Горючие сланцы - полезное ископаемое из группы твердых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы (близкой по составу к нефти).
Сланцы в основном образовались 450 млн лет назад на дне моря из растительных и животных остатков.
При сгорании горючие сланцы выделяют тепло, а при термическом разложении - сланцевое масло (этот продукт является аналогом тяжелой нефти и используется как топливо вместо мазута), горючие газы и подсмольные воды.
Оба процесса сопровождаются образованием золы.
Сланцевая нефть - нефть 2х видов (по принятой в США классификации):
- Shale oil - высоковязкая сланцевая смола, по плотности и вязкости значительно отличается от традиционной нефти. Получают из горючих сланцев после термического воздействия;
- Tight oil - легкая нефть, содержащаяся в плотных, низкопористых и низкопроницаемых коллекторах
Легкая нефть
Легкая нефть (также известная как сланцевая нефть, сланцевая нефть или легкая нефть низкопроницаемых коллекторов), представляет собой легкую сырую нефть, содержащуюся в нефтеносных пластах со сверхнизкой проницаемостью, часто в сланцах или плотных песчаниках, но высокой нефтенасыщенностью.
Промышленная добыча из низкопроницаемых нефтеносных пластов требует того же гидроразрыва пласта (ГРП) и часто использует ту же технологию горизонтальных скважин, что и при добыче сланцевого газа.
Хотя сланцевую нефть иногда его называют «сланцевым маслом», в последнее время горючие сланцы и сланцевые углеводороды стали различать
Горючие сланцы - это горная порода, пропитанная керогеном, предшественником нефти.
Ныне Международное энергетическое агентство (МЭА) рекомендует использовать термин «легкая нефть в плотных породах» для нефти, добываемой из сланцев или других пластов с очень низкой проницаемостью.
Ранее, в отчете Мирового энергетического совета за 2013 г. использовались термины «плотная нефть» и «сланцевые породы».
Нефтегазоносные сланцевые пласты неоднородны и сильно различаются даже на относительно небольших расстояниях.
Низкопроницаемые коллекторы после ГРП можно разделить на 4 группы:
- имеют небольшую пористость и проницаемость матрицы, что приводит к трещинам, доминирующим как в емкости хранения, так и в путях потока жидкости;
- имеют низкую пористость и проницаемость матрицы, но матрица обеспечивает емкость, в то время как трещины обеспечивают пути потока жидкости.
- имеют микропористость коллектора с высокой пористостью матрицы, но низкой проницаемостью матрицы, что обеспечивает преобладание индуцированных трещин в путях прохождения жидкости;
- имеют макропористые коллекторы с высокой пористостью и проницаемостью матрицы, что обеспечивает как емкость, так и пути потока, а трещины только увеличивают проницаемость.
Для добычи нефти из низкопроницаемых коллекторов требуется не менее 20 % природного газа в поровом пространстве коллектора, чтобы направить нефть к стволу скважины.
Трудноизвлекаемые запасы в резервуаре, содержащем только нефть, могут быть нерентабельны для добычи.
Образования, которые сформировались в морских условиях, содержат меньше глины и являются более хрупкими, и поэтому более подходят для ГРП, чем образования, образованные в пресной воде, которые могут содержать больше глины.
Образования с большим количеством кварца и карбоната более хрупкие.
По разным оценкам, запасы горючих сланцев и сланцевой нефти в мире оценены в 650 трлн т, в которых содержится 550 - 630 млрд т сланцевой смолы (искусственной нефти), что даже больше, чем разведанные запасы натуральной нефти.
Горючие сланцы
Горючие сланцы (ГС) - пиробитуминозные сланцы - осадочные породы карбонатно-глинистого (мергелистого), глинистого или кремнистого состава, содержащие 10-50%, редко до 60% сингенетичного осадконакоплению органического вещества керогена.
ГС имеют коричневую, коричнево-желтую, серую, оливково-серую окраску, листоватую или массивную текстуру.
Сланцевые толщи - это горные породы, состоящие из глинистых известняков и кремнезема, которые насыщены органическим веществом (ОВ).Это основные нефтематеринские породы практически во всех нефтегазоносных бассейнах мира.
Kероген-сингенетичное осадконакоплению органическое вещество c высоким выходом смол при сухой перегонке, при ограниченном выходе битумов, экстрагируемых органическими растворителями при низкой температуре.
Он богат водородом и по его содержанию ближе к нефти, чем к углю.
Геологически кероген - это протонефть, его содержание в горючих сланцах составляет от 10% до 60-80%.
Исходным материалом органического вещества горючих сланцев служила биомасса преимущественно низших водорослей (сапропелевые компоненты), в меньшей степени - высших растений (гумусовые компоненты) и частично животных организмов.
Пo соотношению сапропелевых и гумусовых компонентов ГС подразделяются на:
сапропелиты (ГС Прибалтийского сланцевого бассейна, Bолжского бассейнов и Болтышского месторождения),
Oтличительная генетическая особенность органических вещества большинства ГС - его накопление в донных осадках при нормальном кислородном режиме.
Oрганическое вещество ГС характеризуется высоким содержанием водорода (7-10%), большим выходом летучих при термической переработке (до 90%), высокой удельной теплотой сгорания (Qbdaf = 29-37 МДж/кг).
Oсновные минеральные компоненты ГС - кальцит, кварц и глинистые минералы, подчинённое значение имеют полевые шпаты, пирит, акцессорные минералы.
Основные провинции сланцевой нефти:
- формация Баккен, формация Ниобрара, Барнетт и Игл-Форд в США,
- формация Р'Мах в Сирии,
- формация Саргелу в северной части Персидского залива,
- формация Атель в Омане,
- бассейн Аркаринга в Австралии,
- формация Чиконтепек в Мексике,
- нефтяное месторождение Вака Муэрта в Аргентине.
В России аналогом сланцевых отложений tight oil являются толщи:
-
Баженовская свита в Западной Сибири,
-
Аачимовские отложения в Западной Сибири,
-
Доманиковые отложения Волго-Уральской нефтегазоносной провинции,
-
Хадумская свита Предкавказья и др.
Российские сланцевые толщи:
-
также представлены кремнисто-глинисто-карбонатными породами, обогащенными органикой и другими компонентами нефти в рассеянном состоянии (микронефть).
-
органическое вещество в породах относится к категории «слабо- и умеренно концентрированного» и составляет 2,5-10 %, достигая 20-40 %.
Применение традиционных технологий добычи, традиционных технологий вывода углеводородов из нефтегазоматеринской породы в традиционные ловушки нефти и газа не дает результата. Более 70% от сгенерированных углеводородов остается в матрице генерирующей толщи.
Сланцевый газ
Из сланцевых месторождений добывают также сланцевый газ.Лидером как в промышленной добыче и переработке ГС в СССР, так и локомотивом научных разработок и инноваций сланцевой отрасли промышленности была Эстония.
Вся энергетика Эстонии базировалась на технологии переработки горючих сланцев: при прямом сжигании получают тепло и электроэнергию, при глубокой переработке - нефтепродукты: сланцевое масло, а также высококалорийный газ, и химическое сырье, из которого производили сорбенты, фенолы, тиофеновые соединения, нефтеполимерные смолы и другую высоколиквидную продукцию.
Сланцевый газ в последнее время стал более популярен, чем ГС в связи с со стремительным развитием его добычи, особенно в США.
Локомотивом добычи сланцевой нефти и газа стали США после промышленного внедрения технологий гидравлического разрыва пластов (ГРП).
Преимуществом добычи сланцевых углеводородов является короткий жизненный цикл до7 лет при полной окупаемости.
Обычно в 1й год добывается до 75% нефти, что невероятно для традиционных месторождений, где добыча в 1й год составляет до 6% запасов.
Быстро окупаемые проекты привлекли малый бизнес, который и совершил сланцевую революцию в США на кредитные средства.
Основные сланцевые отложения в США:
- формация Баккен - нефтематеринские сильно битуминозные карбонатно-терригенные породы, с подчиненными прослоями глин. Осадки формировались в глубоководных, бескислородных толщах, с ограниченной циркуляцией воды, с обильным развитием планктонных водорослей. Такие условия сложились в результате некомпенсированного прогибания впадины Уиллистон. Погружение впадины, замедлившееся в позднедевонское время, сохранилось в центральной части впадины до начала пермского времени, с накоплением осадков идентичных формации Баккен.
- формация Игл Форд - нефтематеринские сильно битуминозные карбонатно-глинистые породы, сформированные в условиях окраины шельфа и континентального склона в меловой период. На территории Примексиканской впадины преобладающими были нисходящие движения. Также в это время произошла активизация вулканической деятельности, которая обогатила откладывающиеся породы железом и магнием. Привнос терригенного материала происходил в виде илов, как продукт разрушения из центрального Техаса.
Влияние сланцевой нефти на экономику
С 2014 г. добывающие компании сланцевой нефти увеличили производительность.Это позволило им сохранить бизнес, несмотря на снижение цен на нефть, и продолжить бурение.
Когда они прекращают добычу, они хранят нефть в коллекторах.
Когда цены на нефть вернутся к равновесным 60 - 70 долл США/ баррель, компании могут начать добычу нефти из уже пробуренных скважин.
Так уже бывало, и это предотвращает дальнейший рост стоимости нефти.
Это важно, потому что цены на нефть определяются не только законами спроса и предложения.
Настроения инвесторов больше влияют на цены на нефть.
Они торгуют нефтью на мировых товарных биржах.
Трейдеры могут предлагать цену на нефть вниз или вверх, в зависимости от их предположений о факторах, влияющих на нефть.
В 2008 г. они создали нефтяной пузырь на рынке активов, подняв цену нефть сорта West Texas Intermediate до 145 долл США/ барр, а потом опустив до 30 долл США/ барр просто из-за страха, а не из-за значительного изменения спроса или предложения.
В 2011 г. цены на нефть выросли до 100 долл США/ барр, и добывающие сланцевую нефти компании снова активизировали начали бурение скважин и добычу.
Это привело к снижению цен в 2014 г.
Но сланцевые компании смогли удешевить добычу нефти, внедрив все более инновационные технологии.
Это сначала вызвало бум добычи сланцевой нефти в США, а потом привело к стагнации этой отрасли промышленности.
