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
Горючие сланцы (сланцевая нефть, сланцевый газ) - углеводороды, расположенные в породах со сверхнизкой проницаемостью, но высокой нефтенасыщенностью.
По разным оценкам, запасы горючих сланцев 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 (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),
сапрогумиты (менилитовые сланцы Карпат).
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.
В России аналогом сланцевых отложений tight oil являются толщи:
-
Баженовская свита 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.
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.
