Добыча сланца – Горючий сланец — описание, фото, состав, свойства, месторождения, применение породы

Технология и последствия сланцевой добычи

Сланцами называют широко используемый в качестве строительного и отделочного материала камень. Однако, некоторые разновидности сланцев нашли свое широкое применение и в энергетике. Сланец может быть использован при производстве графита кварца, граната, бумаги, а также в качестве источника магния и кремния. В зависимости от условий образования сланцы подразделяются на:

• глинистые;
• аспидные;
• кристаллические;
• углистые;
• хлоритовые;
• горючие;
• вельдские;
• тальковые и другие.

Образованные на достаточно больших глубинах в условиях высокого давления и температуры сланцы имеют кристаллическую структуру, которая имеет четко выраженные слои.

В связи с такой востребованностью, сланцевая добыча ведется на территории многих стран, среди которых Мексика, США, Колумбия, Венесуэла, Новая Гвинея, Россия, Северная Африка и т.д.

Во многих странах сланцевые месторождения используются в качестве источника для добычи нефти и газа.

Добыча сланцевой нефти

Сланцевой нефтью принято называть нефть, основным источником для добычи которой выступают сланцевые залежи, находящиеся в твердом или жидком состоянии и образованные в течение достаточно длительного времени растительными и животными остатками.

Такая нефть находится в пластах породы, для которой характерна низкая плотность и проницаемость. Кроме того, порода, содержащая сланцевую нефть, также имеет огромное количество примесей, которые называются нефтяными песками или тяжелой битумной нефти. Переработать такой продукт представляет собой очень дорогостоящую процедуру, в результате которой образуется материал в несколько раз дороже, чем обычная нефть. Это связано с тем, что технология сланцевой добычи до сих пор остается несовершенной и проходит только свою начальную стадию развития. В связи с этим, сегодня сланцевая нефть больше является перспективным резервом на будущее и никоим образом пока не может повлиять на существующий нефтяной рынок.

Не смотря на дороговизну продукта, сланцевая нефть продолжает добываться. Существует два метода, которые пользуются преимуществом во время добычи данного продукта:

1. Открытый (шахтный) способ. В данном случае порода после изъятия из земных недр попадает на дальнейшую переработку в специальные установки-реакторы. Данные установки используются для пиролиза сланцев без доступа воздуха. Этот процесс приводит к выделению сланцевой смолы. Стоит отметить, что открытый способ отличается своей дороговизной и, соответственно, дорогим конечным продуктом.
2. Добыча из пласта путем гидравлического разрыва (или фрекинга). При данном способе бурятся горизонтальные скважины, и производится множественные гидроразрвы пласта. Часто перед этим существует необходимость проведения термического  или химического разогрева пласта. Не смотря на дороговизну открытого способа добычи сланцевой нефти, данный метод является еще более сложным, и, соответственно, более дорогостоящим.

Кроме того, во время извлечения сланцев для получения нефти вторым способом возникает серьезная проблема, заключающаяся в очень быстром падении дебитов пробуренных скважин. Если в самом начале работы скважины характеризуются достаточно высоким дебитом, что связано с горизонтальным закачиванием и множественными гидроразрывами, то спустя 400 рабочих дней наблюдается резкое падение количества добываемого сырья (до 80%). Во избежание подобной ситуации во время сланцевой добычи введение скважин в эксплуатацию осуществляется поэтапно.

Добыча сланцевого газа

Стоит отметить, что сланцевые отложения содержат достаточно низкую концентрацию газа. Он собирается, как правило, в коллекторах, которые разбросаны по всех толще породы. Таким образом, в каждом отдельном коллекторе содержится очень малое количество газа. Но, если их все собрать воедино, то получаются даже очень большие его запасы.

Сланцевый газ добывается несколькими способами:

1. Горизонтальным бурением. В основе данного метода лежит применение специальных буровых установок. Данный способ наиболее распространен и считается приоритетным во время добычи сланцевого газа.
2. Гидроразрывами пласта. Суть способа заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте с целью выделения из него сланцевого газа. Данный метод используют тогда, когда обычные способы уже неэффективны.
3. Сейсмическим моделированием. В данном методе сочетаются геологические исследования с картированием и компьютерной обработкой данных, в том числе и с визуализацией.

Стоит отметить, что сегодня существуют современные технологии добычи сланцевого газа, при которых конструируется специальная буровая установка, содержащая одну вертикальную скважину и несколько горизонтальных, длина которых может составлять порядка 3 км. Скважины заполняются специальной смесью, в состав которой входит вода, песок и химреагентов, благодаря чему происходит гидроудар. В результате этого повреждаются газовые коллекторы и, содержащийся в них газ, высвобождается и откачивается.

При добыче сланцевого газа, как и при разработке стандартных газовых месторождений, создаются области переменного давления. Таким образом, газ перемещается в зависимости от давления. С этой целью используются горизонтальные скважины, которые имеют несколько отводов на одной глубине. Также допустимо формирование многоступенчатых скважин, имеющих горизонтальный отвод протяженностью 2 км.

Наибольший опыт в разработке сланцевых месторождений характерен для США. Так, он показывает, что каждое отдельное такое месторождение имеет свои уникальные геологические параметры, которые влияют на эксплуатацию и добычу материала. Таким образом, в каждом отдельном случае необходим индивидуальный научный подход при добыче газа.

Таблица 1. Различия сланцевого и природного газа

Сланцевый газ	Природный газ
Добывается из осадочных пород	Добывается из газоносных залежей, газовых «шапок» нефтяных месторождений, газогидратов
Добыча предполагает бурение скважин с горизонтальными участками с применением гидроразрыва пласта (реже — пропанового фрекинга)	Добыча по наиболее распространенной схеме предполагает бурение вертикальных скважин без гидроразрыва пласта
Добыча чаще всего предполагает бурение нескольких сотен скважин на одном месторождении	Добыча предполагает бурение, как правило, нескольких десятков скважин на одном месторождении
Ресурс одной скважины — 1-2 года	Ресурс одной скважины — 5-10 лет
Как правило, требует достаточно глубокой обработки после извлечения в целях приведения к потребительским стандартам	Обычно требует минимальной обработки после извлечения
Характеризуется относительно высокой себестоимостью добычи	Характеризуется относительно невысокой себестоимостью добычи

Последствия сланцевой добычи

Гринпис на протяжении многих лет ведет агитацию за прекращение добычи сланцевого газа и сланцевой нефти. Это связано с тем, что во время сланцевой добычи используются опасные и малоизученные технологии гидравлического разрыва. В результате экологических исследований был выделен ряд факторов, являющихся свидетельством того, сланцевая добыча негативно влияет на человека и на окружающую среду. К ним относятся:

1. Загрязнение воды. Гидравлический разрыв пласта влечет за собой загрязнение токсичными химическими веществами грунтовых вод, а также источников питьевой воды. При фрекинге используются колоссальные объемы воды, что представляет собой опасность для регионов, страдающих от засухи и водного дефицита.
2. Загрязнение воздуха. Во время сланцевой добычи в атмосферу выделяется метан и другие газы. Иногда загрязнение настолько сильно, что жители, живущие вблизи мест, где добываются сланцы, вынуждены носить респираторы.
3. Загрязнение почвы. Токсичные жидкости, используемые при добыче сланцев, могут проникнуть в почву.
4. Землепользование. Сланцевая добыча влечет за собой сильное разрушение ландшафта, в результате чего также наносится вред и сельскохозяйственным угодьям. На территории площадью 140-400 км² формируется порядка 3000 скважин.
5. Шумовое загрязнение. Относится, главным образом, к фрекингу. Наносит вред местным жителям, домашним и диким животным.
6. Сейсмическая активность. Утилизация загрязненной воды осуществляется путем ее закачивания под землю, что существенно повышает риск возникновения землетрясений.
7. Изменение климата. Парниковые газы, которые выбрасываются в атмосферу в процессе сланцевой добычи, во много раз превышают количество выделяемых парниковых газах при добыче традиционных полезных ископаемых. Было проведено множество исследований на этот счет, в результате чего ученые пришли к выводу, что во время добычи сланцевого газа происходит утечка метана, втрое превышающая его утечку во время извлечения природного газа.
8. Социально-экономические проблемы. Добыча таких ископаемых, как сланцевый газ, может стать причиной экономического бума в том регионе, где происходит его добыча. Однако, это явление очень кратковременное, а нанесенный от такой добычи ущерб колоссальный.

Таким образом, сланцевая добыча может нанести серьезные необратимые последствия, как для экологии, так и для человечества в целом.

mining-prom.ru

Добыча, запасы и месторождения горючих сланцев

Горючие сланцы представляют собой полезные ископаемые, основным компонентом состава которых выступает аквагенное органическое вещество. Таким образом, по форме своего образования данный вид полезных ископаемых имеет много общего с нефтью. Горючие сланцы являются отличным материалом для получения сланцевого газа и сланцевой нефти. На протяжении многих лет ученые-геологи исследуют сланцевые месторождения, в результате чего пришли к выводу, что запасы горючих сланцев в разы превышают запасы традиционной нефти.

Данные полезные ископаемые относятся к осадочным горным породам, приоритетным компонентом которых выступает органическое вещество, именуемое керогеном, стандартным содержанием которого в сланцах считается 10-30%. Но иногда его наличие в породах составляет половину и более (до 70%) всего компонентного состава, что является свидетельством высокого качества этих ископаемых. Сам термин был введен в научный обиход профессором Крум-Броуном в начале ХХ в.. Именно кероген является основным материалом для получения сланцевой нефти или, так называемой, сланцевой смолы.

Кроме этого, в формировании горючих сланцев также принимают участие и минералы: кальцит, доломит, гидрослюда, кварц, пирит, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты и другие.

Основным материалом, из которого происходит формирование залежей горючих сланцев, выступают простейшие водоросли, которым удалось сохранить свое строение на клеточном уровне (талломоальгинит) или же наоборот – не удалось (коллоальгинит). Примесью в органической части ископаемых являются измененные остатки таких высших растений, как витринит, фюзенит, липоидинит. Стоит отметить, что горючие сланцы обладают высокой действительной плотностью, которая превышает 2000 кг/м3. Данное свойство является отличительной характеристикой ископаемых, и напрямую зависит от процентного содержания минеральных примесей: чем их больше, тем выше плотность.

Месторождения горючих сланцев

Формирование полезных ископаемых протекает в водоемах и заболоченных местах, в связи с чем, существующие на сегодня их залежи разбросаны по всей территории нашей планеты. Современным ученым сегодня известно в районе 550 месторождений ископаемых. Порядка 50% из них сосредоточены в США, примерно 21% залежей владеет Бразилия. Россия, в свою очередь, находится на третьей ступени по разработке сланцевых месторождений, добывая, при этом, 11% ископаемых от общего мирового объема.

К сожалению, абсолютно каждое месторождение горючих сланцев разработать сегодня не представляется возможным. На это есть свои определенные причины. Главными из них выступают нецелесообразность проведения работ в экономическом плане, а также экологическая ситуация, которая присутствует на самих месторождениях.

По данным на 2004 год на территории российского государства разведано четыре бассейна: Волжский, Прибалтийский, Печоро-Тиманский, Вычегодский. Однако, российским месторождением, содержащим в себе наибольшее количество залежей горючих сланцев, считается Баженовское, расположенное в Западной Сибири.

Таблица 1. Химические элементы в горючих сланцах, мг/кг

Месторождение	Р	V	Cr	Co	Ni	Cu	Zr	Mo
Ленинградское	—	300	10	—	30	10	1000	—
Новодмитриевское	—	100	100	100	30	300	100	—
Болтышское	—	300	300	30	300	—	300	—
Кашпирское	3 000	100	30	100	300	23 (с)	300	300
Воронье-Волосковское	10 000	300	100	—	—	—	—	300
Колорадо (США)	—	80	200	—	70	—	30	—

Добыча горючих сланцев

Для того, чтобы начать разрабатывать месторождение, необходимо провести комплекс исследовательских работ, которые позволят изучить условия залегания ископаемых, глубину, структуру почвы, и дать абсолютно полную характеристику объекта. Все эти мероприятия необходимы для того, чтобы выбрать единственно правильный способ, который позволит безопасно извлечь горючие сланцы из земных недр на дневную поверхность. Таким образом, специалисты пользуются всего двумя способами извлечения ископаемых карьерным (открытым) и подземным (шахтным). На то, какой из способов будет применен, влияют такие факторы, как условия сланцевого залегания, а также гидрогеологическая и экологическая ситуация.

Первый метод добычи уместно использовать в местах относительно неглубокого нахождения залежей. Данный способ имеет множество преимуществ, заключающихся в экономической выгодности и минимальной вредности для окружающей среды.

Второй метод отличается от первого своей дороговизной, поскольку требует использования специального технического оборудования, а также знающих свое дело специалистов. Кроме этого, шахтный способ очень разрушительный, в связи с чем его запрещено использовать там, где имеет близкое расположение водоемов или городских агломераций.

Полученные горючие сланцы отправляют на переработку, которая осуществляется полукоксованием при достаточно высоком температурном режиме, в результате чего и получается сланцевая нефть. 

mining-prom.ru

Сланцевая Нефть

 

 

Сланцевая нефть, наряду с тяжелой нефтью и битуминозными песками, относится к трудноизвлекаемым нетрадиционным запасам углеводородов, которыми последнее время все больше интересуются нефтедобывающие компании.

Вследствие «сланцевого бума» и связанного с ним огромного количества сообщений в прессе, произошла некоторая путаница в понятиях. Говоря о сланцевой нефти, чаще всего подразумеваю сразу два вида ресурсов, которые могут быть получены из горючих сланцев. Однако более корректно было бы их разделять. Поэтому для начала следует разобраться в определениях.

 

Терминология

 

Сланцы (shale, англ.) — это горные породы, структура которых представляет собой наслоение различных минералов.

Горючие сланцы (oil shale, англ.) — это сланцы, сформировавшиеся главным образом в водных условиях, и содержащие как сформировавшуюся легкую нефть, так и аквагенное органическое вещество – остатки морских и озерных организмов, и водорослей, еще не успевших превратиться в нефть – кероген или «протонефть».

Кероген как раз и служит исходным сырьем для получения той самой «сланцевой нефти» (shale oil или «сланцевое масло»). Для этого горючие сланцы подвергают специальной обработке — пиролизу, термическому растворению и гидрированию, в результате чего образуются жидкие и газообразные углеводороды с выходом 20 – 70% по массе.

 

Таким образом, сланцевая нефть — это вещество, близкое по составу к традиционной нефти, получаемое в определенных условиях из керогена, содержащегося в горючих сланцах.

 

Однако этот термин часто употребляют (особенно в США) и по отношению к традиционной легкой нефти, извлекаемой из тех же сланцевых пластов или прилегающих к ним других низкопроницаемых коллекторов, без проведения каких-либо изменяющих состав добытого вещества процессов, что не совсем корректно.

Для отличия такой нефти от аутентичной сланцевой нефти, Международное Энергетическое Агентство рекомендует использовать термин «light tight oil» (LTO, легкая нефть низкопроницаемых коллекторов), а Мировой Энергетически Совет использует термин «tight oil».

Тем не менее, даже не смотря на все различия этих двух видов сырья, как по составу, так и по технологиям извлечения, оба они все же относятся к нетрадиционным ресурсам, извлекаемым из горючих сланцев. Поэтому, в частности, оценка запасов, приведенная ниже, объединяет весь объем углеводородных ресурсов, который можно получить из сланцевых пород.

 

Мировые запасы

 

По оценкам специалистов мировые запасы горючих сланцев составляют около 650 трлн. тонн, из которых можно получить порядка 26 трлн. тонн сланцевой нефти. Таким образом, потенциальное количество такой нефти в мире более, чем в 10 раз превосходит запасы традиционной нефти. Однако стоит учесть, что запасов, добыча которых будет экономически рентабельна в разы меньше.

Так, компания Royal Dutch Shell опубликовала исследование, в соответствии с которым добыча целесообразна только на тех месторождениях, где из тонны сланца можно получить не менее 90 литров сланцевой нефти. Таким требованиям по оценкам соответствуют только 30% всех сланцев. Кроме этого, толщина продуктивного пласта должна составлять не менее 30 метров, что дополнительно сокращает потенциальные запасы.

По разным оценкам, около 70% горючих сланцев сосредоточены на территории США. Наибольшие запасы LTO в мире сосредоточены в знаменитой Баккеновской формации. Кроме этого стоит отметить месторождения Eagle Fort (Техас) и Bone Spring (Нью-Мехико).

На втором месте, но с серьезным отрывом располагается Россия с 7% мировых запасов. По мнению Управления по энергетической информации США, российские ресурсы, ввиду условий добычи, являются наиболее перспективными для разработки. Наибольшая часть горючих сланцев России сконцентрирована в Баженовской свите месторождений.

 

Методы добычи

 

В настоящий момент сырье из горючих сланцев добывают двумя основными способами:

1. Добычу сырья для извлечения керогена и последующего получения из него сланцевой нефти производят шахтным (открытым) способом. Добываемые таким образом сланцы подвергаются обработке на специальных реакторных установках, позволяющих выделить собственно сланцевое масло. Однако в связи с высокой себестоимостью получаемого сырья, такой метод не пользуется большой популярностью у добытчиков.
2. Легкую нефть низкопроницаемых коллекторов добывают непосредственно из пласта. Метод предполагает бурение горизонтальной скважины с последующим применением технологии фрекинга — гидроразрыва. По данной технологии в скважину под высоким давлением закачивают специальную «жидкость разрыва», что приводит к разрушению сланцевого пласта и вымыванию сырья из образовавшихся трещин. На сегодняшний день этот метод считается наиболее рентабельным, однако он все равно не может конкурировать с традиционными способами добычи сырой нефти.

 

Экологические последствия добычи сланцевой нефти

 

Оба метода разработки горючих сланцев оказывают серьезное негативное влияние на окружающую среду.

Так получение сланцевого масла путем термической обработки керогена связано с выбросами больших количеств углекислого газа в атмосферу. Несмотря на то, что предлагаются варианты решения данной  (например, технология EPICC с захватом СО₂, представленная учеными из Стэнфордского университета), серьезных продвижений в данном вопросе нет.

Использование гидроразрыва пласта представляет еще большую экологическую угрозу. В процессе фрекинга в скважину закачивается огромное количество химикатов. Вследствие того, что данную операцию необходимо повторять несколько раз в год, вредные вещества настолько пропитывают породу, что загрязняют не только почву, но и грунтовые воды. Это, в свою очередь, приводит к мору животных, птиц и рыб, и оказывает негативное воздействие на здоровье проживающих вблизи людей.

Стоит отметить, что в некоторых странах, например, Франции, Румынии, Болгарии, фрекинг запрещен вовсе.

 

Перспективы

 

Экологические риски — не единственная причина, останавливающая страны развивать добычу сланцев. Дело в том, что существующие технологии находятся на самой начальной стадии развития. Наибольших успехов в этом плане добились только США и Канада, однако используемые ими методы в связи с геологическими различиями могут быть применены далеко не для всех месторождений.

Кроме того существует некоторый порог рентабельности разработки сланцевых пород, что особенно актуально учитывать при нынешней нестабильности цен на нефть.

Однако в случае технологического прорыва, сланцевая нефть может существенно пошатнуть как нефтяной рынок, так и мировую экономику в целом, а кроме этого затормозит вопрос о развитии альтернативной энергетики. По мнению экспертов, сланцевая нефть обладает гигантским потенциалом. Остается вопрос, сможет ли он реализоваться.

 

---

petrodigest.ru

Что такое сланцевая нефть | Русская семерка

«Сланцевое золото»

Запасы горючего сланца, из которого сегодня добывают сланцевую нефть и газ, образовались около 450 миллионов лет назад на дне доисторического моря из минеральных и органических частей (керогена). Последний, который также часто называют «протонефтью», сформировался из остатков растений и живых организмов. От его «исходного материала» зависит и полезное ископаемое, которое можно получить в результате разработки его месторождения.

Так, кероген I и II типов, состоящий из остатков простейших водорослей или из примести наземных и морских растений, при нагреве образует жидкие углеводороды – смолу, близкую по составу нефтяным углеводородам. Ее-то и называют сланцевой нефтью.

А из типа III, возникшего из древесных пород наземного происхождения, получают газообразные углеводороды – сланцевый газ.

Горючего сланца на порядок больше, чем открытых месторождений традиционной нефти. По нынешним подсчетам, общие объемы сланцевых запасов составляют порядка 650 трлн. тонн, из которых можно получить до 26 трлн. тонн сланцевой нефти. Это в 13 раз больше, чем запасов традиционной нефти.

При нынешнем уровне потребления такого количества хватит еще на 300 лет постоянной добычи.

Но не все так просто. По данным компании Shell, разработка экономически целесообразна лишь на самых богатых сланцевых месторождениях, с содержанием нефти от 90 литров на тонну сланца и толщиной пласта не менее 30 метров. Лишь треть мировых запасов подходит под данные критерии.

Большая их часть, по оценке аналитика Г. Бирга – около 70% (24,7 трлн. т сланцевой нефти) находится в США. Это такие крупные месторождения, как Bakken в Северной и Южной Дакоте, Eagle Fort в Техасе и Bone Spring в Нью-Мехико. Их разработка и породила всеобщий ажиотаж XXI века, известный как «сланцевая революция».

Россия, по мнению Бирга, занимает твердое второе место – в нашей стране около 7% запасов сланцевой нефти. В основном это залежи Баженовской свиты – месторождения в Западной Сибири. При этом, по мнению Управления энергетической информации США (EIA), запасы России наиболее перспективны из-за условий добычи.

russian7.ru

это что такое? Описание и разновидности сланцев

Сланец – это камень, который широко используется в строительстве и декоре. Отдельная его разновидность применяется в энергетике. Как он выглядит? Какими свойствами обладает?

Сланец – это…

Сланец представляет собой горную породу, минералы в которой расположены слоями, практически параллельно друг другу. Он имеет разнородный химический состав, в который могут входить такие минералы, как кварц, альбит, хлорит, серпентин, полевые шпаты, слюды, графиты и т. д.

Внешний вид сланцев во многом определяет количество и тип минералов, которые включает порода, а также наличие различных примесей. Оттенки камня варьируются от желтого и коричневого до фиолетового, красного или серого.

Основу породы составляют минералы темных оттенков, поэтому самым распространенным в природе является сланец черный, ну и серый еще. Камни светлых оттенков встречаются реже. Как правило, они обладают привлекательным блеском и ценятся в поделочных работах. Порода черного и серого цветов не блестит, обладает матовой поверхностью.

Сланец – камень, возраст которого превышает 400 миллионов лет. В породе нередко находят сохранившиеся останки ископаемых организмов. Сланцы принадлежат к метаморфическим породам, то есть они сформировались вследствие изменения химико-физических условий – метаморфоз.

Разновидности

Существует огромное разнообразие сланцев. Их внешний вид и качества определяются месторождениями, минералогическим составом, условиями формирования. Они могли образоваться в недрах планеты при участии вулканической деятельности либо на морском дне, где глина и другие вещества спрессовывались под давлением гор. Первые называются ортосланцами, вторые — парасланцами.

Сланец – это собирательное название для отличных по составу горных пород. Они включают в себя такие виды:

• глинистые;
• аспидные;
• кристаллические;
• углистые;
• хлоритовые;
• горючие;
• вельдские;
• тальковые и др.

Многие характеристики пород зависят от глубины, на которой они образовались. На большой глубине давление сильнее, а температура выше. В таких условиях порода приобретает кристаллическую структуру. Она обладает хорошо выраженными слоями, которые с легкостью разделяются на пластины.

Слои могут быть выражены слабо и напоминать смятые складки. Это происходит, если камни формировались при помощи осадочных пород на относительно небольшой глубине, а давление было направлено в сторону слоев.

Кристаллические сланцы: фото и описание

Порода обладает повышенной сланцеватостью, то есть легко крошится и разделяется на отдельные пласты. В текстуре обычно хорошо прослеживаются полосы, но иногда она выглядит однородной. Этот вид сланцев обладает зернисто-чешуйчатой или полнокристаллической структурой.

В них содержится много слюды и кварца. В качестве дополнительных минералов порода может включать ставролит, графит, гранат, кальцит и андалузит. По составу кристаллические сланцы делят на:

• тальковые;
• слюдовые;
• амфиболовые.

Чаще всего их поверхность обладает сильным стеклянным блеском, редко бывает матовой. Твердость породы средняя — нож оставляет неглубокие следы. Цвет кристаллических сланцев колеблется от темного до светлого в зависимости от состава. Светлые оттенки дает кварц, кальцит, мусковит. Темные цвета появляются, когда преобладает биотит или графит.

Горючие сланцы

Одними из самых хрупких и легких являются горючие сланцы. Цвет их может быть бурым, серым или желтовато-коричневым. В мокром виде камни серого цвета приобретают иссиня-черный оттенок и напоминают уголь.

Главной особенностью породы является способность к воспламенению. Благодаря этому её используют в качестве топлива вместо торфа и угля. Больше всего ценятся сланцы светлых оттенков. Ещё в XVII веке из них научились добывать смолу, масло и деготь, выделяемые в процессе сжигания.

Горючие, или пиробитуминозные сланцы обладают массивной текстурой. Они принадлежат к осадочным породам, основу которых составляет кремний или глина. Кроме минералов, камень содержит и органические вещества, с чем и связаны его горючие свойства. На 15-40 % порода состоит из разложившихся организмов и водорослей.

Глинистые сланцы

Этот вид сланцев состоит из минералов глинистого происхождения, например, хлоритов. Слои в них размещаются параллельно, а текстура напоминает глину. Они размещаются в древнейших геологических отложениях и составляют больше половины осадочных пород планеты.

В качестве примесей в них нередко содержатся кварц, шпат или колчедан. Иногда в состав входят даже примеси нефти. Порода не размокает в воде. При более длительном воздействии давления и температур превращается в филлиты или хлоритовые сланцы.

Здесь преобладают темно-серые, черные, зеленоватые и красноватые оттенки. Глинистые сланцы могут быть очень твердыми (точильные сланцы), мягкими (грифельные, рисовальные) или рыхлыми (квасцовый).

Месторождения и применение

Сланцы распространены во многих уголках Земли. Крупнейшие месторождения находятся в России, Австралии, Турции, Австрии, Англии, США, ЮАР и Китае. Самые качественные горючие сланцы находятся в Сиднейском бассейне Австралии и в Прибалтике. Кристаллические добывают в Украине, Альпах, в районе Балтийского кристаллического щита.

Сланец – это отличный материал для наружной отделки зданий. Его широко применяют в строительстве и декоре. Некоторые виды породы используют в качестве огнестойкого сырья. Фукситовые сланцы являются полудрагоценными камнями. Они подходят для изготовления декоративных деталей, скульптур малой формы, оформления интерьеров.

Отдельную разновидность сланцев используют для получения графита, кварца, граната. Из хлористых видов изготавливают бумагу. Другие виды применяют для производства лаков, моторных масел, косметики и парфюмерии. Часть из них используется в медицине как источник магния и кремния.

fb.ru

Добыча сланцевой нефти – себестоимость процесса, влияние на экологию планеты

Сланцевая нефть – это синтетическая нетрадиционная нефть, которую получают из горючих сланцев путем термического воздействия. Полученная нефть либо используется в качестве топлива, либо перерабатывается и применяется в тех же сферах, что и традиционная сырая нефть.

Основная часть мировых запасов сланцевой нефти находится на территории США. Это около 24,7 трлн тонн. Достаточно обширные запасы горючих сланцев есть в распоряжении России, Китая. В Америке именно добыча горючих сланцев вывела нефтедобывающую отрасль на новый этап развития. Самое крупное месторождение находится в Северной и Южной Дакоте. Называется оно Баккен. Именно здесь себестоимость сланцевой нефти в США является наиболее низкой, благодаря самой совершенной на данный момент технологии добычи. Помимо месторождения Баккен, есть еще ряд крупных месторождений на территории США, которые находятся в штатах Техас и Нью-Мексико.

На долю России приходится около 7 % от мировых запасов. Самым перспективным месторождением считается Баженовская свита (Западная Сибирь). В этих местах отложения горючих сланцев занимают огромную территорию, сопоставимую по площади с штатом Техас и Мексиканским заливом, вместе взятыми.

В Китае основные запасы сланцев сосредоточены на территории провинций в северо-восточной части страны и в одном из крупнейших промышленных центров – Фушуне, который находится в непосредственной близости от границы с Кореей.

Также среди стран, успешно занимающихся добычей горючих сланцев, можно выделить следующие:

• Израиль (который становится главным центром по добыче нефти из сланцев на территории Ближнего Востока),
• Иордания,
• Марокко,
• Австралия,
• Аргентина,
• Эстония,
• Бразилия.

Как добывают сланцевую нефть

1. Добыча открытым или шахтным способом с дальнейшей переработкой на установках-реакторах, где горючие сланцы подвергают пиролизу без доступа воздуха, что приводит к выделению из породы смолы. Этот способ активно использовался в СССР, применяется в Бразилии, Китае. Главный его недостаток – высокая затратность, что приводит к высокой цене конечной продукции. К тому же при использовании данного варианта добычи нефти возникает проблема выделения большого количества углекислого газа во время извлечения из породы сланцевой смолы. Выпуск в атмосферу больших порций углекислого газа грозит значительным ухудшением экологической ситуации, а вопрос его утилизации до сих пор не решен;
2. Добыча нефти напрямую из пласта. Происходит это посредством бурения горизонтальных скважин, что приводит к многочисленным гидроразрывам пласта. Часто возникает необходимость проведения термического или химического разогрева пласта. Это приводит к значительному удорожанию добычи данного вида нефти по сравнению с традиционной, независимо от развития и усовершенствования применяемых технологий. Важная проблема, возникающая при использовании данного способа, – это быстрые темпы снижения объемов добываемого продукта (за 400 дней работы объемы могут снизиться на 80 %). Для решения данной проблемы скважины на месторождениях вводят поэтапно.

Технология добычи имеет ряд нюансов, которые необходимо учитывать:

• месторождение должно находиться поблизости от потребителей, поскольку сланцевый газ не транспортируется по газопроводам высокого давления;
• возможно проведение разработок сланцевых месторождений в густонаселенных районах;
• при добыче сланцев не происходит потеря парникового газа, но теряется метан, что в итоге все равно приводит к усилению парникового эффекта;
• использование способа гидроразрыва подразумевает наличие большого количества воды вблизи месторождений. Чтобы совершить один гидроразрыв, делают смесь из воды, песка и химикатов массой 7500 тонн. После проведения работ вся отработанная грязная вода скапливается в районе месторождений и приносит ощутимый вред экологии;
• сланцевые скважины имеют небольшой срок эксплуатации;
• использование химикатов при приготовлении смесей для гидроразрыва несет за собой тяжелые экологические последствия;
• добыча данного сырья будет рентабельна только в условиях спроса на продукцию, если мировая цена нефти находиться на достаточно высоком уровне.

Отличия от добычи традиционными методами

Традиционная нефть пропитывает породы, которые имеют пористую структуру. Поры и трещины в породах соединены между собой. Иногда этот вид нефти разлит на поверхности земли или же свободно перемещается по своему пласту на глубине. Давление, которое оказывается сверху другой породой на нефтеносный пласт, приводит к выдавливанию нефти на поверхность, когда она свободно перетекает к скважине по пласту. Примерно 20 % запаса нефти извлекается из пласта таким образом. Когда поступление нефти сокращается, начинается применение различных мероприятий, направленных на увеличение добычи. Например, гидроразрыв пласта, когда закачивание воды в скважину приводит к созданию давления на породу вокруг ствола скважины.

Сланцевая нефть располагается в породе, предшествующей нефтеносному пласту. Отсутствие соединения между полостями не дает возможности нефти перемещаться свободно. Пробурив скважину, невозможно сразу получить из нее требуемые объемы нефти. Применение различных технологий и процессов, таких как подогревание пород или использование направленных взрывов, приводит к значительному удорожанию процесса добычи, что отражается на конечной стоимости данной продукции.

К тому же постоянно возникает необходимость бурения все новых скважин, так как скважина отдает только тот объем, на который удалось подействовать проведенными мероприятиями, остальная нефть останется нетронутой, пока не будет пробурена следующая скважина и не проведен все тот же комплекс процедур. Одна скважина работает с хорошей отдачей не более года, при этом с каждым месяцем выход нефти сокращается.

Разработка сланцевых месторождений ведет к ряду экологических проблем:

1. огромный уровень расхода воды (при добыче одного барреля нефти используется от 2 до 7 баррелей воды). Это является главным минусом для экологии и самым явным недостатком развития данного способа добычи нефти. Так, при выпаривании воды из породы с точки зрения экологии происходит безвозвратная потеря ресурсов;
2. высокий уровень энергоемкости процесса извлечения горючих сланцев. Эту проблему частично решают введением систем постоянной циркуляции теплоносителя и использованием собственных запасов месторождений;
3. выброс парниковых газов. Снижение уровня выброса происходит за счет эффективного использования угарных газов в виде теплоносителей и установки сажеуловителей.

greenologia.ru

Добыча сланцевого газа — способы добычи перспективного источника энергии

Перспективы добычи сланцевого газа на данном этапе выглядят весьма туманно. С одной стороны данный вид топлива поможет решить проблему исчерпаемости природного газа и других горючих полезных ископаемых. Современный мир очень зависим от топливного сырья, поэтому ученые постоянно проводят исследования с целью создания альтернативных источников горючего. По самым оптимистическим прогнозам, существующих на Земле запасов при нынешних темпах потребления хватит на несколько десятилетий. Поэтому необходимо уже сейчас искать новые перспективные источники.

Добыча сланцевого газа не решит эту проблему, но поможет несколько отсрочить час, когда природное горючее закончится. Выигранное время, возможно, поможет отыскать реальную альтернативу. Но с другой стороны, условия залегания топлива требуют больших затрат на его извлечение из недр. И самое главное, что при неправильной технике добычи окружающей среде наносится огромный урон. А экологическая проблема стоит не менее остро, чем топливно-энергетическая. Так что для разработок месторождений сланцевого газа необходимо отыскать безопасный способ, который позволит минимизировать загрязнение природы.

 

 

Экология при добыче сланцевого газа страдает из-за применения буро-взрывных работ на большой глубине. Это приводит к колебаниям под землей, которые влияют на множество происходящих процессов. К тому же, при использовании дешевого оборудования, не весь газ удается извлечь из образовавшейся ниши. Часть топлива может попасть в грунтовые воды, что приведет к ужасающим последствиям. Местность над разработкой станет пустынной, так как ни одно растение не сможет черпать из земли необходимую для жизни влагу, так как подземные воды будут загрязнены остатками газа.

Негативные последствия коснутся и местное население. Вода в их домах станет непригодной для употребления и ни один бытовой фильтр не сумеет исправить эту проблему. Придется либо завозить воду в специальных цистернах, либо покинуть родные края. Вот такими могут быть последствия добычи сланцевого газа, если не позаботиться о безопасности на всех технологических этапах.

 

Способы добычи сланцевого газа

 

Технология добычи сланцевого газа продиктована условиями его залегания. Он находится в толще сланцевого слоя осадочных пород. Сложность добычи связана с глубинами расположения сланцев, которые достигают 3 километров. Такие условия требуют использования специального дорогостоящего оборудования. В мире существует два основных вида разработок сланцевых месторождений.

 

 

Первый метод добычи сланцевого газа подразумевает гидравлический разрыв газоносного пласта. Процедура представляет собой процесс закачивания в скважину смеси из воды, песка и химических элементов под большим давлением. В результате происходит вытеснения газа на поверхность, где он собирается в специальные резервуары. Себестоимость добычи сланцевого газа методом гидроразрыва зависит от используемых материалов. В основном компании, занимающиеся разработками месторождений, используют самое дешевое сырье в погоне за максимальной прибылью. Это приводит к загрязнению недр различными химическими элементами, которые делают почву непригодной для жизни растений и животных.

Второй способ добычи сланцевого газа — горизонтальное бурение. Оно подразумевает проведение буровых работ, но не в вертикальной, а в горизонтальной плоскости. Таким образом, происходит вскрытие сланцевого пласта одновременно во многих местах. Освободившийся газ начинает искать выход наружу и поднимается по пробуренному каналу вверх, где его собирают в заготовленные резервуары. Этот способ предпочтительнее первого, так как не требует применения химикатов.

Но нельзя сказать, что он совсем не вредит экологии. Часть газа все равно выход в несанкционированных местах через микроскопические трещины в земной коре. К тому же буровые работы нарушают устоявшееся равновесие сланцевых пластов, что может повлечь за собой множество неконтролируемых процессов. Стоимость добычи сланцевого газа таким методом будет выше, чем применение гидравлического разрыва. Это связано с использование дорогостоящего оборудования для бурения на огромных глубинах.

 

 

Перед началом разработок проводится сейсмическое моделирование участка земной коры. Оно позволяет с максимальной точностью определить параметры бурения и изучить возможные риски во время ведения работ. Такой подход очень важен, так как позволяет наиболее правильно подготовиться к вмешательству в недра. Ответственный подход к добыче полезных ископаемых дает возможность извлекать из земли ресурсы при минимальных неудобствах для живой природы. Принцип добычи сланцевого газа связан с серьезными рисками для местности огромных размеров, поэтому чисто деловой подход без заботы о последствиях может превратить окружающие земли в безжизненную пустыню на многие столетия.

 

Проблемы добычи сланцевого газа

 

Сланцевые породы распространены на всех континентах. Поэтому практически любая страна имеет возможность добывать их на своей территории. Это выглядит очень заманчиво со стороны обеспечения своей энергетической независимости. Но не стоит забывать и о влиянии на экологию и немалой стоимости добычи. К тому же сланцевый газ обладает вдвое меньшей теплоотдачей при горении, чем природный. Поэтому проблемы добычи сланцевого газа отталкивают власти многих стран от идеи разработок имеющихся месторождений.

 

 

 

Необходимы внушительные затраты инвестиций для начала добычи. И далеко не каждая держава сможет выделить из бюджета столько денег. А частные инвесторы не спешат вкладываться в данную отрасль, так как перспективы ее развития пока не ясны. Но в некоторых странах такая добыча все же ведется. Добыча сланцевого газа в США составляет более 15% от общей ежегодной мировой добычи данного ресурса. Государство ведет целенаправленную политику по увеличению данного показателя. Таким способом политики стремятся повысить энергетическую безопасность за счет самостоятельного обеспечения топливными ресурсами. Такой подход уже принес свои негативные последствия.

 

 

Неконтролируемая добыча с применением гидроразрыва превратила несколько десятков гектаров земли в пустыню. Поэтому по решению конгресса, добыча сланцевого газа в Америке должна производиться максимально безвредным для экологии способом. США был пионером по разработке сланцевых месторождений и поэтому первым ощутил негативные последствия от чисто потребительского подхода. Многие страны, глядя на этот пример, не желают и слышать об альтернативном топливе. Добыча сланцевого газа в Европе не ведется, несмотря на наличие больших запасов. Многие государства наложили мораторий даже на проведение разведывательных работ. В 2010 году было пробурено две экспериментальных скважины в Польше, но вскоре проект свернули ввиду нерентабельности.

 

 

В 2012 году компанией Shell была пробурена поисковая скважина в Украине. Исследования показали наличие крупных запасов, поэтому было решено наладить добычу. По оценкам экспертов это возможно сделать к 2018 году. Добыча сланцевого газа в России не ведется по понятным причинам. Государство является крупнейшим в мире экспортером природного газа, поэтому до недавнего времени на альтернативный источник не обращало внимания. Но под влиянием мировых тенденций все-таки была принята программа, предписывающая проведение разведки и подсчет общего количества запасов к 2030 году.

 

 

 

 

promplace.ru