Ce este uleiul de șist: tipuri, metode de extracție, fapte cheie. Extracția petrolului și gazelor de șist - distrugerea naturii

Uleiul de șist este resursa energetică a viitorului, toată lumea a auzit această interpretare. E chiar asa? Care este această alternativă la uleiul tradițional și care sunt riscurile producerii acestuia? Vom spune.

„Aur de șisturi”
Rezervele de șisturi bituminoase, din care astăzi se extrag petrol și gaze de șist, s-au format acum aproximativ 450 de milioane de ani pe fundul mării preistorice din părți minerale și organice (kerogen). Acesta din urmă, care este adesea denumit și „proto-ulei”, format din rămășițele de plante și organisme vii. Mineralul care poate fi obținut ca urmare a dezvoltării zăcământului său depinde și de „materialul sursă”. Astfel, kerogenul de tipurile I și II, constând din resturi de alge protozoare sau amestec de plante terestre și marine, când este încălzit, formează hidrocarburi lichide - o rășină asemănătoare ca compoziție cu hidrocarburile petroliere. Îi spun ulei de șist. Iar din tipul III, care a apărut din specii de arbori de origine terestră, se obțin hidrocarburi gazoase - gaz de șist. Există un ordin de mărime mai mult șisturi bituminoase decât zăcăminte deschise de petrol tradițional. Conform estimărilor actuale, volumul total al rezervelor de șist este de aproximativ 650 de trilioane. tone, din care puteți obține până la 26 de trilioane. tone de ulei de șist. Aceasta este de 13 ori mai mult decât rezervele convenționale de petrol. La nivelul actual de consum, această cantitate va fi suficientă pentru încă 300 de ani de producție continuă. Dar nu totul este atât de simplu. Potrivit Shell, dezvoltarea este fezabilă din punct de vedere economic doar în cele mai bogate zăcăminte de șist, cu un conținut de petrol de 90 de litri pe tonă de șist și o grosime a rezervorului de cel puțin 30 de metri. Doar o treime din rezervele lumii îndeplinesc aceste criterii. Majoritatea dintre ele, potrivit analistului G. Birg - aproximativ 70% (24,7 trilioane de tone de petrol de șist) sunt localizate în Statele Unite. Acestea sunt depozite atât de mari precum Bakken în Dakota de Nord și de Sud, Eagle Fort în Texas și Bone Spring în New Mexico. Dezvoltarea lor a dat naștere entuziasmului general al secolului 21, cunoscut sub numele de „revoluția șisturilor”. Rusia, potrivit lui Birg, ocupă un loc al doilea solid - în țara noastră aproximativ 7% din rezervele de petrol de șist. Practic, acestea sunt depozite ale suitei Bazhenovskaya - depozite din Siberia de Vest. În același timp, conform Administrației de Informații Energetice din SUA (EIA), rezervele Rusiei sunt cele mai promițătoare din cauza condițiilor de producție.

Minerit
Astăzi, uleiul de șist este produs în două moduri principale. Primul, care la un moment dat a fost dezvoltat activ în URSS, este extracția șisturilor printr-o mină și prelucrarea ulterioară a acestuia în instalații speciale-reactoare, în timpul cărora uleiul de șist însuși este extras din rocă. Această metodă nu este populară în rândul companiilor miniere din cauza costului său ridicat - costul unui baril de petrol la desfacere este de 75-90 de dolari (la prețurile din 2005). A doua modalitate este extragerea uleiului de șist direct din rezervor. De obicei, tehnologia de fracturare sau fracturare hidraulică este utilizată pentru aceasta. Un „fluid de fracturare” (de obicei fie apă, fie heliu, fie un acid cu un amestec de substanțe chimice) este pompat într-un puț orizontal tăiat, care, la presiune înaltă, distruge formarea șisturilor, formând fisuri în ea și „spălă” ulei de acolo în rezervoare mai convenabile pentru producție. Până în prezent, această metodă este considerată cea mai profitabilă. Este profitabil la costul minim al petrolului - 50-60 de dolari pe baril. Dar încă nu poate concura cu metoda tradițională de producere a petrolului: nici în ceea ce privește ieftinitatea, nici în ceea ce privește siguranța. Cu nivelul actual de dezvoltare a tehnologiei, ambele metode sunt capabile să ducă la un dezastru ecologic. În primul caz, în timpul procesării șisturilor bituminoase, o cantitate imensă de dioxid de carbon CO2 este eliberată în atmosferă, care este plină de efect de seră crescut, încălzire globală, topirea ghețarilor și găuri de ozon în atmosferă. Utilizarea sa rămâne încă un mister nerezolvat pentru oamenii de știință. În plus, prelucrarea șisturilor necesită cantități uriașe de apă și produce o mulțime de deșeuri - aproximativ 700 kg la doi barili de petrol.

Fracking: o nouă amenințare pentru mediu
Fracking-ul prezintă riscuri și mai mari pentru mediu. Un indicator clar este faptul că în unele țări (Franța, România, Bulgaria) este pur și simplu interzis. Principalul pericol pentru mediu constă în cantitatea mare de substanțe chimice care sunt pompate în subteran împreună cu apă și nisip pentru a fractura formațiunea. Operațiunea de fracturare trebuie repetată într-o zonă de până la 10 ori pe an. În acest timp, substanțele periculoase impregnează roca, ceea ce duce la contaminarea nu numai a solului, ci și a apelor subterane. Prin urmare, în locurile în care sunt extrase minerale de șist, se observă în mod constant o ciumă de animale, păsări, pești și se găsesc „curenți de metan”. Oamenii care nu au norocul să locuiască în apropierea câmpului suferă frecvent dureri de cap, pierderea conștienței, astm bronșic, otrăvire și alte efecte negative asupra sănătății. Cu toate acestea, după cum arată practica, nici apa bogată în petrol sau gaze nu adaugă sănătate. Deci, apa din zonele de dezvoltare a șisturilor capătă uneori o nuanță neagră caracteristică și capacitatea de a se aprinde. În unele regiuni ale Statelor Unite a apărut chiar și propria lor distracție „locală”: a da foc apei care curge de la robinet. Otrăvirea mediului nu este singurul pericol al fracking-ului. Ecologiștii avertizează că o ruptură geologică care perturbă structura scoarței terestre ar putea duce la schimbări geologice și la cutremure majore în siturile miniere.

In dezvoltare
Petrolul de șist poate duce la o adevărată revoluție pe piața petrolului și în economia globală. În cazul unei dezvoltări ulterioare cu succes, problema energiei alternative și a biocombustibililor va dispărea de pe lista sarcinilor principale ale omenirii pentru încă câteva sute de ani. Deci, potrivit experților, petrolul de șist are un potențial uriaș. Dar va fi implementat? Amenințarea pentru mediu nu este singurul motiv pentru care majoritatea țărilor nu și-au preluat încă rezervele de șist. Astăzi, tehnologiile pentru dezvoltarea lor se află în stadiul inițial de dezvoltare. Cel mai mare succes în acest domeniu l-au obținut până acum doar Statele Unite și Canada, dar metodele lor sunt departe de a fi potrivite pentru toate zăcămintele din cauza diferențelor geologice. Deci, „revoluția șisturilor” nu este așteptată peste tot în viitorul apropiat. Producătorii sunt opriți și de costul semnificativ ridicat de producție, care, ținând cont de prețurile actuale ale petrolului, a transformat complet această afacere într-una nerentabilă. Așa că, pe 4 ianuarie 2015, compania nord-americană WBH Energy, specializată în extracția petrolului și gazelor de șist, a dat faliment. După cum a spus pe bună dreptate Richard Lewis, expert la Schlumberger, o mare corporație de servicii: „Piesele de șistă sunt încă într-un stadiu experimental de dezvoltare”.

Viața modernă nu poate fi imaginată fără resurse atât de importante precum petrolul și gazele. Pentru umanitate, ele joacă un rol important. Energia este folosită pentru a încălzi casa și a găti alimente. În antichitate, principalele surse de energie erau munca oamenilor și a animalelor, iar lemnul era folosit pentru a încălzi locuința și a găti alimente. Treptat, munca manuală a fost înlocuită cu mașini, iar lemnul a fost înlocuit cu cărbune. Dar acum, în industria combustibilului și energiei, petrolul și gazele au înlocuit cărbunele și lemnul tradițional. În plus, benzina, kerosenul, produsele de păcură sunt utilizate pe scară largă.

Potrivit oamenilor de știință, rezervele de petrol sunt uriașe, dar neregenerabile. Așa-numitul petrol de șist înlocuiește petrolul obișnuit pe piețele și în sectoarele economiei majorității țărilor. Ce este și de ce este atât de „neobișnuit”?

Resursele energetice, rolul lor în lumea modernă

Gazul este una dintre cele mai importante resurse energetice. În ceea ce privește producția, principalele țări sunt SUA (mai mult de 20% din rezerva mondială) și Rusia (mai mult de 17%).

Gazul este utilizat pe scară largă în industrie și în viața de zi cu zi. Principalele avantaje ale gazului:

1. Când este complet ars, nu lasă cenușă în urmă.
2. Ușurință de aprindere și reglare a mărimii flăcării.
3. Datorită sistemului de transport dezvoltat, consumatorul primește combustibil în cel mai scurt timp posibil.
4. Utilizarea gazului în sistemul de încălzire poate reduce semnificativ facturile la utilități.
5. Cazanele moderne pe gaz vă permit să părăsiți încăperea pentru o lungă perioadă de timp, păstrându-vă cald.
6. La ardere, foarte puține substanțe nocive sunt eliberate în mediu în comparație cu lemnul, cărbunele, petrolul.

Gazul este folosit în multe industrii. În metalurgie și inginerie mecanică, resursele energetice sunt folosite ca combustibil pentru încălzitoarele de aer și furnalele. Acest lucru crește productivitatea echipamentelor și îmbunătățește calitatea produselor.

În mașini, gazul este un înlocuitor excelent pentru benzină. Acest lucru reduce semnificativ costurile cu combustibilul, reduce semnificativ emisiile de substanțe nocive în atmosferă.

Rolul principal în economia majorității țărilor dezvoltate și în curs de dezvoltare este producția de petrol. „Aurul negru”, așa cum este numit, se află în principal la o adâncime de 3-5 km. Prin compoziția sa, este un lichid inflamabil uleios. În forma sa naturală, uleiul nu este utilizat din cauza riscului crescut de explozie și incendiu. Prin urmare, primul lucru la care este trimisă

Țara lider în ceea ce privește rezervele și producția de petrol este Venezuela (mai mult de 17% din rezervele mondiale). Arabia Saudită (aproximativ 16%) și Canada (10%) cedează. Rusia în această listă ocupă locul 6 (6%).

Produse de rafinare a petrolului și aplicarea acestora:

1. Kerosenul este un combustibil pentru aviație și auto. În plus, lămpile cu kerosen sunt foarte populare.
2. Benzina auto.
3. Păcură - folosită ca
4. Bitum și gudron - direcția principală de aplicare - lucrări de drumuri. Când pietrișul și nisipul sunt combinate, se produce asfalt.
5. Hidrocarburile sunt materii prime pentru producerea materialelor plastice, cauciucului etc.

Ulei „neconvențional”.

Un loc aparte în dezvoltarea resurselor energetice îl ocupă extracția petrolului de șist. Care este caracteristica sa? Uleiul de șist este ulei extras din șisturi bituminoase folosind procese termice:

1. Piroliza - încălzirea formațiunii la temperaturi de până la 900 de grade Celsius.
2. Hidrogenare - adăugarea de hidrogen la un compus organic. Reacția are loc la o temperatură de aproximativ 400 de grade Celsius și se folosește un catalizator (cupru, nichel, platină).
3. Impact termic - încălzirea formației la 80 de grade Celsius și decantarea ulterioară a acesteia, ceea ce face posibilă obținerea relativ rapidă a rășinii dorite.

Rezervele de petrol de șist au fost descoperite în secolul anterior. Dar încercările făcute de a le dezvolta s-au încheiat cu eșec. Cert este că în câmpurile petroliere convenționale, procentul net de „aur negru” variază de la doar 1 la 3. Cele mai bogate zăcăminte sunt situate în roci șist. Este mult mai dificil să extragi această comoară decât uleiul „obișnuit”. O descoperire în producția de petrol de șist a avut loc atunci când a fost întreprinsă forarea orizontală (de referință, în producția de petrol, forarea verticală a fost utilizată în principal în trecut).

Uleiul de șist este un tip independent de combustibil, dar se folosesc și produse ale prelucrării sale. Sunt folosite în toate, precum și în uleiul obișnuit.

Progresul petrolului

Petrolul de șist a revoluționat lumea. Principala țară în care se realizează volume uriașe din producția sa este SUA. Locul doi este ocupat de Rusia. Brazilia, Australia, Maroc - aceste state se laudă și cu rezerve mari de șisturi bituminoase. Se numește „ulei neconvențional” și se pune adesea întrebarea cum este produs uleiul de șist, ce îl face „neconvențional”.

Modalități de a extrage ulei „neobișnuit”:

1. Direct din strat. Tehnologia producției de petrol de șist este că sunt forate puțuri orizontale și o cantitate imensă de apă amestecată cu nisip și componente chimice este pompată în ele. Așa se creează (fracking-ul). Din fisurile formate, uleiul curge în rezervoare speciale. Nisipul este folosit ca legătură: nu permite închiderea fisurilor.
2. Extracția din kerogen. Această metodă este mult mai complicată, deoarece kerogenul este conținut direct în șisturile bituminoase și poate fi obținut numai prin tratament termic. Tehnologia este următoarea: rezervorul este încălzit la o anumită temperatură, cu ajutorul unui agent, substanța dorită este deplasată și se ridică la suprafață, iar roca este răcită. Apoi procesul se repetă.

Caracteristici miniere

Petrolul de șist este o descoperire în industria petrolului și gazelor, dar, în același timp, producția este condusă de costuri ridicate. În prezent, principala metodă de producție este fracturarea hidraulică. Avantajele acestei metode:

1. În condiții dificile de formare (stratificări etc.), forarea cu puțuri verticale (tradiționale) este periculoasă din cauza deplasării fracturilor către laterale. În acest caz, este recomandabil să folosiți puțuri orizontale.
2. Când creează mult mai puțină presiune asupra stâncilor decât puțurile verticale. Crăpătura rezultată își va păstra forma și direcția cu ajutorul unor tehnologii speciale, care vor face posibilă obținerea mult mai mult ulei.

Principalele dezavantaje:

1. Soluția folosită pentru spargerea rezervorului de petrol conține o cantitate imensă de substanțe nocive care sunt dăunătoare oamenilor și mediului.
2. Apa folosită în această metodă își reduce semnificativ aprovizionarea în lume. Pentru unele țări, aceasta devine o amenințare globală.

Consecințele producției de petrol de șist

La dezvoltarea câmpurilor de petrol „extraordinar” prin foraj cu puțuri orizontale cu fracturare ulterioară, apar consecințe ireversibile în situația de mediu. Principalele probleme care apar în producția de petrol sunt:

1. Procesarea șisturilor bituminoase eliberează o cantitate imensă de dioxid de carbon în atmosferă. Ca urmare, efectul de seră, schimbările climatice.
2. Forarea puțurilor și explozia lor ulterioară duce la distrugerea scoarței terestre, cutremure în zonele miniere.
3. Soluțiile chimice folosite otrăvează solul. Există o mare probabilitate ca constituenții chimici să intre în sistemul de alimentare cu apă al așezării. De aceea, în unele țări (Franța, Elveția etc.) această metodă este interzisă.
4. Sunt necesare rezerve uriașe de apă dulce pentru dezvoltarea zăcămintelor, care devin din ce în ce mai puține pe planetă.

Rezerve de „aur negru extraordinar” în Rusia

După cum sa menționat mai sus, cea mai mare parte a producției de șist provine din Statele Unite. Dar Rusia are cele mai mari rezerve (mai mult de 20% din rezervele mondiale). În ceea ce privește rezervele de șist, aceasta ocupă un onorabil loc 9, în spatele Chinei.

Uleiul de șist în Rusia nu este la fel de popular ca, de exemplu, în SUA, în ciuda depozitelor uriașe. Unul dintre principalele zăcăminte este situat în regiunea Siberiei (suita Bazhenov), dar, conform geologilor, nu există suficiente date pentru a dezvolta acest zăcământ imens.

Producția de petrol de șist în Rusia nu se realizează din cauza costului său ridicat și nu este mare nevoie de acest lucru. Există suficiente rezerve de petrol convențional, care vor dura încă câteva decenii, sub rezerva mai multor factori:

1. Evaluarea precisă a rezervelor de câmp.
2. Când dezvoltați zăcăminte, aplicați o astfel de tehnologie de exploatare în care mineralul este extras cel mai complet.
3. Explorarea geologică folosește metode și tehnologii moderne pentru a evalua cu precizie rezervele și locațiile acestora.

Experiența altor țări

În China, petrolul de șist este, fără îndoială, o resursă energetică promițătoare. Principalele rezerve ale zăcământului sunt situate acolo unde problema deficitului de apă este acută. Apoi a fost aplicată cu succes metoda de extragere a rezervelor de petrol și gaze cu dioxid de carbon. Procesul are loc la temperaturi scăzute (până la 40 de grade Celsius). Această metodă este aplicabilă la prelucrarea materiilor prime cu un conținut scăzut de hidrocarburi.

Australia are în prezent peste 100 de câmpuri petroliere care sunt dezvoltate cu succes și, potrivit oamenilor de știință, rezervele vor mai dura câteva decenii, sau chiar mai mult.

Alte metode de minerit: avantaje, dezavantaje

Uleiul de șist este o alternativă la uleiul „obișnuit”. Rezervele de „aur negru extraordinar”, potrivit oamenilor de știință, sunt mult mai mari decât rezervele de petrol „tradițional”. Dar costul de producție este destul de mare. Pentru a începe dezvoltarea unui zăcământ, sunt necesare date exacte de explorare.

La dezvoltarea unui câmp se pune problema reducerii consumului de apă la aplicarea metodei de fracturare. Oamenii de știință canadieni au dezvoltat o tehnologie de fracturare fără apă. Pentru a face acest lucru, în loc de apă, propanul lichefiat este pompat în rezervor sub formă de gel gros. Avantajul său este că se dizolvă complet în interiorul rezervorului și iese la suprafață împreună cu gazul produs. Această metodă este cea mai economică și poate reduce semnificativ impactul asupra mediului și asupra oamenilor. Principalul dezavantaj este explozivitatea crescută.

O altă metodă de fracturare fără apă este utilizarea spumei. Fisura este umplută cu o soluție de gel cu azot sau dioxid de carbon. Spuma rezultată stoarce soluția din rezervor și vă permite să obțineți un conținut ridicat de hidrocarburi.

Aplicarea fracturării fără apă reprezintă un salt uriaș înainte în rezolvarea problemei deficitului de apă dulce. În plus, aceste metode sunt cele mai puțin periculoase pentru mediu, ceea ce este un factor important.

Dar pentru aplicarea uneia sau alteia metode, sunt necesare date precise despre locația formațiunii, structura acesteia. Cu ajutorul simulărilor pe computer, este posibilă urmărirea posibilelor consecințe ale utilizării acestor metode și, dacă este necesar, corectarea datelor.

Una dintre cele mai importante tendințe observate în prezent în industria petrolieră este scăderea producției de petrol ușor și ulei de densitate medie. Reducerea rezervelor de petrol convenționale obligă companiile petroliere să acorde din ce în ce mai multă atenție surselor alternative de hidrocarburi. Una dintre aceste surse, împreună cu bitumul natural, sunt șisturi petroliere. Volumele lor disponibile sunt cu un ordin de mărime mai mari decât rezervele de petrol descoperite.

Șisturile bituminoase sunt caustobioliți duri și sunt formațiuni organominerale formate în condiții de apă. Geologii definesc șisturile bituminoase ca fiind roci sedimentare care conțin în principal materie organică acvatică (animale marine și lacustre dispărute, alge etc.), ceea ce le face similare cu petrolul. Șisturile bituminoase au de obicei o structură în strat subțire.

Când șistul este încălzit fără acces la aer, se formează hidrocarburi lichide și gazoase (20-70% din masa inițială). Hidrocarburile lichide sunt ulei de șist - o rășină care este similară ca compoziție cu hidrocarburile petroliere și, de fapt, poate fi considerată ulei neconvențional (de șist).

Potrivit experților, rezervele totale de șisturi bituminoase din lume sunt de aproximativ 650 de trilioane. t. Dintre acestea, puteți obține până la 26 de trilioane. tone de ulei de șist. Astfel, volumul de materii prime asemănătoare petrolului conținute în șist și numit convențional ulei de șist, probabil de 13 ori mai mult decât rezervele convenționale de petrol. La nivelul actual de consum, aceste resurse energetice sunt mai mult decât suficiente pentru 300 de ani de producție continuă.

Dar nu totul este atât de roz. De menționat că rezervele de petrol de șist, a căror extracție este justificată din punct de vedere economic, sunt mult mai mici. Potrivit Shell, este fezabil din punct de vedere economic să se extragă doar cele mai bogate zăcăminte, cu un conținut de petrol de 90 de litri pe tonă de șist. În plus, grosimea formațiunii productive ar trebui să fie de cel puțin 30 de metri. Doar o treime din rezervele de petrol de șist sunt concentrate în câmpuri cu un conținut de petrol de 90 sau mai mult de litri pe tonă. Și nu toate aceste câmpuri se pot lăuda cu o grosime a rezervorului de 30 de metri sau mai mult.

Principalele rezerve de șisturi bituminoase sunt concentrate în Statele Unite - aproximativ 450 de trilioane. tone (24,7 trilioane de tone de petrol de șist). Rezerve semnificative de șisturi petroliere sunt concentrate în Brazilia și China. Rusia are, de asemenea, rezerve vaste de șisturi petroliere (aproximativ 7% din rezervele mondiale).

Există două modalități principale de obținere a materiilor prime necesare din șisturi bituminoase. Prima este extragerea rocii de șist printr-o metodă de carieră sau mină cu prelucrarea sa ulterioară în instalații speciale de reactoare, unde șistul este supus pirolizei fără acces la aer, în urma căreia rășina de șist este eliberată din rocă. Această metodă a fost dezvoltată activ în URSS. De asemenea, sunt cunoscute proiecte de extracție de șist în provincia Fushun (China), la zăcământul Irati (Brazilia). În general, metoda exploatării șisturilor cu prelucrarea sa ulterioară este o metodă foarte costisitoare cu un cost ridicat al produsului final. Costul unui baril de petrol la ieșire se dovedește a fi 75-90 USD (în prețurile din 2005).

A doua modalitate este extragerea uleiului de șist direct din rezervor. Metoda implică forarea puțurilor orizontale urmată de fracturare hidraulică multiplă. Adesea (deși aparent nu întotdeauna) este necesar să se efectueze încălzirea termică sau chimică a formațiunii. Este evident că acest tip de producție este mult mai dificil și mai costisitor decât producția tradițională de petrol, indiferent de progresul tehnologiei. Prin urmare, costul uleiului de șist, într-un fel sau altul, va fi vizibil mai mare decât cel tradițional. Potrivit estimărilor companiilor miniere înseși, producția de petrol de șist este profitabilă la un nivel minim al prețurilor petrolului de 50-60 de dolari pe baril.

Ambele metode suferă de anumite dezavantaje semnificative. Dezvoltarea mineritului de șisturi bituminoase cu prelucrarea lor ulterioară este în mare măsură constrânsă de problema eliminării. un numar mare dioxid de carbon (CO 2) eliberat în timpul extracției rășinii de șist din acesta. Problema utilizării CO 2 nu a fost încă rezolvată, iar eliberarea lui în atmosferă amenință cu dezastre de mediu pe scară largă. O soluție la această problemă a fost propusă recent de oamenii de știință de la Universitatea Stanford. Noua tehnologie a EPICC, care combină generarea de electricitate și captarea dioxidului de carbon, ar putea face acum disponibile resurse energetice închise.

La extragerea uleiului de șist direct din rezervor, apare o altă problemă. Aceasta este o rată mare de scădere a debitelor puțurilor forate. În perioada inițială, puțurile se caracterizează printr-un debit foarte mare datorită completării orizontale și fracturilor hidraulice multiple. După aceea (după aproximativ 400 de zile de muncă) are loc o scădere bruscă (până la 80%) a volumului de produse produse. Pentru a compensa o astfel de scădere bruscă și a nivela profilul de producție, puțurile din depozitele de șist sunt introduse în etape.

Dezvoltarea tehnologiilor de producere a petrolului de șist în SUA

Cel mai de succes exemplu de aplicare cu succes a tehnologiilor petroliere de șist este zăcământul Bakken din Dakota de Nord și de Sud. Dezvoltarea acestui câmp a creat un fel de euforie pe piața petrolului din America de Nord. Dacă acum 5 ani, producția de petrol de șist la acest câmp era de 60.000 de barili pe zi, astăzi este de 500.000. Pe măsură ce lucrările de explorare au progresat, rezervele de petrol ale câmpului au crescut de la 150 de milioane de barili la 11 miliarde de barili de petrol.

Alături de câmpul Bakken, uleiul de șist este produs și la Eagle Ford din Texas, Bone Springs din New Mexico și Three Forks din Dakota de Nord.

Dezvoltarea tehnologiilor de producere a gazelor de șist și adaptarea acestora pentru producția de petrol din rezervoare strânse a permis SUA să-și supraestimeze rezervele recuperabile de petrol. Și odată cu ele perspectivele pentru creșterea producției de petrol și reducerea dependenței de hidrocarburile importate. Cu ajutorul tehnologiilor de foraj orizontal și fracturare hidraulică, SUA intenționează să dubleze producția de petrol din roci de șist etanșe până în 2035.

Verificarea termenilor

Este necesar să spunem câteva cuvinte despre concept ulei de șist. În America, unde petrolul de șist a început să joace un rol semnificativ în creșterea producției de petrol, acest termen este adesea înțeles ca două tipuri de petrol. Uleiul de șist se numește ulei obținut din șisturi bituminoase, care prin proprietățile sale (densitate, vâscozitate) diferă semnificativ de uleiul ușor tradițional. În același timp, adesea același termen desemnează uleiuri similare ca proprietăți cu petrolul ușor obișnuit, dar conținut în rezervoare etanșe, cu poroase scăzute și cu permeabilitate scăzută (șisturi). Pentru a separa aceste două tipuri de petrol (ambele sunt extrase din șist), experții folosesc doi termeni: ulei de șist– pentru gudron de șist cu vâscozitate înaltă din șisturi bituminoase, care necesită o prelucrare suplimentară pentru a-l transforma în petrol și ulei strâns– pentru ulei ușor conținut în rezervoare cu proprietăți scăzute ale rezervorului.

Deoarece scopul principal al acestui articol este de a arăta disponibilitatea surselor alternative de materii prime de hidrocarburi, pentru simplitate, ambele petrol sunt aici denumite în principal ulei de șist. Chiar dacă pentru a extrage ulei de șistȘi ulei strâns sunt necesare tehnologii și abordări diferite.

Viață nouă pentru stocul vechi?

În Rusia, punctul de plecare în dezvoltarea industriei de șisturi bituminoase poate fi considerat 1918, când a fost adoptată o rezoluție privind extracția și prelucrarea șistului petrolier, s-au organizat studiul sistematic, explorarea rezervelor și dezvoltarea industrială a acestora. Cea mai activă industrie de șist s-a dezvoltat în 1960-1990. În acești ani, s-a desfășurat dezvoltarea activă a zăcămintelor din bazinele Baltice și Volga (zăcămintele Estonskoe, Leningradskoe, Kashpirskoe, Obschesyrtovskoe). Dezvoltarea zăcămintelor s-a realizat prin extracția șisturilor bituminoase cu prelucrarea ulterioară a acestuia. Nivelul de vârf al producției în URSS a atins 36 de milioane de tone de șisturi bituminoase pe an. O parte semnificativă a producției a căzut asupra RSS Estoniei. Extracția și prelucrarea șisturilor bituminoase continuă în Estonia până în prezent. În Rusia, majoritatea minelor de șist s-au închis din cauza ineficienței economice.

Până în prezent proces ex-situ, adică extragerea rocii de șist pentru extragerea hidrocarburilor din aceasta este ineficientă. Principalele perspective sunt legate de proces in situ, adică extragerea uleiului de șist direct din rezervor (fie imediat, dacă este un ulei destul de ușor, fie după tratarea preliminară termică sau chimică a hidrocarburilor și/sau a materialului organic conținut în rezervor).

După succesul Statelor Unite în dezvoltarea tehnologiilor de gaze de șist și adaptarea cu succes a acestor tehnologii pentru producția de petrol din rezervoare etanșe, Rusia acordă, de asemenea, o atenție sporită dezvoltării tehnologiilor conexe. În prezent, așa-numita Formațiune Bazhenov din Siberia de Vest este considerată cea mai promițătoare din Rusia. Aceste zăcăminte acoperă o suprafață de 2,3 milioane km2, care este aproximativ dimensiunea statului american Texas și a Golfului Mexic la un loc. Și aceasta este de 80 de ori mai mare decât zona câmpului Bakken, care este asociată cu perspective mari în Statele Unite. În viitor, formațiunea Bazhenov este planificată să fie dezvoltată de Rosneft împreună cu americanul ExxonMobil și norvegianul Statoil.

Uleiul de șist este una dintre cele mai importante „rezerve” pentru dezvoltarea ulterioară a complexului de combustibil și energie.

Până în prezent, tehnologiile de producție a petrolului de șist sunt încă într-un stadiu incipient de dezvoltare. Costul materiei prime obținute, deși tinde să scadă, este totuși semnificativ mai mare decât costul producției convenționale de petrol. Prin urmare, petrolul de șist rămâne mai degrabă o rezervă promițătoare pentru viitor și este puțin probabil să afecteze în mod semnificativ piața petrolului existentă. Aceeași „revoluție” care a avut loc pe piața gazelor în legătură cu dezvoltarea producției de gaze de șist nu este de așteptat pe piața petrolului.

Din dicționarul geologic:
șisturile bituminoase este o rocă sedimentară, argilosă, calcaroasă, silicioasă, stratificată, cu frunze sau masivă atunci când este intemperii, care conține materie organică (kerogen) într-o cantitate de la 10-15 la 60-80%. Partea combustibilă a șisturilor este sapropel sau humus-sapropel. Materia organică este distribuită uniform în masa minerală pelitică predominantă de obicei, mai rar detritică de coajă.

Iar nisipurile bituminoase, se referă la rezerve de hidrocarburi neconvenționale greu de recuperat, de care companiile petroliere au devenit din ce în ce mai interesate în ultima vreme.

Din cauza „boom-ului de șist” și a cantității uriașe de acoperire de presă asociată cu acesta, a existat o oarecare confuzie în termeni. Vorbind de petrol de șist, de cele mai multe ori mă refer la două tipuri de resurse simultan care pot fi obținute din șisturi bituminoase. Cu toate acestea, ar fi mai corect să le separăm. Deci, primul lucru de făcut este să înțelegeți definițiile.

Terminologie

Ardezii(shale, engleză) sunt roci, a căror structură este o stratificare de diferite minerale.

șisturi petroliere(oil shale, engleză) sunt șisturi formate în principal în condiții de apă și care conțin atât ulei ușor format, cât și materie organică acvatică - rămășițe de organisme marine și lacustre și alge care nu au avut încă timp să se transforme în petrol - kerogenul sau " proto-ulei».

Kerogenul servește doar ca materie primă pentru obținerea „ulei de șist” (ulei de șist sau „ulei de șist”). Pentru a face acest lucru, șisturile bituminoase sunt supuse unui tratament special - piroliză, dizolvare termică și hidrogenare, rezultând formarea de hidrocarburi lichide și gazoase cu un randament de 20 - 70% în greutate.

Prin urmare, ulei de șist este o substanță apropiată ca compoziție de cea tradițională ulei, obținut în anumite condiții din kerogenul conținut în șisturile bituminoase.

Cu toate acestea, acest termen este adesea folosit (mai ales în SUA) în legătură cu petrolul ușor tradițional extras din aceleași formațiuni de șist sau din alte rezervoare cu permeabilitate scăzută adiacente acestora, fără a efectua niciun proces care să modifice compoziția substanței produse, care nu este în întregime corectă.

Pentru a distinge un astfel de ulei de uleiul de șist autentic, Agenția Internațională pentru Energie recomandă folosirea termenului „ulei etanș ușor” (LTO, rezervoare etanșe la ulei ușor), iar Consiliul Mondial al Energiei folosește termenul „tight oil”.

Cu toate acestea, în ciuda tuturor diferențelor dintre aceste două tipuri de materii prime, atât în ​​ceea ce privește compoziția, cât și tehnologiile de extracție, ambele aparțin încă unor resurse neconvenționale extrase din șisturile bituminoase. Prin urmare, în special, estimarea rezervei prezentată mai jos agreează întreaga cantitate de resurse de hidrocarburi care pot fi obținute din rocile șisturilor.

rezerve mondiale

Potrivit experților, rezervele mondiale de șisturi bituminoase sunt de aproximativ 650 de trilioane. tone, dintre care aproximativ 26 de trilioane. tone de ulei de șist. Astfel, cantitatea potențială de astfel de petrol din lume este de peste 10 ori mai mare decât rezervele de petrol convențional. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere că rezervele, a căror extragere va fi profitabilă din punct de vedere economic, sunt de multe ori mai mici.

Da, compania Royal Dutch Shell a publicat un studiu, conform căruia producția este oportună doar în acele câmpuri în care dintr-o tonă de ulei de șist se pot obține cel puțin 90 de litri de ulei de șist. Potrivit estimărilor, doar 30% din toate șisturile îndeplinesc astfel de cerințe. În plus, grosimea stratului productiv ar trebui să fie de cel puțin 30 de metri, ceea ce reduce și mai mult rezervele potențiale.

Potrivit diverselor estimări, aproximativ 70% din șisturile bituminoase sunt concentrate în Statele Unite. Cele mai mari rezerve LTO din lume sunt concentrate în celebra formațiune Bakken. În plus, merită remarcat câmpurile Eagle Fort (Texas) și Bone Spring (New Mexico).

Pe locul doi, dar cu o marjă semnificativă, se află Rusia cu 7% din rezervele mondiale. Potrivit US Energy Information Administration, resursele rusești, datorită condițiilor de producție, sunt cele mai promițătoare pentru dezvoltare. Cea mai mare parte a șisturilor petroliere din Rusia este concentrată în suita de zăcăminte Bazhenov.

Metode de minerit

În prezent, materiile prime din șisturile bituminoase sunt extrase în două moduri principale:

1. Extracția materiilor prime pentru extracția kerogenului și producerea ulterioară a uleiului de șist din acesta se realizează printr-o metodă de mină (deschisă). Șisturile bituminoase extrase în acest mod sunt prelucrate în instalații speciale de reactoare, care fac posibilă izolarea uleiului de șist propriu-zis. Cu toate acestea, din cauza costului ridicat al materiilor prime obținute, această metodă nu este foarte populară în rândul minerilor.
2. Uleiul ușor din rezervoarele etanșe este produs direct din rezervor. Metoda presupune forarea unui puț orizontal urmată de utilizarea tehnologiei de fracturare – fracturare hidraulică. Conform acestei tehnologii, un „fluid de fracturare” special este pompat în puț sub presiune înaltă, ceea ce duce la distrugerea formării șisturilor și la spălarea materiilor prime din fisurile formate. Până în prezent, această metodă este considerată cea mai rentabilă, dar încă nu poate concura cu metodele tradiționale de extragere a țițeiului.

Impactul asupra mediului al producției de petrol de șist

Ambele metode de exploatare a șisturilor bituminoase au un impact negativ grav asupra mediului.

Astfel, producția de ulei de șist prin tratarea termică a kerogenului este asociată cu eliberarea de cantități mari de dioxid de carbon în atmosferă. Deși au fost propuse soluții la această problemă (de exemplu, tehnologia EPICC de captare a CO 2 prezentată de oamenii de știință de la Universitatea Stanford), nu s-au înregistrat progrese semnificative în această chestiune.

Utilizarea fracturării hidraulice reprezintă o amenințare și mai mare pentru mediu. În timpul procesului de fracturare, o cantitate imensă de substanțe chimice este pompată în puț. Datorită faptului că această operațiune trebuie repetată de mai multe ori pe an, substanțele nocive impregnează stânca atât de mult încât poluează nu doar solul, ci și apele subterane. Acest lucru, la rândul său, duce la moartea animalelor, păsărilor și peștilor și are un impact negativ asupra sănătății oamenilor care locuiesc în apropiere.

Este de remarcat faptul că în unele țări, de exemplu, Franța, România, Bulgaria, fracking-ul este interzis cu totul.

perspective

Riscurile de mediu nu sunt singurul motiv care împiedică țările să dezvolte minerit de șist. Faptul este că tehnologiile existente se află în stadiul inițial de dezvoltare. Doar Statele Unite și Canada au obținut cel mai mare succes în acest sens, însă, din cauza diferențelor geologice, metodele folosite de acestea nu pot fi aplicate în toate domeniile.

În plus, există un anumit prag de rentabilitate pentru dezvoltarea rocilor de șist, care este deosebit de important de luat în considerare în instabilitatea actuală a prețurilor petrolului.

Cu toate acestea, în cazul unei descoperiri tehnologice, petrolul de șist poate zgudui semnificativ atât piața petrolului, cât și economia globală în ansamblu și, în plus, va încetini dezvoltarea energiei alternative. Potrivit experților, petrolul de șist are un potențial enorm. Rămâne întrebarea dacă se poate concretiza.

În ultimii 10 ani, sistemul global de producție de hidrocarburi stabilit a fost literalmente explodat de apariția nou tehnologii pentru dezvoltarea zăcămintelor de petrol și gaze de șist. Un nou concept a apărut în mass-media: revoluția șisturilor. Locul de naștere al acestei revoluții a fost STATELE UNITE ALE AMERICIIși aici vedem cele mai impresionante rezultate. Petrolul de șist și gazul de șist din Statele Unite au permis acestei țări să depășească Rusia în ceea ce privește producția totală de hidrocarburi, să reducă costul combustibilului pe plan intern și să devină un exportator de gaze și petrol.

Rezerve uriașe de șisturi bituminoase au fost explorate în multe țări ale lumii, iar dezvoltarea lor poate schimba complet harta mondială a producției de energie.

Cele mai bogate rezerve de petrol de șist din lume se află în Rusia(Locul nașterii Suita BazhenovȘi Formația Achimov din Siberia de Vest).

STATELE UNITE ALE AMERICII au a doua cea mai mare rezerve dovedite de șisturi bituminoase. Au fost descoperite zăcăminte mari de petrol de șist și chiar mai multe gaze de șist China. Formațiunea argentiniană Vaca Muerta este considerată foarte promițătoare. șisturi bituminoase numai din acest câmp în 8 ori crește rezervele de petrol din America de Sud.

Distribuția celor mai mari rezerve de petrol de șist din lume (din 2013) este prezentată în următorul tabel:

Tabelul folosește unitatea de măsură general acceptată pentru producția de petrol - barilul de petrol din SUA, care conține aproximativ 159 litri.

Ulei de șist: tehnologie de producție

Zăcămintele de petrol de șist sunt cunoscute încă din secolul al XIX-lea. Cu toate acestea, încercările de dezvoltare industrială a acestora au fost inutile pentru o lungă perioadă de timp. Sondele verticale de petrol, prin care se realizează producția din câmpuri petroliere convenționale, pe șist nu au dat un debit justificat economic (debit de petrol). Faptul este că zăcămintele de petrol de șist sunt foarte diferite de cele obișnuite.

Ambele tipuri de rezerve de petrol sunt formate din reziduuri organice.

Cu toate acestea, câmpurile petroliere tradiționale apar dacă există colecționari- Roci care sunt foarte permeabile la petrol, prin care uleiul se poate mișca. Un astfel de colector trebuie acoperit "obosi"- un strat de rocă slab permeabil. Apoi, sub anvelopă, se formează un depozit tradițional de ulei. Dar astfel de zăcăminte conțin o parte foarte mică din rezervele totale de petrol de pe Pământ - conform diferitelor estimări, doar de la 1 la 3 la sută. Rezervele de petrol mult mai semnificative sunt concentrate în roci de șist cu permeabilitate scăzută. Dar nu a fost posibil să se extragă ulei de acolo pentru o lungă perioadă de timp.

Descoperirea a venit atunci când americanul George Mitchell a reușit să aplice o combinație de două tehnologii miniere - forajul orizontal (sau înclinat) și fracturarea hidraulică (fracking).

Esența tehnologiei este aceasta. Mai întâi, se forează o sondă verticală până ajunge la stratul de șisturi bituminoase. În acest strat, direcția de foraj se schimbă în orizontală, ceea ce creează o secțiune orizontală a sondei. Apoi, o soluție apoasă de substanțe chimice speciale este pompată în puț sub presiune înaltă împreună cu nisip. Se produce fracturarea hidraulică: fluidul sub presiune sparge rezervorul de ulei. Datorită fisurilor formate în timpul ruperii, se creează un rezervor artificial permeabil. Pentru ca să existe mai multe fisuri, procesul se desfășoară în mai multe etape. Prin aceste fisuri, petrolul și gazele naturale prinse în stâncă încep să curgă în puț. Iar nisipul nu permite fisurilor să se închidă din nou.

De ce este Greenpeace împotriva producției de gaze de șist și petrol?

Un raport cu același titlu a fost lansat de organizația de ecologistă de renume mondial Greenpeace. 10 iunie 2014. Greenpeace nu se opune producției de petrol de șist în sine. Greenpeace declară pericol pentru mediu fracking. Impactul asupra mediului identificat al fracking-ului ridică întrebări.

Are omenirea nevoie de petrol la acest preț?

Când uleiul de șist este produs la scară comercială, milioane de tone de soluție apoasă de substanțe chimice sunt pompate în puț pentru fracturare hidraulică. Această soluție conține o cantitate imensă de substanțe periculoase pentru oameni (până la 700 nume). Sunt prezente:

• substanțe cancerigene care provoacă cancer
• mutageni care provoacă mutații genice imprevizibile
• substanțe nocive pentru sistemul endocrin uman
• substanțe pe care organismul uman nu le poate elimina în mod natural

După pomparea în subteran, soluția este contaminată suplimentar cu metan otrăvitor pentru oameni și substanțe radioactive din roci. Și acum acest amestec mortal începe să se scurgă la suprafața pământului împreună cu metanul, care nu poate fi pompat prin fântână. Pe parcurs, soluția trece prin acvifere, otrăvind apa. În Statele Unite, după revoluția șisturilor, apa potabilă de la robinet poate fi incendiată în locurile de producție a petrolului - este atât de amestecată cu metanul. Din cauza otrăvirii cu metan și alte substanțe toxice, locuitorii unor astfel de zone își pierd sănătatea.

În plus, procesul de fracking consumă o cantitate enormă de apă dulce. Dar problema penuriei de apă potabilă devine din ce în ce mai acută în fiecare an. Și nu numai în Asia și Africa - în cel mai bogat stat din SUA, California, există o amenințare reală de a impune restricții asupra consumului de apă. Desigur, locuitorii din zonele în care producția de petrol și gaze de șist este în desfășurare sau planificată protestează împotriva utilizării tehnologiei de fracking. Guvernele unor țări (Olanda, Franța, Bulgaria) au emis legi pentru a interzice complet această tehnologie.

Revoluția șisturilor: speranțe și dezamăgiri

Singura țară în care a avut loc cu adevărat revoluția șisturilor este STATELE UNITE ALE AMERICII. În 2002, a fost aplicată pentru prima dată tehnologia de foraj orizontal de fracturare, după care volumul producției de petrol și gaze de șist din Statele Unite a crescut vertiginos.

În 2009, Statele Unite au depășit Rusia în producția de gaze naturale, iar în ceea ce privește producția de petrol, s-au apropiat de Arabia Saudită, lider mondial în exportul său.

Pentru prima dată în 40 de ani, Statele Unite au început să exporte energie. Cu toate acestea, după scăderea prețului petrolului din toamnă, a devenit clar că companiile americane de șisturi bituminoase se vor confrunta cu mari dificultăți. Unele companii pot părăsi piața cu totul.

Dificultățile economice asociate cu cost ridicat obţinerea uleiului de şist. Un puț de șist imediat după fracturarea hidraulică începe să dea profituri comerciale - un debit. Dar acest proces se termină foarte repede - adesea un puț de șist este epuizat în decurs de un an. Uneori este posibil să pompați ulei timp de doi sau trei ani, dar după un an de funcționare, producția scade cu 40 la sută în cel mai bun caz. În plus, petrolul poate fi extras dintr-un zăcământ de șist departe de a fi complet (procentul de extracție este mult mai mic decât pentru zăcămintele convenționale). Prin urmare, este necesar să forați puțuri noi și noi, iar acest lucru costă o mulțime de bani (costuri medii - 8,5 milioane dolari per sondă). De exemplu, să luăm datele pentru 2012: SUA au forat 45468 sonde în acest an și toate celelalte țări ale lumii (cu excepția Canadei) - doar 3921. Faptul că petrolul de șist conține aproape întotdeauna gaze naturale dizolvate crește, de asemenea, cost. Din acest motiv, are nevoie de procesare suplimentară înainte de transport. În caz contrar, uleiul devine exploziv (și sunt deja cunoscute cazuri de explozii ale rezervoarelor de petrol de șist).

Recent, unii experți au început să vorbească despre subestimarea artificială a costului producției de petrol de șist de către companiile americane. Scopul este de a umfla boom-ul de șist pentru a crește sprijinul guvernamental și împrumuturile acordate creditorilor străini. Subestimarea costurilor și diferențele mari în parametrii zăcămintelor de șist au dus la faptul că majoritatea previziunilor privind dezvoltarea producției de petrol de șist în alte țări s-au dovedit a fi eronate.

Statele Unite au promovat activ ideea dezvoltării petrolului de șist în Europa. Se credea că, în consecință, Europa ar putea câștiga independență față de aprovizionarea cu gaze rusești. Cele mai mari rezerve de petrol de șist din Europa au fost explorate în Polonia, motiv pentru care au început forările de testare acolo, investind aproximativ un miliard de dolari. A fost forat 69 fântâni, dar nici un singur puț nu era potrivit pentru producția comercială.

Au fost descoperite rezerve destul de mari de hidrocarburi de șist în Ucraina. Cu toate acestea, toate zăcămintele explorate sunt situate în zonă Donbass.

Nicio companie nu se angajează să planifice vreo lucrare acolo în lumina evenimentelor din ultimul an. China avea planuri grandioase pentru producerea gazelor de șist. Dar chiar și acolo, în ultimii ani, acestea au fost puternic ajustate în jos din cauza problemei nerezolvate a penuriei de apă, care este foarte acută în China.

Perspective și previziuni

Pe lângă costul ridicat, una dintre principalele restricții privind creșterea producției de petrol de șist este consumul ridicat apa dulce. În prezent, lipsa apei proaspete devine o problemă pentru întreaga planetă. Din acest motiv, petrolul de șist rămâne inaccesibil în multe țări în care au fost explorate rezerve semnificative. China, Iordania, Mongolia, Israel din cauza lipsei de apă, nu pot începe să își dezvolte uleiul de șist.

Dar există speranță pentru o soluție la problemă: Israelul a început să dezvolte o tehnologie fără apă pentru extragerea petrolului de șist.

În caz de succes (conform prognozei, rezultatele lucrării vor fi cunoscute de 2020 an) și toate restricțiile de mediu vor fi ridicate. Noua tehnologie ar putea deveni mai economică decât producția convențională de petrol și gaze. Apoi o lume nouă boom de șist.

În prezent, costul producerii petrolului de șist este de câteva ori mai mare decât cel al petrolului convențional. Țările din Golf sunt pregătite pentru reduceri suplimentare de preț până la 40 de dolari pe baril. Cu asemenea prețuri, petrolul de șist nu poate concura.

• Din aprilie 2015, pentru prima dată în ultimul deceniu, creșterea producției de petrol de șist în Statele Unite s-a oprit, iar producția a scăzut chiar în unele câmpuri.
• De la sfârșitul anului 2014, intensitatea forajelor orizontale a scăzut și în Statele Unite.

Putem spune că în acest moment petrolul de șist pierde războiul în favoarea câmpurilor tradiționale. Cu toate acestea, apariția noilor tehnologii poate schimba totul.