Сланцевая нефть: прошлое, настоящее и будущее. Потенциал добычи и экологические проблемы

Два десятилетия назад мир узнал о сланцевой нефти, как об одном из альтернативных источников энергии. В обиход даже вошло понятие так называемой «сланцевой революции», обозначающей не что иное, как резкое увеличение добычи такого рода нефти на территории США и Канады за период с 2005 по 2010 годы.

Что такое сланцевая нефть?

Смесь углеводородов, извлекаемая из коллекторов, обладающих высоким уровнем плотности (сланцев). Сланцы представляют собой слоистые горные породы. Нередко в природе встречаются горючие сланцы, процесс образования которых в большинстве случаев происходил в условиях водной среды. Вот они-то и представляют интерес, благодаря присутствию внутри себя:

  • Лёгкой нефти – достаточно удобного для переработки сырья, обладающего плотностью, не превышающей 0,84 г/см3 (в отдельных случаях – 0,88 г/см3). Именно она составляет большую часть, извлекаемого из недр земли, чёрного золота. Хотя, в связи со значительным уменьшением её запасов, всё больше встаёт вопрос о переходе на тяжёлую (отличающуюся повышенной плотностью, высоковязкую смесь углеводородов) и сланцевую нефть.
  • Керогена, именуемого также «протонефтью» – субстанции, не успевшей завершить превращение содержащейся в ней аквагенной органической среды (остатков, присутствующих в акваториях организмов) в нефть.

Кероген находит широкое применение в качестве исходного сырья для производства сланцевой нефти, осуществляемого с помощью пиролиза – технологии, предусматривающей термическое растворение и гидрирование, физико-химических процессов, позволяющих получать в результате до 20-70% от исходной массы газообразной и жидкой углеводородной продукции.

Терминологическая путаница

Разнообразные источники из англоязычных стран и России, пользуясь одними и теми же терминами, наделяют их совершенно разными толкованиями. Естественно, что всё это вносит некоторую путаницу и неразбериху.

Термины Международного энергетического агентства (МЭА):

  • «oil shale» – богатые керогеном нефтяные горючие сланцы,
  • «shale oil» – нефть, получаемая из нефтяных сланцев,
  • «tight oil» – сланцевая нефть
  • «light tight oil» – лёгкая нефть, добываемая из горных пород низкого уровня проницаемости (сланцев).

Мировой энергетический совет в своих отчётах употребляет термин «tight oil».

Термины Управления энергетической информации Министерства энергетики США:

  • «tight oil» – углеводороды (не только нефть), добываемые из низкопроницаемых формаций и коллекторов,
  • «hale gas» – природный газ.

Кроме того, в Америке под термином «shale oil» может фигурировать вязкая углеводородная смола, называемая в дореволюционной России сланцевым маслом.

В современной России под термином «сланцевая нефть» подразумевается «tight oil» или «light tight oil», в значении – лёгкая нефть, извлекаемая из плотных, отличающихся низкой пористостью и низкой проницаемостью коллекторов.

Немного истории или сланцевое масло

Первые исследования возможностей добычи, переработки и употребления сланцевого масла делались на территории Российской империи. Лидирующее положение в данном направлении удерживала Эстляндия – северная часть Эстонии, располагающая огромными запасами горючих сланцев.

Там и сейчас продолжается разработка и переработка самого большого объёма сланцев, предназначенных для получения сланцевого масла и выработки электрической энергии. Так, в 2015-м году страна продала 315 тыс. т масла, а международный концерн АО «Ээсти Энергия» в первом квартале того же года произвёл 85 тыс. т сланцевого масла.

Общемировые запасы

Прогнозные оценки мировых запасов горючих сланцев весьма разнятся, вследствие сложности методов их оценки и постоянства проведения геологической разведки, привносящей всю новую и новую информацию. Так, по свидетельству крупнейших специалистов прогнозные залежи мировых нефтяных сланцев сегодня составляют 650 трлн т. Что допускает возможность извлечения из них 26 трлн т сланцевой нефти. Этого могло бы хватить на 300 лет эксплуатации месторождений, при сохранении сегодняшнего уровня потребления чёрного золота.

К сожалению, хотя это и в 10 раз больше, чем то, что могут дать месторождения традиционной нефти, но фактор рентабельности в несколько раз уменьшает эти объёмы. Согласно экономическим исследованиям, опубликованным одной из крупнейших мировых нефтегазовых компании Royal Dutch Shell, в финансовом отношении интерес могут представлять только те скважины, где:

  • продуктивный пласт составляет более 30 метров толщины,
  • отдача от 1 т разрабатываемой горной породы не опускается ниже 90 литров сланцевой нефти на выходе.

Согласно аналитическим данным Г. Брига, больше всего горючих сланцев – 70%, присутствует на территории США, значительно меньше – 7% приходится на РФ (хотя здесь они гораздо более перспективны для освоения).

ТОП-10 государств, располагающих крупнейшими запасами сланцевой нефти, выглядит так:

Страна Сланцевая нефть, трлн футов Рейтинговые места
Россия 75 1
США 58 2
Китай 32 3
Аргентина 27 4
Ливия 26 5
Австралия 18 6
Венесуэла 13 7
Мексика 13 8
Пакистан 9 9
Канада 9 10

Наибольшими залежами сланцевого газа – общемировое количество которого оценивается в 206 трлн м3, что составляет примерно 1/3 мировых запасов природного газа – обладают:

  1. Китай – 31,57 трлн м3.
  2. Аргентина – 22,71 трлн м3.
  3. Алжир – 20 трлн м3.
  4. США – 18,83 трлн м3.

Россия, со своими 8 трлн м3 газа, занимает в этом списке 9-ую строчку.

Способы добычи

Существуют два способа извлечения сырья из сланцев, известняков и плотных песчаников:

  • Применяемый с 1837 года шахтный (открытый) метод. Достаточно дорогостоящая и сопровождающаяся множеством затрат технология, предусматривающая вскрытие грунта, изъятие продуктивной породы и последующее измельчение её. С целью дальнейшей транспортировки полученной массы на перерабатывающее предприятие, где она подвергается безвоздушному гидролизу для извлечения сланцевого масла.
  • Фрекинг или гидравлический разрыв пласта (ГРП), разработанный в конце прошлого века американским инженером-нефтяником Джорджем Фидиасом Митчеллом («отцом сланцевой революции»). В основе этого, менее затратного метода, лежат:
    1. Бурение на глубину 2-3 км вертикальной скважины.
    2. Прокладка на такую же или большую длину горизонтальной скважины.
    3. Гидроразрывы пластов нефтесодержащих сланцев, выполняемые посредством насыщения их специальными жидкостями, закачиваемыми под давлением, доходящим до 1500 атм.

Второй метод по сравнению с первым отличается большей экономичностью, но наносит значительный вред окружающей среде и пока что не составляет серьёзную конкуренцию способам традиционной нефтедобычи. Однако именно он привёл к возникновению широко разрекламированной средствами массовой информации сланцевой революции.

Сланцевая революция

Это не что иное, как внедрение комплексного метода, сочетающего в себе наклонно-направленное бурение и гидроразрыв пласта, в промышленную эксплуатацию. Впервые он был осуществлён компанией Devon Energy на месторождении формации Барнетт (штат Техас) в 2002-м году (по другим данным, в первый раз ГРП был применён при организации нефтедобычи на территории штата Северная Дакота двумя годами позднее).

Как бы там ни было, но к 2014 году выработка сланцевой нефти в одной только Северной Дакоте увеличилась до 1,1 млн баррелей ежесуточно, хотя десятилетием ранее этот показатель не превышал 85 тыс. баррелей в сутки. В это же время начали активно осваиваться целый ряд сланцевых месторождений США: Bakken, Marcellus, Haynesville, Eagle Ford, Woodford, Fayetteville, Barnett, Antrim, что привело к 6-кратному росту добычи сланцевого газа.

К 2016 году США сумели обогнать Россию по уровню добычи газа, доведя его до 751 млрд м3 (РФ в том же году сумела произвести 642 млрд м3 голубого топлива). В 2018 году выработка сланцевой нефти в Соединённых Штатах доходит до 6,2 млн баррелей в сутки.

Очевидным объяснением бурного роста производства сланцевых углеводородов явилось желание американских политических и деловых кругов составить конкуренцию российским и ближневосточным производителям нефти и газа на европейском рынке. Однако им довелось в дальнейшем столкнуться с множеством проблем в плане экономики и экологии.

Различия между обычной и сланцевой нефтью

Всё дело в том, что есть существенная разница между традиционной нефтью и нефтью, извлечённой из низко проницаемых коллекторов.

По своим потребительским характеристикам они идентичны, а вот по способам извлечения из недр значительно отличаются друг от друга. Сланцевая нефть требует значительных первоначальных вложений, что объясняется сложностью технологии её добычи. Следствием чего является её повышенная (в сравнении с обычной нефтью) себестоимость.

Кроме того, на повестку дня всё большее и больше выходит вопрос экологической безопасности, который становится очень актуальным в связи с разрушением ландшафта и химическим загрязнением грунтовых вод, а также – почвы, вызванные фрекинг-процессами.

Справедливости ради, надо отметить, что запасы традиционной нефти достаточно быстро истощаются, а мировые запасы сланцевой нефти по оценкам специалистов доходят до 3 трлн баррелей.

Себестоимость

Понятно, что сопровождающие процесс добычи сланцевой нефти сложности приводят к значительному удорожанию последней. Себестоимость арабской или российской нефти сегодня составляет порядка 10-15 долларов за баррель. Аналогичный показатель для жидкого топлива, извлечённого из известняков, сланцев и плотных песчаников доходит до 50-60 долларов за баррель.

Безусловно, рынок всегда может изменить это соотношение в ту или иную сторону благодаря «бычьей» или «медвежьей» тенденции, хорошо отражающейся в котировках цен на мировых финансовых биржах.

Дальнейшие перспективы

Они весьма туманны. Технологические трудности, требующие колоссальных инвестиций, быстрое истощение скважин, экологические риски, сильнейшая конкуренция со стороны нефтедобытчиков, занятых извлечением традиционной нефти – всё это играет весьма существенную отрицательную роль.

Но с другой стороны, жизнь не стоит на месте. Появляются новые перспективные разработки, а дебит скважин постепенно снижается. Поэтому такие страны, как Китай и Россия, начали активно заниматься поиском и возможностями добычи сланцевых топливных ресурсов:

  • Китай в июне текущего года обнаружил в бассейне Ордос, что расположен на территории провинции Ганьсу в северной части центрального Китая, 1 млрд т сланцевой нефти.
  • Россия в рамках весьма перспективного в технологическом отношении проекта «Бажен» вот-вот начнёт активно заниматься добычей трудно извлекаемых нефтяных запасов из месторождений знаменитой Баженовской свиты. Это обещает пополнить российский бюджет к 2025 году на 60-70 млрд рублей, и дать возможность отечественным производителям оборудования заработать порядка 150 млрд рублей.