояние окружающий среды. Это происходит из-за несовершенства технологии добычи которая включает в себя:

Бурение вертикальной скважины на расстоянии в 3-4 км;
После этого производится горизонтальное бурение;
После этого, в полость имеющуюся под землей закачивается особый раствор, который состоит из химикатов, воды и песка;
После этого, из-за действия этого раствора, возникает большое давление и в земле появляются трещины, по которым на поверхность поступает сланцевая нефть.

Загрязнение окружающий среды

Подобная технология носит название – гидравлический разрыв пласта. Она имеет большое число негативных последствий:

Для одной пробуренной скважины необходимо огромный объем воды, которого хватит для потребления в течении года тысячи человек.
Раствор закачиваемый в скважину насыщен огромным количеством вредных химических, радиоактивных веществ и нефтепродуктов.
Большая часть химических элементов при испарении образуют в воздухе вредные канцерогены.
Тяжелые металлы содержащиеся в закачиваемом под землю для гидравлического разрыва раствор, впоследствии остаются под землей, что вызывает огромный риск заражения воды предназначенной для питья.

Кроме того, вблизи от месторождений сланцевой нефти должны располагаться не только огромные запасы воды, но также – песка и химикатов. После отработки, остаются огромные объемы загрязненной воды, которая оказывает негативное влияние на состояние окружающий среды, так как она не подвергается утилизации.

Кроме того, организации проводящие добычу сланцевой нефти не разглашают перечень химических и радиоактивных веществ используемых для гидроразрыва.

Добыча сланцевой нефти несет за собой большое загрязнение грунтовых вод такими химическими веществами как бензол, толуол, этилбензол, мышьяк и т.д. Довольно часто для гидравлического разрыва применяется кислотно-соляной раствор, в состав которого входят полимеры. Для одного гидроразрыва требуется примерно 300 тонн химических веществ.

Также во время добычи сланцевой нефти происходит большая потеря метана, которая значительно усиливает парниковый эффект.

Добыча сланцевой нефти в мире

Именно эти негативные последствия, которые сопровождают извлечение на поверхность сланцевой нефти, послужили причиной того, что многие страны Европы, к примеру, Франция, Германия, Италия и другие, запретили разрабатывать на своей территории месторождения сланцевой нефти до того момента, пока не будут разработаны более совершенные способы ее добычи, не наносящие такого вреда экологии как те, которые применяются сейчас.

В России, разработка как сланцевой нефти, так и сланцевого газа не производится. Хотя иногда такой вопрос и поднимается. Наиболее активно он добывается американскими компаниями, как на территории США, так и в других странах. К примеру, такие восточноевропейские страны как Польша, Чехия, Украина, Румыния, проводят активную разведку сланцевых месторождений и планирует приступить или же уже приступили к добычи сланцевой нефти и газа, несмотря на непоправимый вред, который наносится окружающий среды.

Несмотря на активную добычу США сланцевой нефти, она пока не в состояние конкурировать с обычной нефтью, добываемой в России и ближневосточных странах.

Сланцевый газ в России пока не добывается, но время от времени этот вопрос обсуждается правительством. Активная добыча этого вида ископаемого идет в США, но пока в Европе он не составляет конкуренцию российскому природному газу.

Будьте в курсе всех важных событий United Traders - подписывайтесь на наш