Какво е шистов петрол: видове, методи за добив, ключови факти. Добив на шистов нефт и газ – унищожаване на природата

Шистовият петрол е енергийният ресурс на бъдещето, всеки е чувал тази интерпретация. Така е? Каква е тази алтернатива на традиционното масло и какви са рисковете от неговото производство? Ние ще разкажем.

"Шистово злато"
Запасите от нефтени шисти, от които днес се добиват шистов нефт и газ, са се образували преди около 450 милиона години на дъното на праисторическото море от минерални и органични части (кероген). Последното, което също често се нарича "прото-масло", образувано от останки от растения и живи организми. Минералът, който може да бъде получен в резултат на разработването на неговото находище, също зависи от неговия „изходен материал“. По този начин керогенът от типове I и II, състоящ се от останки от протозойни водорасли или смес от сухоземни и морски растения, когато се нагрява, образува течни въглеводороди - смола, подобна по състав на петролните въглеводороди. Наричат ​​го шистов петрол. А от тип III, възникнал от дървесни видове от земен произход, се получават газообразни въглеводороди - шистов газ. Има порядък повече петролни шисти, отколкото откритите находища на традиционен нефт. Според настоящите оценки общият обем на шистовите запаси е около 650 трлн. тона, от които можете да получите до 26 трилиона. тона шистов петрол. Това е 13 пъти повече от конвенционалните петролни запаси. При сегашното ниво на потребление това количество ще е достатъчно за още 300 години непрекъснато производство. Но не всичко е толкова просто. Според Shell разработката е икономически осъществима само в най-богатите шистови находища, със съдържание на нефт от 90 литра на тон шисти и дебелина на резервоара най-малко 30 метра. Само една трета от световните запаси отговарят на тези критерии. Повечето от тях, според анализатора Г. Бирг - около 70% (24,7 трилиона тона шистов петрол) се намират в САЩ. Това са такива големи находища като Bakken в Северна и Южна Дакота, Eagle Fort в Тексас и Bone Spring в Ню Мексико. Тяхното развитие породи общото вълнение на 21 век, известно като „шистовата революция“. Русия, според Бирг, заема солидно второ място - у нас около 7% от запасите на шистов петрол. По принцип това са находища от Баженовската свита - находища в Западен Сибир. В същото време, според Администрацията за енергийна информация на САЩ (EIA), руските запаси са най-перспективни поради условията на добив.

Минен
Днес шистовият петрол се произвежда по два основни начина. Първият, който по едно време беше активно развит в СССР, е извличането на шисти през мина и последващата му обработка в специални инсталации-реактори, по време на които самото шистово масло се извлича от скалата. Този метод не е популярен сред минните компании поради високата си цена - цената на барел петрол на изхода е 75-90 долара (по цени от 2005 г.). Вторият начин е извличането на шистов петрол директно от резервоара. Обикновено за това се използва технология за фракинг или хидравлично разбиване. В изрязан хоризонтален кладенец се изпомпва „разбиваща течност“ (обикновено или вода, или хелий, или киселина с примес на химикали), която при високо налягане разрушава шистовата формация, образувайки пукнатини в нея и „измива“ масло от там в по-удобни резервоари за производство. Към днешна дата този метод се счита за най-печеливш. Изгодно е при минимална цена на петрола - 50-60 долара за барел. Но той все още не може да се конкурира с традиционния метод за производство на петрол: нито по отношение на евтиността, нито по отношение на безопасността. При сегашното ниво на развитие на технологиите и двата метода могат да доведат до екологична катастрофа. В първия случай, по време на обработката на нефтени шисти, огромно количество въглероден диоксид CO2 се отделя в атмосферата, което е изпълнено с повишен парников ефект, глобално затопляне, топене на ледници и озонови дупки в атмосферата. Използването му все още остава неразгадана мистерия за учените. Освен това преработката на шисти изисква огромни количества вода и произвежда много отпадъци - около 700 кг на два барела петрол.

Fracking: нова заплаха за околната среда
Fracking създава още по-големи рискове за околната среда. Ярък индикатор е фактът, че в някои страни (Франция, Румъния, България) той просто е забранен. Основната опасност за околната среда се крие в голямото количество химикали, които се изпомпват под земята заедно с вода и пясък, за да се разруши формацията. Операцията по фракинг трябва да се повтаря в една област до 10 пъти годишно. През това време опасните вещества импрегнират скалата, което води до замърсяване не само на почвата, но и на подземните води. Следователно на местата, където се добиват шистови минерали, постоянно се наблюдава мор от животни, птици, риби и се откриват „метанови потоци“. Хората, които нямат късмета да живеят близо до полето, изпитват чести главоболия, загуба на съзнание, астма, отравяне и други негативни последици за здравето. Въпреки това, както показва практиката, водата, богата на нефт или газ, също не добавя здраве. Така че водата в районите на развитие на шисти понякога придобива характерен черен оттенък и способността да се възпламени. В някои региони на Съединените щати се появи дори собствено „местно“ забавление: запалване на вода, течаща от кран. Отравянето от околната среда не е единствената опасност от фракинга. Еколозите предупреждават, че геологично разкъсване, което нарушава структурата на земната кора, може да доведе до геоложки промени и големи земетресения в минните обекти.

В процес на разработка
Шистовият петрол може да доведе до истинска революция на петролния пазар и в световната икономика. В случай на по-нататъшно успешно развитие въпросът за алтернативната енергия и биогоривата ще изчезне от списъка на основните задачи на човечеството за още няколкостотин години. Така че, според експерти, шистовият петрол има огромен потенциал. Но ще бъде ли приложен? Заплахата за околната среда не е единствената причина, поради която повечето страни все още не са се възползвали от своите шистови запаси. Днес технологиите за тяхното развитие са в съвсем начален етап на развитие. Най-голям успех в тази област досега са постигнали само САЩ и Канада, но техните методи далеч не са подходящи за всички находища поради геоложки различия. Така че „шистовата революция“ не се очаква навсякъде в близко бъдеще. Производителите са спрени и от значително високата себестойност на продукцията, която, като се вземат предвид текущите цени на петрола, напълно превърна този бизнес в нерентабилен. И така, на 4 януари 2015 г. северноамериканската компания WBH Energy, специализирана в добива на шистов нефт и газ, подаде молба за банкрут. Както Ричард Луис, експерт в Schlumberger, голяма корпорация за услуги, правилно каза: „Шистовите игри все още са в експериментален етап на развитие.“

Съвременният живот не може да се представи без такива важни ресурси като нефт и газ. За човечеството те играят важна роля. Енергията се използва за отопление на дома и приготвяне на храна. В древността основните източници на енергия са били трудът на хората и добитъка, а дървата са били използвани за отопление на дома и приготвяне на храна. Постепенно ръчният труд е изместен от машинен, а дървото – от въглища. Но сега в горивната и енергийната промишленост нефтът и газът замениха традиционните въглища и дърва. В допълнение, бензин, керосин, мазутни продукти са широко използвани.

Според учените петролните запаси са огромни, но невъзобновими. Така нареченият шистов петрол измества обикновения петрол на пазарите и в секторите на икономиката на повечето страни. Какво е това и защо е толкова "необичайно"?

Енергийни ресурси, тяхната роля в съвременния свят

Газът е един от най-важните енергийни ресурси. По отношение на производството му водещи страни са САЩ (над 20% от световния резерв) и Русия (над 17%).

Газът се използва широко в промишлеността и в бита. Основните предимства на газа:

1. При пълно изгаряне не оставя пепел след себе си.
2. Лесно запалване и регулиране на размера на пламъка.
3. Благодарение на развитата транспортна система, потребителят получава гориво в най-кратки срокове.
4. Използването на газ в отоплителната система може значително да намали сметките за комунални услуги.
5. Модерните газови котли ви позволяват да напуснете стаята за дълго време, като поддържате топлина.
6. При горене в околната среда се отделят много малко вредни вещества в сравнение с дърва, въглища, петрол.

Газът се използва в много отрасли. В металургията и машиностроенето енергийните ресурси се използват като гориво за въздухонагреватели и доменни пещи. Това повишава производителността на оборудването и подобрява качеството на продуктите.

При автомобилите газта е чудесен заместител на бензина. Това значително намалява разходите за гориво, значително намалява емисиите на вредни вещества в атмосферата.

Водеща роля в икономиката на повечето развити и развиващи се страни има производството на петрол. „Черното злато“, както го наричат, лежи предимно на дълбочина 3-5 км. По своя състав това е маслена запалима течност. В естествен вид маслото не се използва поради повишената опасност от експлозия и пожар. Следователно, първото нещо, на което е изпратена

Водеща страна по запаси и производство на петрол е Венецуела (повече от 17% от световните запаси). Отстъпват му Саудитска Арабия (около 16%) и Канада (10%). Русия в този списък заема 6-то място (6%).

Продукти за рафиниране на нефт и тяхното приложение:

1. Керосинът е авиационно и автомобилно гориво. В допълнение, керосиновите лампи са много популярни.
2. Автомобилен бензин.
3. Мазут - използва се като
4. Битум и катран - основната посока на приложение - пътни работи. Когато се комбинират чакъл и пясък, се получава асфалт.
5. Въглеводородите са суровини за производството на пластмаси, каучук и др.

"Нетрадиционно" масло

Особено място в развитието на енергийните ресурси заема добивът на шистов петрол. Каква е неговата особеност? Шистовото масло е масло, извлечено от нефтени шисти чрез термични процеси:

1. Пиролиза - нагряване на образуванието при температури до 900 градуса по Целзий.
2. Хидрогениране - присъединяване на водород към органично съединение. Реакцията протича при температура около 400 градуса по Целзий и се използва катализатор (мед, никел, платина).
3. Термично въздействие - нагряване на образуванието до 80 градуса по Целзий и по-нататъшното му утаяване, което дава възможност за относително бързо получаване на желаната смола.

Запасите от шистов петрол са открити още през миналия век. Но направените опити за тяхното развитие завършиха с неуспех. Факт е, че в конвенционалните петролни полета нетният процент на "черното злато" варира само от 1 до 3. Най-богатите находища се намират в шистови скали. Извличането на това съкровище е много по-трудно от "обикновения" петрол. Пробивът в производството на шистов петрол е настъпил, когато са предприети хоризонтални сондажи (за справка, в производството на петрол в миналото се е използвало главно вертикално сондиране).

Шистовият петрол е самостоятелен вид гориво, но се използват и продукти от неговата преработка. Те се използват както във всички, така и в обикновеното масло.

Маслен напредък

Шистовият петрол революционизира света. Основната страна, в която се постигат огромни обеми от производството му, е САЩ. Второто място е заето от Русия. Бразилия, Австралия, Мароко - тези държави също могат да се похвалят с големи запаси от нефтени шисти. Нарича се "неконвенционален петрол" и често възниква въпросът как се добива шистовият петрол, какво го прави "неконвенционален".

Начини за извличане на "необичайно" масло:

1. Директно от слоя. Технологията за производство на шистов петрол е, че се пробиват хоризонтални кладенци и в тях се изпомпва огромно количество вода, смесена с пясък и химически компоненти. Ето как се създава (fracking). От образуваните пукнатини маслото се влива в специални резервоари. Пясъкът се използва като връзка: не позволява пукнатините да се затварят.
2. Екстракция от кероген. Този метод е много по-сложен, тъй като керогенът се съдържа директно в нефтените шисти и може да се получи само чрез топлинна обработка. Технологията е следната: резервоарът се нагрява до определена температура, с помощта на агент желаното вещество се измества и излиза на повърхността, а скалата се охлажда. След това процесът се повтаря.

Характеристики на копаене

Шистовият петрол е пробив в нефтената и газовата индустрия, но в същото време производството се движи от високи разходи. В момента основният метод на производство е хидравличното разбиване. Предимства на този метод:

1. При трудни условия на образуване (пластове и др.) Сондирането с вертикални (традиционни) кладенци е опасно поради изместване на пукнатините в страни. В този случай е препоръчително да използвате хоризонтални кладенци.
2. Когато създава много по-малко налягане върху скалите от вертикалните кладенци. Получената пукнатина ще запази формата и посоката си с помощта на специални технологии, което ще позволи да се получи много повече масло.

Основни недостатъци:

1. Разтворът, използван за разбиване на нефтения резервоар, съдържа огромно количество вредни вещества, които са вредни за хората и околната среда.
2. Водата, използвана при този метод, значително намалява предлагането й в света. За някои страни това се превръща в глобална заплаха.

Последици от производството на шистов нефт

При разработването на находища на "извънреден" нефт чрез сондиране с хоризонтални кладенци с последващо разбиване възникват необратими последици в екологичната ситуация. Основните проблеми, които възникват при производството на масло, са:

1. Преработката на нефтени шисти освобождава огромно количество въглероден диоксид в атмосферата. В резултат на това парниковият ефект, изменението на климата.
2. Пробиването на кладенци и последващото им взривяване води до разрушаване на земната кора, земетресения в минни райони.
3. Използваните химически разтвори отравят почвата. Има голяма вероятност химическите съставки да попаднат във водоснабдителната система на населеното място. Ето защо в някои страни (Франция, Швейцария и др.) този метод е забранен.
4. Необходими са огромни запаси от прясна вода за разработването на находища, които стават все по-малко на планетата.

Запаси от "необикновено черно злато" в Русия

Както бе споменато по-горе, по-голямата част от производството на шисти идва от Съединените щати. Но Русия има най-големите резерви (повече от 20% от световните резерви). По запаси от шисти той заема почетното 9-то място след Китай.

Шистовият петрол в Русия не е толкова популярен, колкото например в САЩ, въпреки огромните залежи. Едно от основните находища се намира в района на Сибир (Баженовска свита), но според геолозите няма достатъчно данни за разработването на това огромно находище.

Добивът на шистов петрол в Русия не се извършва поради високата му цена и няма голяма нужда от това. Има достатъчно запаси от конвенционален петрол, които ще стигнат за още няколко десетилетия, в зависимост от няколко фактора:

1. Точна оценка на находищните запаси.
2. При разработване на находища прилагайте такава технология на добив, при която минералът се извлича най-пълно.
3. Геоложките проучвания използват съвременни методи и технологии за точна оценка на запасите и тяхното местоположение.

Опитът на други страни

В Китай шистовият петрол несъмнено е обещаващ енергиен ресурс. Основните запаси на находището се намират там, където проблемът с недостига на вода е остър. Тогава успешно се прилага методът за добив на запаси от нефт и газ с въглероден диоксид. Процесът протича при ниски температури (до 40 градуса по Целзий). Този метод е приложим за преработка на суровини с ниско съдържание на въглеводороди.

Австралия в момента има повече от 100 петролни находища, които се разработват успешно и според учените запасите ще стигнат за още няколко десетилетия или дори повече.

Други методи за копаене: предимства, недостатъци

Шистовото масло е алтернатива на "обикновения" петрол. Запасите от „необикновено черно злато“, според учените, са много по-големи от запасите от „традиционен“ петрол. Но производствените разходи са доста високи. За да започне разработването на находище, са необходими точни данни за проучването.

При разработването на находище възниква въпросът за намаляване на потреблението на вода при прилагане на метода на фрактуриране. Канадски учени разработиха технология за безводно разбиване. За да направите това, вместо вода, в резервоара се изпомпва втечнен пропан под формата на гъст гел. Предимството му е, че се разтваря напълно в резервоара и излиза на повърхността заедно с произведения газ. Този метод е най-икономичният и може значително да намали въздействието върху околната среда и хората. Основният недостатък е повишената експлозивност.

Друг метод за безводно разбиване е използването на пяна. Пукнатината се запълва с разтвор на гел с азот или въглероден диоксид. Получената пяна изстисква разтвора от резервоара и ви позволява да получите високо съдържание на въглеводороди.

Прилагането на безводно разбиване е огромен скок напред в решаването на проблема с недостига на прясна вода. Освен това тези методи са най-малко опасни за околната среда, което е важен фактор.

Но за прилагането на един или друг метод са необходими точни данни за местоположението на образуванието, неговата структура. С помощта на компютърни симулации е възможно да се проследят възможните последствия от използването на тези методи и, ако е необходимо, да се коригират данните.

Една от най-важните тенденции, наблюдавани в момента в петролната индустрия, е спадът в производството на лек петрол и петрол със средна плътност. Намаляването на запасите от конвенционален петрол принуждава петролните компании да обръщат все повече внимание на алтернативните източници на въглеводороди. Един от тези източници, наред с естествения битум, са нефтени шисти. Техните налични обеми са с порядък по-големи от откритите петролни запаси.

Нефтоносните шисти са твърди каустобиолити и представляват органоминерални образувания, образувани във водни условия. Геолозите определят нефтените шисти като седиментни скали, съдържащи предимно водна органична материя (изчезнали морски и езерни животни, водорасли и др.), което ги прави подобни на петрола. Маслените шисти обикновено имат тънкослойна структура.

При нагряване на шисти без достъп на въздух се образуват течни и газообразни въглеводороди (20-70% от първоначалната маса). Течните въглеводороди са шистовото масло - смола, която е подобна по състав на петролните въглеводороди и всъщност може да се счита за нетрадиционен (шистов) нефт.

Според експертите общите запаси от нефтени шисти в света са около 650 трлн. т. От тях можете да получите до 26 трилиона. тона шистов петрол. По този начин, обемът на подобни на масло суровини, съдържащи се в шисти, и условно наречен шистов петрол, вероятно 13 пъти повече от конвенционалните петролни запаси. При сегашното ниво на потребление тези енергийни ресурси са повече от достатъчни за 300 години непрекъснато производство.

Но не всичко е толкова розово. Трябва да се отбележи, че запасите от шистов петрол, чийто добив е икономически оправдан, са много по-малки. Според Shell е икономически целесъобразно да се добиват само най-богатите находища, със съдържание на петрол от 90 литра на тон шисти. Освен това дебелината на продуктивната формация трябва да бъде най-малко 30 метра. Само една трета от запасите на шистов петрол са концентрирани в находища със съдържание на петрол от 90 или повече литра на тон. И не всички тези полета могат да се похвалят с дебелина на резервоара от 30 метра или повече.

Основните запаси от нефтени шисти са съсредоточени в САЩ – около 450 трлн. тона (24,7 трилиона тона шистов петрол). Значителни запаси от нефтени шисти са съсредоточени в Бразилия и Китай. Русия също има огромни запаси от нефтени шисти (около 7% от световните запаси).

Има два основни начина за получаване на необходимите суровини от нефтени шисти. Първият е извличането на шистова скала по открит или минен метод с последващата му обработка в специални реакторни инсталации, където шистите се подлагат на пиролиза без достъп на въздух, в резултат на което се отделя шистова смола от скалата. Този метод е активно разработен в СССР. Известни са и проекти за добив на шисти в провинция Фушун (Китай), в находището Ирати (Бразилия). Като цяло методът за добив на шисти с последващата му обработка е много скъп метод с висока цена на крайния продукт. Цената на барел петрол на добива се оказва 75-90 долара (по цени от 2005 г.).

Вторият начин е извличането на шистов петрол директно от резервоара. Методът включва пробиване на хоризонтални кладенци, последвано от многократно хидравлично разбиване. Често (макар и очевидно не винаги) е необходимо да се извърши термично или химическо нагряване на формацията. Очевидно е, че този вид производство е много по-трудно и по-скъпо от традиционното производство на петрол, независимо от напредъка на технологиите. Следователно цената на шистовото масло, по един или друг начин, ще бъде значително по-висока от традиционната. Според оценките на самите минни компании добивът на шистов петрол е рентабилен при минимално ниво на цените на петрола от $50-60 за барел.

И двата метода страдат от някои съществени недостатъци. Развитието на добива на нефтени шисти с последващата им обработка е до голяма степен ограничено от проблема с депонирането Голям бройвъглероден диоксид (CO 2), отделен по време на извличането на шистова смола от него. Проблемът с оползотворяването на CO 2 все още не е решен и изпускането му в атмосферата заплашва с мащабни екологични катастрофи. Решение на този проблем беше предложено наскоро от учени от Станфордския университет. Новата технология на EPICC, която съчетава генериране на електроенергия и улавяне на въглероден диоксид, може да направи достъпни вече затворени енергийни ресурси.

При извличането на шистов петрол директно от резервоара възниква друг проблем. Това е висок процент на спад в дебита на пробитите кладенци. В началния период кладенците се характеризират с много висок дебит поради хоризонтално завършване и множество хидравлични фрактури. След това (след около 400 дни работа) има рязък спад (до 80%) в обема на произведената продукция. За да се компенсира такъв рязък спад и да се изравни производственият профил, кладенците в шистовите находища се въвеждат на етапи.

Развитие на технологиите за производство на шистов нефт в САЩ

Най-успешният пример за успешното прилагане на технологиите за шистов добив е находището Bakken в Северна и Южна Дакота. Разработването на това находище създаде своеобразна еуфория на петролния пазар в Северна Америка. Ако преди 5 години добивът на шистов петрол в това находище е бил 60 000 барела на ден, днес той е 500 000. С напредването на проучвателните работи петролните запаси на находището се увеличиха от 150 милиона барела до 11 милиарда барела петрол.

Заедно с находището Bakken, шистов петрол се добива и в Eagle Ford в Тексас, Bone Springs в Ню Мексико и Three Forks в Северна Дакота.

Развитието на технологиите за производство на шистов газ и адаптирането им за производство на нефт от тесни резервоари позволи на САЩ да надценят възстановимите си петролни запаси. А с тях и перспективите за увеличаване на добива на нефт и намаляване на зависимостта от вносни въглеводороди. С помощта на технологиите за хоризонтално сондиране и хидравлично разбиване САЩ планират да удвоят производството на нефт от стегнати шистови скали до 2035 г.

Проверка на условията

Необходимо е да кажем няколко думи за концепцията шистов петрол. В Америка, където шистовият петрол започна да играе значителна роля в увеличаването на производството на петрол, този термин често се разбира като два вида петрол. Шистовото масло се нарича масло, получено от нефтени шисти, което по своите свойства (плътност, вискозитет) се различава значително от традиционното леко масло. В същото време често същият термин обозначава нефт, подобен по свойства на обикновения лек нефт, но съдържащ се в тесни, нископорести, нископропускливи резервоари (шисти). За да разделят тези два вида петрол (и двата се добиват от шисти), експертите използват два термина: шистов петрол– за шистов катран с висок вискозитет от нефтени шисти, изискващ допълнителна обработка за превръщането му в масло и тесно масло– за лек нефт, съдържащ се в резервоари с ниски резервоарни свойства.

Тъй като основната цел на тази статия е да покаже наличието на алтернативни източници на въглеводородни суровини, за простота и двата петрола тук се наричат ​​главно шистов петрол. Въпреки че за извличане шистов петролИ тесно маслонеобходими са различни технологии и подходи.

Нов живот за старите запаси?

В Русия отправна точка в развитието на нефтената шистова индустрия може да се счита за 1918 г., когато е приета резолюция за добива и преработката на нефтени шисти, организирани са систематично проучване, проучване на запасите и тяхното промишлено развитие. Най-активната шистова индустрия се развива през 1960-1990 г. През тези години се извършва активно разработване на находища в Балтийския и Волжкия басейн (Естонско, Ленинградско, Кашпирско, Общесиртовско). Разработването на находищата е извършено чрез извличане на нефтени шисти с последваща обработка. Пиковото ниво на производство в СССР достигна 36 милиона тона нефтени шисти годишно. Значителна част от производството падна на Естонската ССР. Добивът и преработката на нефтени шисти в Естония продължава и до днес. В Русия повечето от шистовите мини са затворени поради икономическа неефективност.

Към днешна дата ex-situ процес, т.е. добивът на шистова скала за извличане на въглеводороди от нея е неефективен. Основните перспективи са свързани с процес на място, т.е. извличане на шистов нефт директно от резервоара (незабавно, ако е сравнително лек нефт, или след предварителна термична или химическа обработка на въглеводорода и/или органичния материал, съдържащ се в резервоара).

След успеха на Съединените щати в разработването на технологии за шистов газ и успешното адаптиране на тези технологии за добив на нефт от тесни резервоари, Русия също обръща все повече внимание на развитието на свързани технологии. В момента така наречената Баженовска формация в Западен Сибир се счита за най-обещаваща в Русия. Тези находища покриват площ от 2,3 милиона km2, което е приблизително колкото размерите на американския щат Тексас и Мексиканския залив взети заедно. И това е 80 пъти по-голямо от площта на полето Bakken, което се свързва с големи перспективи в Съединените щати. В бъдеще формацията Баженов се планира да се разработва от Роснефт съвместно с американската ExxonMobil и норвежката Statoil.

Шистовият петрол е един от най-важните "резерви" за по-нататъшното развитие на горивно-енергийния комплекс.

Към днешна дата технологиите за производство на шистов петрол са все още в ранен етап на развитие. Цената на получената суровина, въпреки че има тенденция да намалява, все пак е значително по-висока от цената на конвенционалното производство на петрол. Следователно шистовият петрол остава по-скоро обещаващ резерв за бъдещето и е малко вероятно да повлияе значително на съществуващия пазар на петрол. Същата „революция“, която се случи на газовия пазар във връзка с развитието на добива на шистов газ, не може да се очаква на петролния пазар.

От геоложкия речник:
Нефтоносните шисти са утаечна скала, глинеста, варовикова, силикатна, тънкослойна, листна или масивна при изветряне, съдържаща органични вещества (кероген) в количество от 10-15 до 60-80%. Горимата част на шистите е сапропел или хумус-сапропел. Органичната материя е равномерно разпределена в обикновено преобладаващата пелитна, по-рядко черупково-детритна минерална маса.

А битуминозните пясъци се отнасят до трудни за възстановяване неконвенционални запаси от въглеводороди, към които петролните компании напоследък все повече се интересуват.

Поради „шистовия бум“ и огромното количество отразяване в пресата, свързано с него, има известно объркване по отношение на термините. Говорейки за шистов петрол, най-често имам предвид два вида ресурси наведнъж, които могат да бъдат получени от нефтени шисти. Въпреки това би било по-правилно да ги разделим. Така че първото нещо, което трябва да направите, е да разберете дефинициите.

Терминология

Плочи(shale, английски) са скали, чиято структура е наслояване от различни минерали.

нефтени шисти(маслени шисти, английски) са шисти, образувани главно във водни условия и съдържащи както образувано леко масло, така и водна органична материя - останки от морски и езерни организми и водорасли, които все още не са имали време да се превърнат в масло - керогенили " прото-масло».

Керогенът просто служи като суровина за получаване на самото „шистово масло“ (шистово масло или „шистово масло“). За целта нефтените шисти се подлагат на специална обработка - пиролиза, термично разтваряне и хидрогениране, в резултат на което се образуват течни и газообразни въглеводороди с добив 20 - 70% от теглото.

По този начин, шистов петроле вещество, близко по състав до традиционното масло, получен при определени условия от кероген, съдържащ се в нефтените шисти.

Този термин обаче често се използва (особено в САЩ) по отношение на традиционния лек петрол, извлечен от същите шистови образувания или други нископропускливи резервоари в близост до тях, без да се извършват процеси, които променят състава на произведеното вещество, което не е съвсем правилно.

За да се разграничи такова масло от автентичното шистово масло, Международна енергийна агенцияпрепоръчва използването на термина "леко херметично масло" (LTO, херметични резервоари за леко масло), а Световният енергиен съвет използва термина „нефт от плътни стени“.

Независимо от това, въпреки всички разлики между тези два вида суровини, както по отношение на състава, така и по отношение на технологиите за добив, и двете все още принадлежат към неконвенционалните ресурси, извлечени от нефтени шисти. Следователно, по-специално, оценката на запасите, дадена по-долу, агрегира цялото количество въглеводородни ресурси, които могат да бъдат получени от шистови скали.

световни резерви

Според експерти световните запаси от нефтени шисти са около 650 трлн. тона, от които около 26 трлн. тона шистов петрол. По този начин потенциалното количество такъв петрол в света е повече от 10 пъти по-голямо от запасите на конвенционален петрол. Трябва обаче да се има предвид, че запасите, чийто добив ще бъде икономически изгоден, са в пъти по-малко.

Да, компанията Royal Dutch Shellпубликува проучване, според което добивът е целесъобразен само в тези находища, където от един тон шистов петрол могат да се получат поне 90 литра шистов петрол. Според оценки само 30% от всички шисти отговарят на тези изисквания. В допълнение, дебелината на продуктивния слой трябва да бъде най-малко 30 метра, което допълнително намалява потенциалните запаси.

Според различни оценки около 70% от нефтените шисти са концентрирани в САЩ. Най-големите запаси на LTO в света са съсредоточени в известната формация Bakken. Освен това си струва да се отбележат полетата Eagle Fort (Тексас) и Bone Spring (Ню Мексико).

На второ място, но със значителна разлика, е Русия със 7% от световните резерви. Според Администрацията за енергийна информация на САЩ руските ресурси, поради условията на добив, са най-перспективни за разработка. Най-голямата част от нефтените шисти в Русия са съсредоточени в Баженовския набор от находища.

Методи за добив

В момента суровините от нефтени шисти се добиват по два основни начина:

1. Добивът на суровини за добив на кероген и последващото производство на шистово масло от него се извършва по минен (отворен) метод. Добитият по този начин нефтен шист се преработва в специални реакторни инсталации, които позволяват да се изолира същинското шистово масло. Въпреки това, поради високата цена на получените суровини, този метод не е много популярен сред миньорите.
2. Лекият нефт от тесни резервоари се произвежда директно от резервоара. Методът включва пробиване на хоризонтален кладенец, последвано от използване на технология за фракинг - хидравлично разбиване. Съгласно тази технология в кладенеца под високо налягане се изпомпва специална „разбиваща течност“, която води до разрушаване на шистовата формация и измиване на суровини от образуваните пукнатини. Към днешна дата този метод се счита за най-рентабилен, но все още не може да се конкурира с традиционните методи за добив на суров петрол.

Въздействие върху околната среда от производството на шистов петрол

И двата метода за добив на нефтени шисти имат сериозно отрицателно въздействие върху околната среда.

По този начин производството на шистово масло чрез термична обработка на кероген е свързано с отделянето на големи количества въглероден диоксид в атмосферата. Въпреки че са предложени решения на този проблем (например технологията за улавяне на CO 2 EPICC, представена от учени от Станфордския университет), няма значителен напредък по този въпрос.

Използването на хидравлично разбиване представлява още по-голяма заплаха за околната среда. По време на процеса на фракинг в кладенеца се изпомпват огромно количество химикали. Поради факта, че тази операция трябва да се повтаря няколко пъти в годината, вредните вещества импрегнират скалата толкова много, че замърсяват не само почвата, но и подземните води. Това от своя страна води до смърт на животни, птици и риби и има отрицателно въздействие върху здравето на хората, живеещи наблизо.

Заслужава да се отбележи, че в някои страни, например Франция, Румъния, България, фракингът е напълно забранен.

перспективи

Рисковете за околната среда не са единствената причина, която спира държавите да развиват шистов добив. Факт е, че съществуващите технологии са в много начален етап на развитие. Само САЩ и Канада са постигнали най-голям успех в това отношение, но поради геоложки различия използваните от тях методи не могат да бъдат приложени във всички области.

Освен това има определен праг на рентабилност за разработването на шистови скали, което е особено важно да се вземе предвид при настоящата нестабилност на цените на петрола.

Въпреки това, в случай на технологичен пробив, шистовият петрол може значително да разклати както петролния пазар, така и световната икономика като цяло, а освен това ще забави развитието на алтернативната енергия. Според експерти шистовият петрол има огромен потенциал. Остава въпросът дали може да се осъществи.

През последните 10 години създадената глобална система за производство на въглеводороди беше буквално взривена от появата на новтехнологии за разработване на находища на шистов нефт и газ. В медиите се появи нова концепция: шистова революция. Родното място на тази революция беше САЩ, и именно там виждаме най-впечатляващите му резултати. Шистовият петрол и шистовият газ в Съединените щати позволиха на тази страна да изпревари Русия по отношение на общото производство на въглеводороди, да намали цената на горивото в страната и да стане износител на газ и нефт.

Огромни запаси от нефтени шисти са проучени в много страни по света и тяхното развитие може напълно да промени световната карта на производството на енергия.

Най-богатите залежи на шистов петрол в света се намират в Русия(Място на раждане Баженовска сюитаИ Ачимовска формация в Западен Сибир).

САЩимат вторите по големина доказани запаси от петролни шисти. Големи находища на шистов нефт и още повече шистов газ са открити в Китай. Аржентинското петролно поле Vaca Muerta се счита за много обещаващо. Само нефтени шисти от това поле в 8 пъти увеличи петролните запаси в Южна Америка.

Разпределението на най-големите запаси от шистов петрол в света (към 2013 г.) е представено в следната таблица:

В таблицата е използвана общоприетата мерна единица за добив на петрол - петролен барел на САЩ, съдържащ приблизително 159 литри.

Шистово масло: технология на производство

Находищата на шистов нефт са известни от 19 век. Опитите за тяхното индустриално развитие обаче дълго време бяха безплодни. Вертикалните нефтени кладенци, чрез които се извършва добив от конвенционални нефтени находища, върху шисти не дадоха икономически обоснован дебит (дебит на нефт). Факт е, че находищата на шистов нефт са много различни от обикновените.

И двата вида нефтени запаси се образуват от органични остатъци.

Традиционните нефтени полета обаче възникват, ако има такива колекционери- Скали, които са силно пропускливи за нефт, през които нефтът може да се движи. Такъв колектор трябва да бъде покрит "автомобилна гума"- слабо пропусклив скален пласт. След това под гумата се образува традиционно маслено отлагане. Но такива находища съдържат много малка част от общите запаси на нефт на Земята - според различни оценки, само от 1 до 3 процента. Много по-значителни петролни запаси са съсредоточени в слабопропускливи шистови скали. Но не беше възможно да се извлича петрол от там дълго време.

Пробивът идва, когато американецът Джордж Мичъл успява да приложи комбинация от две минни технологии – хоризонтално (или наклонено) сондиране и хидравлично разбиване (fracking).

Същността на технологията е следната. Най-напред се пробива вертикален кладенец, докато се стигне до пласта от нефтени шисти. В този слой посоката на пробиване се променя на хоризонтална, което създава хоризонтален участък на кладенеца. След това воден разтвор на специални химикали се изпомпва в кладенеца под високо налягане заедно с пясък. Получава се хидравлично разбиване: течността под налягане разрушава нефтения резервоар. Поради пукнатините, образувани при разкъсването, се създава изкуствен водопропусклив резервоар. За да има повече пукнатини, процесът се извършва на няколко етапа. През тези пукнатини нефтът и природният газ, уловени в скалата, започват да се вливат в кладенеца. А пясъкът не позволява на пукнатините да се затворят отново.

Защо Грийнпийс е против производството на шистов газ и нефт?

Доклад със същото заглавие излезе от световноизвестната екологична организация Грийнпийс. 10 юни 2014 г. Грийнпийс не се противопоставя на производството на шистов петрол само по себе си. Грийнпийс обяви опасност за околната среда фракинг. Установените въздействия върху околната среда на фракинга повдигат въпроси.

Има ли нужда човечеството от петрол на тази цена?

Когато шистовият нефт се произвежда в търговски мащаб, милиони тонове воден разтвор на химикали се изпомпват в кладенеца за хидравлично разбиване. Този разтвор съдържа огромно количество вещества, опасни за хората (до 700 имена). Налице са:

• канцерогени, които причиняват рак
• мутагени, причиняващи непредвидими генни мутации
• вещества, вредни за ендокринната система на човека
• вещества, които човешкото тяло не може да елиминира по естествен път

След изпомпване под земята разтворът е допълнително замърсен с отровен за хората метан и радиоактивни вещества от скали. И сега тази смъртоносна смес започва да се просмуква на повърхността на земята заедно с метана, който не може да бъде изпомпван през кладенеца. По пътя разтворът преминава през водоносни хоризонти, отравяйки водата. В Съединените щати след шистовата революция питейната вода от чешмата може да бъде запалена в обекти за производство на нефт - толкова е смесена с метан. Поради отравяне с метан и други токсични вещества, жителите на такива райони губят здравето си.

В допълнение, процесът на фракинг изразходва огромно количество прясна вода. Но проблемът с недостига на питейна вода става все по-остър всяка година. И не само в Азия и Африка – в най-богатия американски щат Калифорния има реална заплаха от налагане на ограничения върху потреблението на вода. Естествено, местните жители на райони, където се извършва или планира производство на шистов нефт и газ, протестират срещу използването на технологията за фракинг. Правителствата на някои страни (Холандия, Франция, България) са издали закони за пълна забрана на тази технология.

Шистовата революция: надежди и разочарования

Единствената държава, в която наистина се състоя шистовата революция, е САЩ. През 2002 г. за първи път беше приложена технологията за фракинг на хоризонтални сондажи, след което обемът на добив на шистов нефт и газ в САЩ рязко нарасна.

През 2009 г. САЩ изпревариха Русия по производство на природен газ, а по производство на петрол се доближиха до Саудитска Арабия, световен лидер в износа му.

За първи път от 40 години САЩ започнаха да изнасят енергия. След спада на цените на петрола през есента обаче стана ясно, че американските шистови компании ще се сблъскат с големи трудности. Някои компании може да напуснат пазара напълно.

Икономически трудности, свързани с висока ценаполучаване на шистов петрол. Шистов кладенец веднага след хидравличното разбиване започва да дава търговска възвръщаемост - дебит. Но този процес завършва много бързо - често кладенец върху шисти се изчерпва в рамките на една година. Понякога е възможно да се изпомпва петрол в продължение на две или три години, но след една година работа производството спада в най-добрия случай с 40 процента. В допълнение, нефтът може да бъде извлечен от шистово находище далеч не напълно (процентът на извличане е много по-нисък, отколкото при конвенционалните находища). Ето защо е необходимо да се пробиват нови и нови кладенци, а това струва много пари (средни разходи - 8,5 милионадолара за кладенец). Например, нека вземем данните за 2012 г.: САЩ са пробили 45468 кладенци през тази година, а всички други страни по света (с изключение на Канада) - само 3921. Фактът, че шистовият петрол почти винаги съдържа разтворен природен газ, също увеличава цена. Поради това се нуждае от допълнителна обработка преди транспортиране. В противен случай петролът става експлозивен (и вече са известни случаи на експлозии на резервоари с шистов петрол).

Напоследък някои експерти започнаха да говорят за изкуственото подценяване на разходите за добив на шистов петрол от американските компании. Целта е да се раздуе шистовият бум, за да се увеличи държавната подкрепа и кредитирането на чуждестранни кредитори. Подценяването на разходите и големите разлики в параметрите на шистовите находища доведоха до факта, че повечето прогнози за развитието на производството на шистов петрол в други страни се оказаха погрешни.

Съединените щати активно насърчават идеята за разработване на шистов петрол в Европа. Смяташе се, че в резултат на това Европа може да получи независимост от доставките на руски газ. В Полша са проучени най-големите запаси от шистов петрол в Европа, поради което там започват пробни сондажи, като са инвестирани около милиард долара. Беше пробит 69 кладенци, но нито един кладенец не беше подходящ за промишлено производство.

Доста големи запаси от шистови въглеводороди са открити в Украйна. Всички проучени находища обаче се намират в района Донбас.

Нито една компания не се ангажира да планира работа там в светлината на събитията от последната година. Китай имаше грандиозни планове за добив на шистов газ. Но и там през последните години те бяха силно коригирани надолу поради нерешения проблем с недостига на вода, който е много остър в Китай.

Перспективи и прогнози

В допълнение към високата цена, едно от основните ограничения за увеличаване на производството на шистов петрол е високото потребление прясна вода. В момента липсата на прясна вода се превръща в проблем за цялата планета. Поради тази причина шистовият петрол остава недостъпен в много страни, където са проучени значителни запаси. Китай, Йордания, Монголия, Израелпоради липса на вода те не могат да започнат да разработват своя шистов нефт.

Но има надежда за решение на проблема: Израел започна да разработва безводна технология за добив на шистов петрол.

В случай на успех (според прогнозата, резултатите от работата ще бъдат известни до 2020 година) и всички екологични ограничения ще бъдат премахнати. Новата технология може да стане по-икономична от конвенционалното производство на нефт и газ. След това нов свят шистов бум.

В момента разходите за производство на шистов петрол са няколко пъти по-високи от тези на конвенционалния петрол. Страните от Персийския залив са готови за по-нататъшно намаляване на цените до 40 долара за барел. При такива цени шистовият петрол не може да се конкурира.

• От април 2015 г., за първи път през последното десетилетие, растежът на добива на шистов петрол в САЩ спря, а производството дори намаля в някои находища.
• От края на 2014 г. интензивността на хоризонталните сондажи е намаляла и в САЩ.

Можем да кажем, че в момента шистовият петрол губи войната с традиционните находища. Появата на нови технологии обаче може да промени всичко.