Сланцевая нефть. Сланцевая нефть кероген


Сланцевая нефть - Союз горных инженеров. Информационный портал, посвященный добыче угля, руды и прочих полезных ископаемых.

На сегодняшний день основными энергетическими ресурсами для человека являются нефть и газ. Именно благодаря добычи этих двух полезных ископаемых человечество сегодня имеет возможность отапливать и освещать свои помещения, получать энергию для приготовления пищи и нагревания воды, а также передвигаться на быстром и удобном транспорте, для которого необходимо топливо, также получаемое из нефти или газа. Но, как известно, полезные ископаемые на планете возобновляются на протяжении достаточно длительного времени, а добываются и потребляются молниеносно. В связи с этим, может возникнуть ситуация, когда запасы нефти и газа будут минимальными и их перестанет хватать для удовлетворения всех потребностей человечества. Именно поэтому ежегодно ученые разных стран мира работают над поиском и созданием новых альтернативных энергетических источников. Например, уже постепенно начали добывать сланцевый газ. В мировой системе добычи нефти также в последние годы произошли серьезные изменения, связанные с добычей сланцевой нефти и получившие название «сланцевой революции».

Как показали исследования, сланцевая нефть залегает во многих странах. На сегодняшний день разработка месторождений сланцевой нефти может привести к кардинальным изменениям карты мировой нефтедобычи.

Сланцевая нефть – это нефть, которая, в отличие от традиционной нефти, добывается из горючих сланцев. По предварительным подсчетам, горючих сланцев в недрах земли существует в разы больше, чем запасов традиционной нефти. Так, ученые считают, что количество общих объемов сланцевых запасов составляет порядка 650 трлн.тонн. Исходя из данного количества горючих сланцев, которые содержатся в недрах Земли, можно отметить, что запасы сланцевой нефти составляют порядка 26 трлн. тонн. В свою очередь, это в 13 раз превышает количество традиционной нефти. Учитывая столь активное современное потребление нефтяных запасов, данное количество сланцевой нефти может обеспечить человечество всеми необходимыми удобствами еще на 300 лет.

Добыча сланцевой нефти

Начало добычи сланцевой нефти стали именовать как «сланцевая революция». Это связано с тем, что появились принципиально новые технологии добычи, позволяющие извлекать из земных недр не только традиционную нефть, но и альтернативное «черное золото», т.е. сланцевую нефть. Наиболее успешных результатов в добыче нетрадиционной нефти удалось добиться США. Как известно, именно сланцевая нефть в США позволила данному государству занять одно из лидерских мест среди других стран, которые преуспевают в добыче углеводородного сырья. Кроме этого, начало добычи сланцевой нефти позволило США существенно понизить стоимость моторного топлива на мировом рынке, а также получить звание одного из крупнейших нефтяных экспортеров.

Добыча сланцевой нефти

 Однако, не смотря на огромные успехи и достижения в данной сфере, США, все же, не является лидером по количеству залежей и добычи нетрадиционной нефти. Также месторождения сланцевой нефти были отмечены и на территории многих других стран, среди которых Россия, Аргентина, Ливия, Китайская Народная Республика. Сланцевая нефть в России сосредоточена главным образом на территории западносибирских месторождениях – Ачимовская свита и Баженовская свита. Общее количество запасов сланцевой нефти на территории РФ составляет порядка 75 млрд баррелей. Таким образом, страны с крупнейшими запасами нетрадиционного «черного золота» по количеству залежей расположились следующим образом:

- Россия – 75 млрд барр;

- США – 58 млрд барр;

- Китайская Народная Республика – 32 млрд барр;

- Аргентина – 27 млрд барр;

- Ливия – 26 млрд барр.

Не смотря на то, что залежи данного природного ресурса могут вполне обеспечить человечество теплом, светом и топливом для транспорта еще лет на 300, все не так просто, как кажется. Дело в том, что добыча сланцевой нефти предполагает совершенно другие технологии и затраты, в отличие о добычи нефти традиционной. В связи с этим, ученые придерживаются такого мнения, что наиболее рационально с экономической точки зрения является разработка тех месторождений, в которых минимальное содержание сланцевой нефти составляет от 90 литров на тонну сланца и имеют толщину пласта не менее 30 метров. Таким образом, опираясь на данные критерии, можно отметить, что только одна третья часть из вообще всех запасов сланцевой нефти во всем мире пригодна для разработки сланцевых нефтяных месторождений. В связи с этим, Россия остается лидером по добыче данного природного ресурса в силу самых подходящих условий добычи.

Технология сланцевой нефтедобычи

От того, как добывают сланцевую нефть, зависит и ее стоимость. В свою очередь, выбор способа добычи нефти напрямую связан с глубиной ее залегания. В настоящее время сланцевую нефть условно можно разделить на два типа.

Первый тип чем-то похож на традиционную нефть и залегает на глубине не более 2000 – 3000 метров. Добыча данной нефти происходит из так называемых низкопроницаемых коллекторов.

Второй тип сланцевой нефти получают из керогена, находящегося непосредственно в самих горючих сланцах. Расположение пластов, в которых содержится кероген, отмечается ниже того уровня, на котором залегают традиционные углеводороды и фактически выступают их донорами.

Гидроразрыв пласта

Таким образом, чем нефть залегает ниже, тем сложнее, затратнее и вреднее для окружающей среды способы ее добычи. В целом, на сегодняшний день во время добычи сланцевой нефти применяются следующие методы:

  • горизонтальное бурение скважины по площади залегания. Данный процесс предполагает строение сначала вертикальной скважины до начала залегания, а затем бур поворачивается вдоль пласта и продолжается уже бурение горизонтальной скважины. При этом методе используется также гидроразрыв пласта, благодаря чему, собственно, и получается изъять полезное ископаемое. Данный метод подходит для первого типа сланцевой нефти.

В случае со вторым типом сланцевой нефти дела обстоят гораздо сложнее в силу глубины ее залегания. При добыче данной нефти применяютс:

  • метод пиролиза. Данный метод предполагает увеличение температуры пласта до 9000С.
  • метод гидрирования. В данном случае происходит присоединение водорода к органическому соединению. Реакция протекает при температуре 4000С с использованием какого-либо катализатора (медь, никель, платина).
  • термическое воздействие. Пласт нагревают до 800С и далее осуществляют его отстаивание, в результате чего и получают необходимую смолу.

Также может быть использован так называемый метод фрекинга, предполагающий закачку специальной жидкости с использованием химикатов в горизонтальную скважину. Однако, данный метод является далеко не безопасным и во многих странах просто запрещен, поскольку при его применении используются очень вредные химические вещества, которые затем всасываются в почву и наносят непоправимый вред, как окружающей среде, так и людям, проживающим вблизи разработок подобных месторождений. В связи с тем, что метод фрекинга повторяется несколько раз в год, то химикаты пропитывают почву, а также попадают в грунтовые воды. Поэтому, в местах, где проводится фрекинг, очень часто наблюдается вымирание птиц, рыб, животных, а также встречаются так наываемые «метановые ручьи». Люди, проживающие вблизи подобных работ, часто испытывают недомогание, головные боли, а также они могу страдать другими заболеваниями.

Кроме этого, экологи предупреждают, что не только химикаты вредят планете, но и гидроразрыв пласта, так как он нарушает целостность горной породы, что может спровоцировать геологические сдвиги и крупные землетрясения.

Таким образом, не смотря на то, что сланцевая нефть, с одной стороны, является альтернативным полезным ископаемым традиционной нефти и может ее заменить, с ее добычей связано множество сложностей, включая как экономические затраты, так и непоправимое негативное воздействие на экологию планеты.

117

* Новости рассылаются в виде подборок каждую неделю

www.mining-portal.ru

Сланцевая нефть - InfOption

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

 

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

 

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

 

Технология добычи сланцевой нефти

 

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

 

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

 

Загрязнение окружающий среды

 

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

 

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

 

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

 

 

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

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

 

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

 

Добыча сланцевой нефти в мире

 

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

 

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

 

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

 

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

infoption.ru

Кероген — Википедия РУ

Керогены (греч. κηρός «воск» and -gen, γένεση «рождающий») — это полимерные органические материалы, которые расположены в существующих породах, таких как нефтеносные сланцы, и являются одной из форм нетрадиционной нефти. Они нерастворимы в обычных органических растворителях благодаря своей высокой молекулярной массе (более 1000 г⁄моль). Нагретые до необходимых температур в земной коре (нефтяное окно: 50-150 °C, газовое окно: 150—200 °C, в зависимости от скорости нагрева), некоторые виды сланцев выделяют сырую нефть и природный газ, называемые углеводородами (ископаемым топливом). Находясь в таких, как сланец, породах в больших концентрациях, они формируют возможные материнские породы. Богатые керогенами сланцы, которые не были нагреты до температуры выделения, называются сланцевыми месторождениями.

Название «кероген» было предложено шотландским химиком-органиком Александром Крамом Брауном в 1906 году.

Образование керогенов

Со смертью живой материи, такой как водоросли, споры и пыльца,органическая материя начинает претерпевать процесс разложения. В этом процессе, большие полимеры из белков и углеводов начинают частично или полностью распадаться. Эти продукты распада могут, в свою очередь, поликонденсироваться и формировать полимеры. Эта полимеризация обычно случается вместе с формированием минерального компонента (геополимера), создавая осадочные породы, такие как керогеновые сланцы.

Такое формирование полимеров связано с большой молекулярной массой и различием химических соединений, связанных с керогеном. Наименьшие единицы это фульвовые кислоты, средние - гумусовые и наибольшие - гумины. Когда органическая материя осаждается одновременно с геологическим материалом, следующие друг за другом процессы осаждения и увеличения давления предоставляют существенное давление и температурный градиент. Когда гумусовые прекурсоры подвергаются достаточному геологическому давлению на достаточное геологическое время, они должны пройти некоторые определенные изменения для превращения в керогены. Стадия этих изменений показывает возраст конкретного керогена. В частности, такими изменениями могут быть: потеря водорода, кислорода, азота и серы, что ведет к потере других функциональных групп и дальнейшей изомеризации или ароматизации, что связывается с увеличением глубины или давления. Ароматизация затем позволяет начать стэкинг, что, в свою очередь, увеличивает молекулярную плотность и отражательную способность витринита, а также меняет цвет спор, характеристично от желтого к оранжевому к коричневому к черному с увеличением глубины.

Состав

Будучи смесью органических материалов, кероген не может быть описан химической формулой. В частности, его химический состав может меняться от образца к образцу. Кероген из месторождения Грин Ривер с востока Северной Америки содержит элементы в пропорции: углерод - 215, водород - 330, кислород - 12, азот - 5, сера - 1.

Типы

Лабильный кероген разлагается на тяжелые углеводороды (например, нефть), огнеупорный кероген разлагается на легкие углеводороды (например, газы), и инертный кероген формирует графит.

Диаграмма ван Кревелена - один из вариантов классификации керогенов, где они разбиты на группы по отношениям водорода к углероду и кислорода к углероду.

Тип I: Сапропелевый

Нефтяные сланцы I типа после пиролиза производят большее количество летучих или добываемых компонентов, чем остальные типы. Так, теоретически, керогены I типа содержат больше всего нефти, и являются наиболее многообещающими залежами нефти с точки зрения классической перегонки нефти.

  • Содержат альгинит, аморфную органическую материю, цианобактерии, пресноводные водоросли, и земляные смолы.
  • Отношение водород/углерод > 1.25
  • Отношение кислород/углерод < 0.15
  • Показывает хорошую тенденцию к выделению жидких углеводородов.
  • Появляется только из озерных водорослей и формируется только в бескислородных озерах и других необычных морских средах.
  • Имеет мало цикличных или ароматических структур.
  • Формируется в основном из жиров и белков.

Тип II: Планктонные

Кероген II типа обычен для многих месторождений сланцевой нефти. Он основан на морских органических материалах, которые формируются в сокращающихся средах. Сера присутствует в значительных количествах в битуме и её обычно больше, чем в керогенах I и III типов. Хотя пиролиз керогенов II типа даёт меньше нефти, чем керогена I типа, получаемое количество все еще достаточно, чтобы считать породы, содержащие керогена II типа, потенциальными источниками нефти.

  • Морской планктон
  • Отношение водород/углерод < 1.25
  • Отношение кислород/углерод от 0.03 до 0.18
  • Производит смесь газа и нефти.
  • Несколько типов:
    • Споринит: формируется из пыльцы и спор.
    • Кутинит: формируются из наземной растительной кутикулы
    • Резинит: формируется из наземных растительных смол и смол животного разложения
    • Липтинит: формируется из наземных растительных жиров (гидрофобных молекул, растворимых органическими растворителями) и морских водорослей.

Тип II: Серный

Схож с типом II, но с большим содержанием серы.

Тип III: Гумусовый

  • Наземные растения (прибрежные)
  • Отношение водород/углерод < 1.0
  • Отношение кислород/углерод от 0.03 до 0.3
  • Материал толстый, похожий на дерево или уголь.
  • Производит уголь и газ (последние исследования показывают, что в экстремальных обстоятельствах кероген III типа может производить нефть)
  • Очень мало водорода, из-за обширных кольцевых и ароматических систем.

Кероген III типа получается из наземной растительной массы, в которой мало воска или жиров.Он формируется из целлюлозы, углеводного полимера, составляющего твердую структуру наземных растений, лигнина, неуглеводного полимера, сформированного из фенил-пропана, и соединяющего нити целлюлозы вместе, терпенов и фенольных соединений в растении. Породы, содержащие кероген III типа, считаются наименее продуктивными при пиролизе и наименее удобными для получения нефти.

Тип IV: Осадочный

Отношение водород/углерод < 0.5

Кероген IV типа содержит в основном разложившуюся органическую материю в виде полициклических ароматических углеводородов. Они не могут производить топливо.

Источник материала

Земные

Тип материал трудноопределим, но можно выделить несколько паттернов:

  • Океанический и озерный материал обычно генерирует керогены III и IV типов.
  • Океанический и озерный материал, сформировавшийся в бескислородной среде, обычно генерирует керогены I и II типа.
  • Большинство наземных растений производит керогены III и IV типов.
  • Некоторые виды угля содержат кероген II типа.

Внеземные

  • Углеродистые медно-хондритовые метеориты содержат керогеноподобные компоненты. Считается, что такой материал сформировал обитаемые планеты.
  • Керогеноподобные материалы были обнаружены в межзвездных облаках и пыли вокруг звезд.

См. также

Примечания

Литература

  • «Кероген: Методы изучения, геохимическая интерпретация» Богородская Л. И. и др. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2005 г. 254 c., ISBN 5-7692-0747-7
  • Kerogen: Insoluble Organic Matter from Sedimentary Rocks, 1980, ISBN 2710803712
  • Баженова О. К., Бурлин Ю. К., Соколов Б. А., Хаин В. Е., Геология и геохимия нефти и газа: Учебник - МГУ, «Академкнига», 2004 г. - 416 страниц - страницы 88-89

http-wikipediya.ru