Добыча сланцевого газа и нефти

18

10.07.2014

Реферат

Тема: «Добыча сланцевого газа и нефти»

Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1. Исторические вехи в добыче сланцевого

газа и нефти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2. Технология добычи сланцевого газа в США . . . . . . . 6

3. Себестоимость добычи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4. Сланцевый газ в Европе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

5. Сланцевый газ и Россия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

6. Проблемы при добыче сланцевых нефти и газа . . . . .13

7. Сланцевый газ и Мировые Державы . . . . . . . . . . . . . 14

Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

Добыча сланцевой нефти и газа на месторождении в США

Введение

Сланцевый газ — это альтернативный вид топлива, добываемый из горючих сланцев газ. Одни считают сланцевый газ могильщиком нефтегазового сектора российской экономики, а другие — грандиозной аферой планетарного масштаба.

По своим физическим свойствам очищенный сланцевый газ принципиально ничем не отличается от традиционного природного газа. Однако технология его добычи и очистки подразумевает, гораздо большие по сравнению с традиционным газом затраты.

Сланцевые газ и нефть — это, грубо говоря, недоделанные нефть и газ. При помощи «гидроразрыва» человек может извлечь топливо из земли до того, как оно соберётся в нормальные месторождения. Такие газ и нефть содержат огромное количество примесей, которые не только повышают стоимость добычи, но и усложняют процесс обработки. То есть сжимать и сжижать сланцевый газ дороже, чем добытый традиционными методами. Сланцевые породы могут содержать от 30 % до 70 % метана. Кроме того, сланцевая нефть отличается повышенной взрывоопасностью. 

Выгодность разработки месторождений характеризуется показателем EROEI, который показывает, сколько энергии надо затратить, чтобы получить единицу топлива. На заре нефтяной эры в начале 20 века EROEI для нефти составлял 100:1. Это означало, что для добычи ста баррелей нефти надо было сжечь один баррель. К настоящему времени показатель EROEI опустился до значения 18:1.

По данным ряда исследований, себестоимость сланцевого газа в США балансирует на отметке 8-9 долларов за тысячу кубических футов, в то время как стоимость газа на внутреннем рынке уже опустилась до 3,5 долларов за тысячу кубических футов. К тому же оказалось, что расчетные объемы извлекаемых из скважин ископаемых обычно оказываются раза в два ниже заявленных. 

По всему миру происходит освоение все менее выгодных месторождений. Раньше, если нефть не била фонтаном, то такое месторождение никому было не интересно, сейчас все чаще приходится извлекать нефть на поверхность при помощи насосов.

1. Исторические вехи в добыче сланцевого газа и нефти.

Открытие новых источников энергетических ресурсов является для человечества потребностью и однозначной необходимостью. В последнее время всеми энергозависимыми странами активно развиваются технологии-заменители по производству возобновляемого топлива. Отметим, что ни одна имеющаяся технология не может даже потенциально заменить ископаемые энергоресурсы, эта тенденция определяет структуру и тенденцию развития мирового энергетического рынка, а развитие научных технологий на сегодняшний день не предполагает качественного скачка в разработке новых источников энергосырья. Очевидно, что самоорганизация рыночного механизма однозначно определяет появление товаров-заменителей (желательно возобновляемых), которые будут оказывать существенное влияние на структуру мирового энергетического рынка, но не приведут к его качественному изменению из-за достаточно низкой эффективности потенциала всех современных возобновляемых технологий. Единственным энергоисточником, имеющим на сегодняшний день исключительные качества товара-заменителя, является сланцевый газ.

Сланцевый газ (англ. shale gas) - это тот же самый природный газ, но способ его залегания в недрах иной (хранится в виде небольших газовых образованиях, коллекторах, в толще сланцевого слоя осадочной породы (газоносные сланцы) Земли). Он находится в рассеянном состоянии, поэтому требует специальные технологи добычи, чем для обычного газа.

Сланцевый газ состоит из метана с примесями углекислого газа, азота и сероводорода. Сланцевый газ не образует больших скоплений, но за счет вскрытия больших площадей можно получать значительное количество такого газа. По одним данным, мировые запасы сланцевого газа оцениваются в 200 трлн. м, по другим - в 450 трлн. куб.м.

Первая коммерческая добыча газа из сланцевого месторождения была осуществлена в 1821 году Вильямом Хартом на месторождении Fredonia (New York). О сланцевом газе в России стало известно еще в 70-е годы, но добывать его тогда было экономически невыгодно из-за высокой себестоимости. На себестоимость добычи газа существенно влияет содержание глины в жестких песках, которая поглощает энергию гидроразрыва, что требует увеличения объема используемых химикатов. Каждое месторождение имеет свой уникальный объем диоксида серы, поэтому, чем ниже этот показатель, тем выше цена реализации газа.

Однако промышленники быстро разочаровались в сланцах как в источнике газа. Эта порода отличается плотностью и низкой пористостью, и газ залегает в небольших изолированных "карманах". Чтобы добыть его, требуется пробурить множество скважин, каждая из которых даст лишь очень небольшой объем газа.

Пионером в области добычи сланцевого газа в США является геолог Джордж Митчелл, который в конце 1970-х годов взял в аренду лицензионный участок и начал бурить на нем вертикальные скважины. Однако в вертикальных скважинах не оказалось пластов песчаника, карбонатных резервуаров и коллекторов. Почти разорившись, Митчелл приступил к бурению горизонтальных скважин, используя новые технологии гидроразрыва. После этого притоки газа стали более значительными. Митчелл попал на самый перспективный участок месторождения Барнетт.

В те же годы, во время обострения проблемы энергетической безопасности в США, правительство, находясь в поиске возможных решений, вспомнило и о сланцах. Были проведены разведочные работы, в ходе которых выявлены четыре огромные сланцевые структуры — Barnett, Haynesville, Fayetteville и Marcellus, простирающиеся на десятки тысяч квадратных километров и, по-видимому, содержащие гигантские запасы природного газа.

В 90-е годы ряд небольших компаний, крупнейшей и наиболее активной из которых стала Chesapeake Energy, решили вернуться к идее извлечения газа из сланцевых пластов. В то время потребление газа в США быстро увеличивалось вследствие массового строительства по всей стране эффективных и экологически чистых парогазовых энергоблоков, цены на газ были весьма высоки, так что, как говорится, «игра стоила свеч».

При добыче газа из сланцевых пород произошел настоящий технологический прорыв. Теперь вместо множества одиночных вертикальных скважин пробуривается одна, от которой затем на большой глубине расходятся горизонтальные скважины, длина которых может достигать 2–3 км. Затем в пробуренные породы закачивается под давлением смесь песка, воды и химикатов. Гидроудар разрушает перегородки газовых карманов, что позволяет собрать все запасы газа и откачать их через все тот же вертикальный ствол.

Этот метод был разработан в Соединенных Штатах.

При такой технологии резко сокращается нужда в сооружении внутрипромысловых газопроводов, а сам процесс бурения более точен и идет очень быстро. Подобный подход позволяет вести газодобычу в густонаселенных районах, поскольку на поверхности инфраструктура минимальна, притом, что сами разработки ведутся на очень большой территории.

Масштабное промышленное производство сланцевого газа было начато компанией Devon Energy в США вначале 2000-х гг. на Barnett Shale, расположенном на северо-востоке Техаса, в бассейне Форт Ворт. На этом месторождении компания в 2002г. пробурила впервые горизонтальную скважину. Содержащие метан сланцы верхнего карбона одноименной с пластом формации залегают на глубинах от 750 до 2400 м на площади 13 тыс. кв. км. Мощность пласта изменяется от 12 до 270 м. Доказанные извлекаемые запасы были приняты в размере 59 млрд куб. м. В настоящее время они полностью выбраны.

Рис.5. Схема бурения сланцевого газа (слева) и традиционного из песчаника (справа), 2010г.

Рис.6.Добыча сланцевого газа, 2010г.

2. Технология добычи сланцевого газа в США

Добыча сланцевого газа предполагает горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта. Горизонтальная скважина прокладывается через слой газоносного сланца. Затем внутрь скважины под давлением закачиваются десятки тысяч кубометров воды, песка и химикатов. В результате разрыва пласта газ по трещинам поступает в скважину и далее на поверхность.

Схема добычи сланцевого газа

Данная технология наносит колоссальный вред окружающей среде. Независимые экологи подсчитали, что специальный буровой раствор содержит 596 наименований химикатов: ингибиторы коррозии, загустители, кислоты, биоциды, ингибиторы для контроля сланца, гелеобразователи. Для каждого бурения нужно до 26 тыс. кубометров раствора. Назначение некоторых химикатов используемых в этой технологии:

• соляная кислота помогает растворять минералы;

• этиленгликоль борется с появлением отложений на стенках труб;

• изопропиловый спирт используется для увеличения вязкости жидкости;

• глютаральдегид борется с коррозией;

• легкие фракции нефти используются для минимизации трения;

• гуаровая камедь увеличивает вязкость раствора;

• пероксодисульфат аммония препятствует распаду гуаровой камеди;

• формамид препятствует коррозии;

• борная кислота поддерживает вязкость жидкости при высоких температурах;

• лимонная кислота используется для предотвращения осаждения металла;

• хлорид калия препятствует прохождению химических реакций между грунтом и жидкостью;

• карбонат натрия или калия используется для поддержания баланса кислот.

Гидроразрыв пласта в США

Десятки тонн раствора из сотен наименований химикатов смешиваются с грунтовыми водами и вызывают широчайший спектр непрогнозируемых негативных последствий. При этом разные нефтяные компании используют различные составы раствора. Опасность представляет не только раствор сам по себе, но и соединения, которые поднимаются из-под земли в результате гидроразрыва. В местах добычи наблюдается мор животных, птиц, рыбы, кипящие ручьи с метаном. Домашние животные болеют, теряют шерсть, умирают. Ядовитые продукты попадают в питьевую воду и воздух. У американцев, которым не посчастливилось жить поблизости от буровых вышек, наблюдаются головные боли, потери сознания, нейропатии, астма, отравления, раковые заболевания и многие другие болезни.

Отравленная питьевая вода становится непригодной для питья и может иметь цвет от обычного до черного. В США появилась новая забава поджигать питьевую воду, текущую из-под крана.

Воспламенение питьевой воды

Это скорее исключение, чем правило. Большинству в такой ситуации реально страшно. Природный газ не имеет запаха. Тот запах, который мы чувствуем, издают одоранты, специально подмешиваемые для выявления утечек. Перспектива создать искру в доме, полном метана, заставляет перекрыть водопровод наглухо в такой ситуации. Бурение новых скважин для воды становится опасным. Можно нарваться на метан, который ищет выход на поверхность после гидроразрыва.

Американские нефтегазовые компании применяют к местному населению следующую примерную схему действий.