Перспективы добычи и использования трудноизвлекаемых углеводородов
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ |
3 |
|
5 |
|
6 |
|
6 |
|
10 |
|
14 |
|
15 |
|
16 |
|
19 |
|
22 |
|
24 |
|
26 |
|
28 |
|
28 |
|
29 |
|
31 |
|
32 |
|
36 |
|
36 |
|
37 |
Заключение |
38 |
Список сокращений |
40 |
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ |
41 |
ВВЕДЕНИЕ
Энергетическая составляющая в мировой экономике занимает доминирующее положение, поэтому всякие радикальные изменения в этой области имеют важное международное значение.
Главной тенденцией на рынке газа, наблюдавшейся в последние 5-10 лет, является рост объемов газа, добытого из альтернативных источников, в первую очередь, из сланца и песков. Пионерами по развитию производства альтернативного газа являются страны Северной Америки. Сектор сланцевого газа в США за 10 лет вырос с нуля до 20% добычи и коренным образом изменил цены на североамериканском рынке. Полной неожиданностью даже для многих специалистов оказался факт значительного увеличения производства природного газа в США. В 2008 г. добыча природного газа в США внезапно увеличилась на 7.5% (или на 41.7 млрд. куб.м.), показав самые высокие темпы роста за четверть века. Большую часть этой прибавки дал сланцевый газ. Знаменательно и то, что в 2009 году эта страна вышла на первое место в мире по объему добываемого и продаваемого газа. В 2010 г в США было добыто 611 млрд. куб.м. (цена снизилась на 17%) природного газа. США впервые с 2002 года обогнали Россию по его производству. За последние месяцы цены упали на 80%, и сейчас находятся на уровне ниже российского. В стране открыто говорят о перепроизводстве газа, связанного с неготовностью инфраструктуры и промышленности страны к переработке и экспорту произведенного газа. Падение цен на фоне затоваривания рынка в этой стране в настоящее время ведет даже к некоторому снижению объемов производства. Однако, в среднесрочной перспективе, по мере появления экспортных мощностей и роста внутреннего спроса, рост производства опять возобновится.
Так как массовая добыча газа в Северной Америке - сравнительно новая тенденция, инфраструктура оказалась не готова к этому явлению. Еще 5-10 лет назад США рассматривались как импортер газа, и в них строились СПГ терминалы для импорта, а не экспорта газа. В результате сегодня Северная Америка не имеет собственных экспортирующих СПГ-мощностей, и рынок Западного полушария выглядит изолированным от рынка Восточного полушария. Однако строительство экспортных мощностей - это перспектива недалекого будущего. Канада запланировала СПГ- терминалы на 40 млрд. м3 в год, расположенные на тихоокеанском побережье, с перспективой экспорта в Японию и ЮВА. В США на уровне проектов обсуждаются СПГ- терминалы суммарной мощностью до 100 млрд. м3 в год, в основном на побережье Мексиканского залива. Однако реальные работы идут пока только на одном, мощностью 20 млрд. м3 экспорта СПГ в год. Ввод в строй первых терминалов и в Канаде, и в США ориентировочно придется на 2015 год, основная масса может начать работу в 2016-17 годах.
За последнее десятилетие по
всему миру в сланцевых породах
были разведаны гигантские запасы природного
газа. По некоторым оценкам, только
в Северной Америке можно добыть
1000 триллионов кубических футов газа
– достаточно, чтобы обеспечить
потребности страны на 45 лет вперед.
Поскольку от США во многом зависят
мировые цены на газ и нефть, то
последствия могут носить глобальный
характер и привести к изменению
всей мировой газовой энергетики.
Бум отрасли сланцевого газа в
США привлек к ней внимание
многих других стран. Сейчас технические
достижения меняют цены и открывают
путь для сланцевого газа, который
станет ресурсом десятилетия и изменит
правила в отрасли. Объяснение этому
феномену в том, что произошел
резкий рост добычи альтернативных природных
газов (природного сланцевого газа - ПСГ
и метана угольных пластов - МУП) в
США, которые закрыли крупнейший
энергетический рынок этой страны для
многих экспортеров сжиженного газа,
а также привело к
- 1.
Что такое ПСГ
ПСГ извлекают из осадочных глинистых сланцев. Он является альтернативным к традиционному природному газу. ПСГ состоит преимущественно из метана и его гомологов, с примесями сероводорода, углекислого газа, азота, водорода и гелия). В ПСГ имеется повышенное содержание радона (Ra). По гипотезе Лариных "метан в сланцах образуется прямо сейчас из-за реакции глубинного водорода с углеродсодержащей органикой сланцев". В отличие от ПСГ, традиционный природный газ является смесью пропана и бутана. Теплотворная способность последнего в три раза выше.
Из-за СПГ добычи под вопросом может оказаться освоение новых крупных газовых месторождений, да и строительство крупных газопроводов. Отпала и возможность значительного экспорта сжиженного российского газа в США. Газопроводы "Северный поток" (ввод в конце 2011 г.) и "Южный поток" (ввод в декабре 2015 г.) позволят более надежно снабжать европейские страны природным газом. Доля российского природного газа составляет в Европе 25%).
Технологии добычи газа находятся
в постоянном развитии, и то, что
еще недавно казалось невозможным,
в скором времени может оказаться
свершившимся фактом. А Северный и
Южный "потоки" – самым дорогим
в мире металлоломом. Потрачено 100 млн.
евро на экологические исследования
(самые масштабные за всю историю
Балтики), чтобы гарантировать
- 2. МЕСТОРОЖДЕНя псг и их категоризация
Геологические резервы (ГР) – количество газа в месторождениях Размер геологических резервов для бассейна зависит от нескольких факторов:
- Толщина слоя сланца с достаточной долей органики в породе: достаточной считается массовая доля свыше 2%. Органический материал от останков животных и растений – главный источник углеводородов.
- Температурная выдержанность: чем дольше органика подвергалась температурному воздействию, тем меньше в породе останется нефти и газового конденсата и образуется больше сухого метана.
Технически извлекаемые резервы (ТИР) – количество газа, извлечение которого принципиально возможно технологиями, имеющимися в настоящее время. Как правило, именно ТИР цитируются. Для сланцевого газа объем ТИР, как правило, в 4 и более раз меньше, чем объем соответствующих ГР. Пропорция технической извлекаемости зависит от геологических характеристик сланца:
- Глубина залегания: идеально 500м-3км. Если глубина меньше, то слишком низко давление и концентрация газа, плюс большее количество воды в сланце, плюс большая вероятность загрязнения грунтовых вод при ГРП. Если глубина больше, то затруднено бурение и ГРП.
- Содержание глин: чем больше глин в сланце, тем менее эффективен ГРП
- Непрерывность слоя: чем больше разрывов и сдвигов в слое сланца, тем труднее располагать в толще пласта горизонтальные участки скважин оптимальной длины
Экономические (доказанные/proved) резервы - количество газа, извлечение которого рентабельно при имеющемся в настоящее время уровне цен. Рентабельность сильно зависит от наличия в выходе скважины конденсата и нефти. Например, сейчас большинство действующих скважин в США нерентабельны при текущих ценах, если считать только выход метана. Однако попутная добыча конденсата, цены на который привязаны к нефти, кросс-субсидирует добычу природного газа настолько, что некоторые компании сейчас рассматривают выход метана как побочный продукт добычи конденсата.
- 3. ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ и переработки ПСГ
При добыче ПСГ по новой технологии не делают много одиночных вертикальных скважин, а пробуривается одна, от которой затем на большой глубине расходятся горизонтальные скважины, длина которых может достигать 2–3 км. После этого в пробуренные скважины закачивается под давлением смесь песка, воды и химикатов. Гидроударом разрушают перегородки газовых карманов, что позволяет собрать ПСГ запасы и откачать их через вертикальный ствол (технология фрекинга, гидрофрекинг англ. fracking, hydrofracking).
Производственный процесс
При такой технологии нет необходимости в большом количестве внутрипромысловых газопроводов. Поскольку в процессе бурения используется продвинутое сейсмическое моделирование 3D GEO, то он более точен и идет очень быстро.
Теоретические основы гидроразрыва пласта в 1953 году разработал академик С.А. Христианович (при участии Ю. П. Желтова). Альтернативой гидроразрыва пласта может стать метод низкочастотного, инфразвукового воздействия на пласт. Этот метод используют для повышения эффективности работы нефтяных скважин.
Отцом масштабного производства сланцевого газа в США считается миллиардер и меценат из США Джордж П. Митчелл (George Phydias Mitchell). Он в 1946 году создал крупнейшую нефти - и газодобывающую компанию «Mitchell Energy & Development», которую он продал в 2001 году компании «Devon Energy» за 3,5 миллиарда долларов. Он и его инженеры разработали методы для использования сланца в формировании Барнетт сланец в Северном Техасе. Он был пионером горизонтального бурения. Ему потребовалось 17 лет экспериментов, чтобы продемонстрировать, что такой подход к извлечению газа из сланцевой формации был экономически жизнеспособным.
В залежах Barnett в штате Техас была пробурена первая горизонтальная скважина в 2002 г. (Chesapeake Energy). Corporation Chesapeake Energy была основана в 1989 г. Томом Л. Уордом (Tom L. Ward). Главной его стратегией было бурение горизонтальных скважин для ПСГ. Сейчас корпорация Chesapeake Energy является главной по добыче природного газа в США. Она добывает СГ на четырех залежах сланца: Barnett Shale, Fayetteville Shale, Marcellus Shale, Haynesville Shale. Наиболее развитый регион добычи сланцевого газа — Barnett shale на севере Техаса.
При добыче газа из сланцевых пород
произошел настоящий
Широкое использование этой технологии
в США позволило значительно
снизить затраты на добычу газа и
открыло для использования
Хьюстонский миллиардер Джордж П. Митчелл
(George P. Mitchell) предоставил университету
Texas A&M University 35 миллионов долларов
на строительство двух зданий для
физического факультета - George P. And Cynthia
W. Mitchell Institute for Fundamental Phases and Astronomy, и George
P. Mitchell ‘40 Physics Building. Миллиардер надеется,
что его вклад поможет
Новую технологию бурения и гидроразрыв впервые опробованы на североамериканских газовых сланцах. Эту технологию бурения пока освоили немногие компании. Она достаточно сложная и дорогая, поэтому добыча альтернативного газа в США датируется (льготное налогообложение).
В 2007 году в стране имелось 4185 сланцевых газовых скважин. Ожидается, что в 2010 году будет добыто 51 млрд. куб. м. ПСГ или 10% от общей добычи газа, к 2015 году объем добычи ПСГ в США составит более 180 млрд. куб. м. в год, а к 2020 году - половину добычи природного газа. ПСГ дает две трети всех технически извлекаемых газовых резервов, достаточных для того, чтобы обеспечить потребности страны в течение 90 лет. По прогнозам добыча ПСГ в США возрастет а 4 раза. США ежегодно наращивают добычу ПСГ, что позволит вскоре полностью отказаться от импорта газа. Белый Дом возлагает большие надежды на ПСГ, который может повысить энергетическую безопасность страны и уменьшит выделение парниковых газов.
Крупнейшим источником ПСГ является залежи Marcellus Shale, охватывающие большую часть Пенсильвании и Западной Вирджинии, а также часть штатов Огайо и Нью-Йорк. Объемы этого гиперместорождения составляют 489 трлн. куб. м. газа. Прогноз по ПСГ в США очень оптимистичный (стоимость сланцевого газа втрое ниже европейских цен на природный газ.
Его добывают вблизи от места потребления,
что является главным его достоинством.
Это очень важно, поскольку при
сжигании газа парниковых газов будет
значительно меньше, чем от других
энергоносителей. Природный газ
порождает на треть меньше выбросов,
чем нефть и наполовину меньше,
чем уголь. Газ также снижает
выбросы двуокиси серы и оксида азота.
Переход на газовую энергетику, используя
огромный потенциал сланцевого газа,
позволит США решить проблему с парниковыми
газами в стране. При добыче сланцевого
газа нужно учитывать и
В целом на производство сланцевого газа расход воды меньше, чем при производстве энергии другими способами. Указывают даже на возможность сейсмической опасности от гидороразрвыва. В Европе плотность населения выше, поэтому труднее получить лицензию на бурение. Однако горизонтальное бурение позволяет безопасно бурить скважины даже в густонаселенных регионах. По последним данным запасы ПСГ в Marcellus Shale оценивают в пять раз меньше, чем ранее.
Нынешняя "сланцевая лихорадка" только начинается, отмечает New York Times. Однако энергетические эксперты уже прогнозируют, что сланцы могут уменьшить зависимость Европы от российского газа.
Это порыв, который изменит всю газовую геополитику
Нетрадиционный газ будет
Традиционный природный газ
будет вытесняться
Большинство западных нефтяных и газовых компаний теперь принимают участие в разведки сланцевого газа в Европе, после того как они своевременно не заметили пика сланцевого газа в США.
В свете водородной дегазации планеты метан в сланцах образуется прямо сейчас из-за реакции глубинного водорода с углеродсодержащей органикой сланцев. Соответственно, нет никаких оснований надеяться на скорое исчерпание сланцевого газа. Напротив, этот метан, как утверждают Ларины, будет генерироваться в сланцах до тех пор, пока идет дегазация глубинного водорода, а дегазация продлится, по всей видимости, тысячи лет.
- 3.1. Термическая переработка горючих сланцев
Широкое производство ПСГ увеличивает также интерес и к термической переработке сланца там, где для этого есть подходящие технические, экологические и экономические предпосылки. Сам факт проведения масштабных геологоразведочных работ на сланцевых месторождениях будет этому способствовать. Важно также отметить, что целесообразно перерабатывать сланец под землей, после удаления из него природного ПСГ, поскольку при добыче ПСГ пласты подвергаются гидроразрыву, формируется трещиноватость, поэтому можно вести подземную газификацию, добывая окись углерода и водород. Эти газы вполне пригодны для дальнейшей химической переработки на метанол или синтетический биодизель.
Опытные работы по подземной термической переработке сланца, по инициативе АН СССР, были проведены в Эстонии с 1948 по 1958 годы и дали положительные результаты (под руководством д.т.н. М. Я. Губергрица, д.т.н. С. И. Файнгольда, АН ЭССР).
Полевые работы по подземному полукоксованию
горючего сланца проводятся в США. Ученый
и бизнесмен Михаил Сомин (Израиль)
разработал и опробовал способ термической
переработки горючих сланцев
путем подземного нагрева смесью
воздуха и циркулирующего газа (1980
- 2005 гг.). Процесс осуществлялся на
глубине до 75 метров. Установка проработала
в течение полугода на сланцевой
залежи в Израиле. На установке получали
сланцевую смолу и
Ученые из Стэнфордского университета нашли способ добывать горючий газ и нефть из сланцев, не высвобождая при этом углекислый газ. Суть процесса (EPICC) заключается в нагреве сланца в скважинах для выделения жидких и газообразных углеводородов и разделения их на полезные вещества и отходы. При этом температура постоянно ниже, чем та, при которой происходит выделение углекислоты.
Интересно отметить, что при глубоком залегании сланца, применяя фрекинг, можно получить уже не ПСГ, а сланцевую нефть (жидкие углеводороды).
По разным оценкам, в мировых запасах сланца содержится от 550 до 630 миллиардов тонн сланцевой смолы (искусственной нефти), то есть в 4 раза больше, чем все разведанные запасы натуральной нефти
По оценкам Мирового энергетического
совета, содержание нефти в мировых
запасах горючих сланцев
Производство сланцевого масла является уникальным, а из-за уменьшения нефтяных запасов – более перспективной технологией при производстве топлива и масел.
По разработанной ТТУ
Сланцедобыча и термическая переработка сланца имеет давнюю историю в Эстонии и России. Сланец – одно из важных национальных богатств Эстонии, в которой его добывают c 1919 г., а перерабатывают с 1924 г. Сланцеперерабатывающая отрасль вносит существенный вклад в экономику Эстонии - около 85% продукции идет на экспорт. Из сланца производят топочный мазут, синтетический СГ, различные химические продукты. Большая часть электроэнергии в Эстонии производится также из сланца, причем используется современная технология сжигания, которая пригодна и для углей. Большой вклад в технологию сжигания топлив внес эстонский ученый-энергетик с мировым именем, эстонский и финский академик Аво Отс (Avo Ots). За эти достижения он в 2010 году стал лауреатом государственной премии Эстонии в области науки.
В 2009 году пущен завод сланцевого масла "Petroter I" в Кохтла-Ярве (Эстония) по технологии ЭНИНа «Галотер» (авторы И. С. Галынкер, Б. И. Тягунов, В. И. Чикуль). Начато строительство завода "Petroter II". Для получения дизельного топлива из сланцевой нефти планируется построить третий завод. Планируется расширение термической переработки мелкозернистого сланца по этой же технологии и в Нарве. Новый завод по производству сланцевого масла (Технология "Enefit-280") предусмотрено пустить в эксплуатацию в 2016 году (Эстонская "Eesti Energia" и финско-германская инжиринговая фирма "Outotec"). Завод будет производить 290 тыс.т. сланцевого масла и 75 млн. куб.м. полукоксового газа и перерабатывать 2,26 млн.т. сланца за год (20 тыс. баррелей масла в сутки). Сланцевое масло с 2016 года будет подвергаться глубокой переработке. На заводе будет 80 рабочих мест. В дальнейшем будет построено еще два таких завода.
В июне 2010 года на сланцехимическом производстве в г. Кивиыли (Эстония) пущена установка с твердым теплоносителем по производству сланцевого масла из сланцевой мелочи. Опыт Эстонии полезно использовать в России, а также и других странах. Производство сланцевого масла окупается при цене нефти 60-65 долларов за баррель. Из сланцевого масла можно производить и дизельное топливо, если это будет экономически оправдано. Концерн "Ээести Энергия" планирует c 2016 г. выпускать моторное сланцевое дизельное топливо, а также легкое топочное масло и бензин-сырец.
Мировые ресурсы нефти (млрд. баррелей):
* Легкие нефти 300 – 500
* Тяжелые нефти 500 – 700
* Битуминозные пески 2000
* Горючие сланцы 2000 – 3000
Мировой потенциал топлива: нефть (на 30-35 лет), уголь (на 350 лет), природный газ (на 50 лет), газ в гидратах (очень большие), биомасса (неограниченны).
Иран — вторая страна в мире по объемам запасов природного газа. По оценке ОПЕК на конец 2009 года, его запасы составили 29,6 триллиона кубических метров топлива.
ЭНИН участвует в строительстве "Галотера" в Иордании, а также ведет переговоры о строительстве таких установок в Израиле, Марокко, Соединенных Штатах. Академик РАН Э. П. Волков (директор ЭНИНа) и профессор Клемент Боуман (Канада) удостоены престижной Международной энергетической премии "Глобальная энергия"-2008 за теоретическое обоснование, создание и внедрение в промышленную эксплуатацию эффективных технологий выработки синтетического топлива из битуминозных сланцев и нефтяных песков, восполняющих часть мировой потребности в энергоресурсах.
В течение последних десяти лет на мировом энергетическом ландшафте произошло два довольно больших бума. Это использование канадских маслосодержащих песков и сланцевого газа. Можно предположить, что следующим бумом станет производство разных видов топлива из сланца.
По данным за 2009 год термическая переработка сланца ведется в Эстонии, Бразилии и Китае, где используются разного типа установки. Подготовительные работы проводятся в Австралии, США, Канаде, Иордании и Марокко. Переработка сланца на жидкое топливо выгодна при ценах на нефть 70-100 дол. за баррель. В штате Юта к 2016 году будет построен завод по переработке сланца к 2016 г. эстонский концерном "Ээести энергия".
Следует напомнить, что с 1948 по 1987 годы
сланцевый газ в больших
В России полукоксование может стать
одним из головных процессов комплексной
энерготехнологической
Около Эстонской электростанции (30
км. от Нарвы) консорциумом Alstom Power будет
построена новая электростанция
с двумя блоками, работающими
на сланце и биотопливе с использованием
технологии кипящего слоя (2x 300 MW). Строительство
первого блока планируется
- 3.2. Метан угольных пластов (МУП)
Несомненно, предшественником производства
ПСГ была отработка технологии добычи
альтернативного угольного

- Перспективы добычи сланцевой нефти
- Перспективы дорожного строительства в России
- Перспективы и возможности использования солнечной энергии в России
- Перспективы и возможные последствия присоединения России к ВТО
- Перспективы изменения численности и возрастного состава населения до 2030 г
- Перспективы и направления развития ПК
- Перспективы инновационной деятельности в Украине
- Перспективы вступления России в ВТО
- Перспективы вступления России в ВТО
- Перспективы газификации на автомобильном транспорте и сервис газобаллонных автомобилей
- Перспективы генно-инженерной биотехнологии растений
- Перспективы геофискальной политики России
- Перспективы демографического развития
- Перспективы добровольного медицинского страхования в РФ