Затраты электроэнергии при добычи сланцевой нефти. Сланцевая нефть

Сланцевую или нетрадиционную нефть добывают из горючих сланцев с помощью специальных химических реакций (пиролиза, термического растворения или гидрирования), преобразующих твердые органические материалы, содержащие кероген, в синтетическую или .

Иногда сланцевой называют традиционную легкую нефть, добываемую из сланцев или прилегающих к ним коллекторов без использования пиролиза и других химических преобразований. Чтобы подчеркнуть ее отличие от нефти, получаемой из керогенов, МЭА (IEA) рекомендует пользоваться названием «light tight oil» или LTO. World Energy Council предпочитает наименование – «tight oil».

Начиная с 2010 г., США постоянно увеличивали добычу LTO. В 2011 году ее производство достигло 1,0 млн bbl в день, в 2012 – 2,0 млн, в 2013 – 3,0 млн, и к началу 2014 года превысило 3,5 млн, что соответствовало 4,3% от добычи всей нефти.

Нужно понимать, что «tight oil» не является керогеновой нефтью, то есть при ее добыче не используются химико-термические преобразования керогена, без которых получить «настоящую» сланцевую нефть невозможно.

Нетрадиционная нефть используется так же, как и традиционная – сжигается в виде топлива или направляется для переработки на НПЗ с целью получения различных углеводородных продуктов.

Технология добычи сланцевой нефти

Технология добычи сланцевой нефти определяется тем, является ли она LTO или керогеновой. Но в любом случае, ее извлечение из нефтеносных пластов представляет собой гораздо более сложную задачу, чем добыча традиционной нефти.

Нефть LTO находится в низкопроницаемых коллекторах, расположенных на глубине 2000-3000 м. Для ее добычи применяется не только обычное вертикальное, но и горизонтальное бурение.

В общем виде процесс добычи LTO выглядит следующим образом:

• Бурится вертикальная скважина.
• Достигнув необходимой глубины в 2-3 км, бур разворачивается и двигается горизонтально поверхности земли.
• Затем осуществляется гидроразрыв, в результате которого в нефтеносном пласту образуются трещины, по которым нефть поступает в скважину.

Состав нефти «tight oil», добываемой из низкопроницаемых коллекторов, сходен с традиционными маркам. Основные разведанные запасы такой нефти в США располагаются в Eagle Ford и Bakken. Именно с них и началась сланцевая революция, горькие плоды которой пожинают сегодня добытчики традиционной нефти.

Добыча керогеновой нефти еще сложнее, чем LTO. Керогены – это органические материалы, располагающиеся в горючих сланцах и представляющие собой одну из начальных форм нефти. Согласно господствующей теории образования углеводородов, органика (растения, морские организмы) под действием высоких температур и давлений превращается сначала в кероген, а уж потом в углеводороды привычных нам форм – нефть, битум, газ.

Такая технология добычи требует большого количества энергии, что делает инвестиции в керогеновую сланцевую нефть очень высокими в сравнении с обычной нефтью. Кроме этого, керогеновая нефтедобыча имеет нежелательный побочный эффект – выделение большого количества метана и реагенты, остающиеся в глубине земли и оказывающие отрицательное воздействие на экологию.

«Газпром нефть» – первая российская компания, осуществившая полный цикл добычи сланцевой нефти

Компания «Газпром нефть» первой осуществила полный цикл добычи сланцевой нефти в России по применяемой в мире технологии. Работы проводились с целью изучения возможности добывать нетрадиционную нефть в условиях Сибири, отработки и усовершенствования технологий.

Для поддержания непрерывности добычи нефти необходимо проводить большую подготовительную и изыскательскую работу. А с учетом того, что традиционная нефть рано или поздно иссякнет, акцент по добыче придется переносить на нефть нетрадиционную. Что касается России, то баженовская свита, в которой находятся основные запасы российской сланцевой нефти, станет тем местом, где ее добыча в будущем будет осуществляться в промышленном масштабе.

Справка. Баженовская свита

Баженовской свитой называют породы в Западной Сибири, лежащие на глубине 2000-3000 м. и имеющие толщину 10…100 м. Ее площадь составляет примерно 1 млн км2. По наиболее оптимистичным прогнозам, баженовская свита хранит в себе 100-160 млрд. тонн нефти.

Что касается стратегии «Газпром нефти», то она предусматривает добычу нетрадиционной нефти в не столь уж далеком будущем. Сегодня компанией реализуются проекты по оценке ее запасов и отработке возможных способов добычи.

Опытно-исследовательские работы проводились на Красноленинском месторождении, входящем в баженовскую свиту. Специалистами «Газпромнефть-Хантос» на глубине 2300 м были выполнены горизонтальные скважины протяженностью в 1 км и произведен 9-стадийный ГРП. В результате нефтяники смогли получить фонтанирующий приток сланцевой нефти с дебитом не менее 45 тонн/сут.

В планировании работ и обработке их результатов принимали участие специалисты НТЦ «Газпром нефти». Большой объем накопленной информации о фактических параметрах залежей сланцевой нефти позволил им создать геомеханическую и геологическую модели нефтеносных пластов, которые использовались при планировании буровых работ. При реализации проекта были опробованы различные технологии, повышающие эффективность добычи нетрадиционной нефти. В качестве закрепляющего агента, в частности, использовался эластичный цемент. Его отличие от обычного состоит в том, что он хорошо сохраняет свои закрепляющие способности при многократных нагрузках, качественно и надежно изолируя трещины. Использовался также способ МГРП с высокоскоростной закачкой жидкостей. В отличие от стандартного ГРП, он позволяет создать вместо одной целую сеть трещин, охватывающих протяженную зону нефтеносного пласта.

Опробовалась технология гибридного гидроразрыва, при котором используется комбинация обладающих разными свойствами жидкостей, позволяющих повысить эффективность их закачки в пласт. С целью изучения эффективности закрепления скважин различными способами использовались разные технологии – сначала применялась обычная вода, а в дальнейшем – вязкие гели. Разделение стадий производилось с помощью метода Plug&Perf (разбуриваемые пробки).

В рамках изучения и усовершенствования технологии добычи было выполнено закачивание с цементированием хвостовика.

Одним из способов повышения эффективности является снижение трения между проппантом и стенками скважины. Технология Slick Water, что в переводе означает «скользкая вода», предполагает использование для этого специальных добавок, свойства которых также были исследованы во время выполнения проекта.

ГРП – единичный гидравлический разрыв пласта – способ получения сланцевой нефти, заключающийся в закачивании в пласт смеси жидкости с расклинивающим (закрепляющим) компонентом – проппантом. В результате гидроразрыва в пластах образуются и фиксируются трещины, по которым нефть начинает поступать в скважину. В отличие от единичного ГРП многостадийный гидравлический разрыв (МГРП) позволяет осуществить в одной скважине сразу несколько гидроразрывов, вследствие чего многократно возрастает протяженность рабочей зоны пласта.

Итоги работы

В течение 2015-2016 гг. в пальяновской зоне были пробурены две 1000-метровые горизонтальные скважины с эффективностью проходки более 90%. При работе с ними были опробованы считающиеся наиболее современными методы ГРП. С учетом того, что Россия в настоящее время испытывает известные ограничения во внешнеэкономическом сотрудничестве с компаниями, обладающими самыми современными технологиями добычи сланцевой нефти, полученные результаты можно назвать очень успешными.

Результаты работ подтверждают перспективность добычи нетрадиционной нефти в месторождениях баженовской свиты. По мнению 1-го замгендиректора «Газпром нефти» Вадима Яковлева, работы по изучению перспективы добычи российской нетрадиционной нефти можно считать большим шагом вперед.

Сланцевая нефть в США

Надежды на то, что американские компании, добывающие сланцевую нефть, не возвратятся к ее добыче при уровне в $50 за bbl, пока не оправдываются. Стоило цене нефти приблизиться к этой черте, как около 70 буровых установок в США вернулись этим летом в работу, сообщила WSJ. Это тотчас отразилось на ценах. С более чем $50, зафиксированных в июне, они упали до $40 в августе. Правда, после этого цены снова поднялись до $46-48, но их высокая волатильность не позволяет надеяться на постоянный и длительный рост.

Неприятным фактом для добытчиков традиционной нефти является и то, что запасы «черного золота» в нефтехранилищах США достигли 520 млн bbl. А это на 14% выше, чем годом ранее.

Небольшим утешением является прогноз Moody’s, согласно которому должна варьироваться в среднесрочной перспективе в пределах $40–60 за bbl. Но есть опасность, что рынок будет не в состоянии «переварить» избыток нефти, который создается возобновившими работу компаниями. В связи с чем аналитики выражают обеспокоенность слишком быстрым возобновлением добычи сланцевой нефти. По мнению Дэниеля Катценберга (Robert W. Baird & Co), преждевременная активность добытчиков сланцевой нефти способна остановить рост цен.

Портфельный управляющий Дарвей Кунг из DECSF прогнозирует, что при плохом развитии ситуации цена может упасть до $35 за bbl. А Майк Келли (SGS) опасается, что рост цены выше $55/bbl явится поворотным моментом, при котором за бурение примутся все.

Но есть и более оптимистичные для добытчиков традиционной нефти высказывания. По мнению Виталия Крюкова, главы Small Letters, решения Pioneer Natural и Devon Energy не ухудшат положение российских производителей, поскольку их доля на рынке США невелика, и заметного эффекта от их действий не будет. Но если Chevron и ExxonMobil поступят аналогичным образом, тогда стоимость нефти может действительно обрушиться.

Падение нефтяных цен, имевшее место в конце 2014 года, было вызвано фундаментальными факторами, основным из которых была активность добытчиков «сланца» в США. Сегодня рынок больше учитывает общую конъюнктуру – ставку ФРС, динамику сырьевых площадок, доходность по ключевым показателям. Таково мнение Дениса Борисова, директора центра EY, которое отчасти подтверждается августовским ростом цен, происходившим на фоне возросшей активности добытчиков сланцевой нефти и увеличивающихся запасах в государствах ОЭСР. До сих пор неизвестно, при какой точно цене добыча сланцевой нефти является безубыточной. Если таковой окажутся $50/bbl, то при их превышении добыча сланцевой нефти в США должна показывать стабильный рост. И тогда это действительно окажет большое давление на цены, завершает свою мысль Борисов.

Что ожидает нефтяной рынок в будущем?

Запасы сланцевой нефти на планете оцениваются в более чем 20 трлн. тонн, что означает двенадцатикратное превышение запасов традиционной нефти. Этого огромного количество должно хватить нам примерно на три столетия. Правда, нужно учитывать, что достоверность этих прогнозов невелика, не все страны обладают даже приблизительной информацией об имеющихся у них запасах углеводородов.

Себестоимость добычи нетрадиционной нефти пока значительно выше, чем традиционной. Самые продвинутые технологии, которыми обладают США, делают рентабельной добычу при цене $50/bbl. Если цена длительное время находится ниже $40, нефтедобывающие компании оказываются вынужденными прекращать работу и замораживать скважины. С традиционной нефтью картина совершенно иная. Себестоимость российской составляет $15, нефти, добываемой Саудовской Аравией, и того меньше – всего $6.

Добыча сланцевой нефти и постоянное снижение ее себестоимости серьезно омрачает перспективы стран-добытчиков традиционной нефти, к которым относится и Россия. Аналитики нефтяного рынка ожидают дальнейшего роста добычи традиционной нефти как одного из инструментов борьбы с конкурентами-сланцевиками. Первым шагом на этом пути, как известно, стали предпринятые в 2014 году попытки Саудовской Аравии повлиять на нефтяные цены путем увеличения добычи. Пока конкурентная борьба компаний, добывающих традиционную и сланцевую нефть, оборачивается потерями для тех и других.

Перспективы добычи сланцевой нефти в РФ

Имеются данные о том, что российские запасы сланцевой нефти могут составлять 75 млрд bbl. И это в одной только баженовской свите. Но проблема в том, что у России отсутствуют технологии их недорогой добычи. В настоящее время нефть, которую могут добывать отечественные нефтяные компании из сланцев, будет стоить не менее $70. Это значительно превышает нижний порог себестоимости американской нефти – $50.

Атланты держат небо…

Различаются два типа запасов сланцевой нефти. Первый тип представляет собой обычную нефть легких фракций, находящуюся в низкопроницаемых коллекторах. Добывают её с помощью бурения горизонтальных скважин и гидроразрывов пласта. В США этот тип нефти обозначен термином «tight oil» (tight — малопроницаемый).

Второй тип сланцевой нефти представляет собой нефть «shale oil», получаемую из находящегося в сланцевой породе керогена. Кероген – это вещество, которое еще не успело стать нефтью, но находящееся в процессе превращения в неё. Для того, чтобы ускорить это превращение кероген необходимо термически обработать, термическая обработка разлагает его на составляющие. Добыча подобной нефти — дорогое удовольствие, потому что мало просто «нагреть» скважины (что само по себе сложно), но и вокруг создать «замораживающие».

Существуют два способа добычи сланцевой нефти. Первый – это добыча сланцевой породы открытым способом. Нефтенасыщенная порода добывается при помощи буровзрывных работ, грузится в забое и через шахтный ствол подаётся на поверхность, где перерабатывается на специальных установках с выделением нефтяных фракций.

Второй предполагает бурение горизонтальных скважин с последующими множественными гидроразрывами пласта. Для разрыва пласта вводятся смеси воды, песка и химических веществ в газоносные породы под огромным давлением (500-1500 атм). Основная опасность для экологии при этом заключается в использовании большого количества химикатов, которые смешиваются с водой и песком. Химическая смесь пропитывает породу, что ведёт к загрязнению больших территорий, а также грунтовых вод.

Оба способа высокозатратные. Себестоимость первого 90-100 долларов за баррель, второго 50-60 долларов.

«Классическая» нефть, извлекаемая в России, обходится примерно в 15 долларов за баррель. В Саудовской Аравии — 8

Крупнейшие места добычи сланцевой нефти в США

• Баккен (Bakken). Штат Северная Дакота (3,65 млрд баррелей)
• Игл Форд (Eagle Ford). Техас (3 млрд баррелей).
• Монтерей. Центральная Калифорния (600 млн. баррелей)

Сланцевой революции мир обязан Джорджу Митчеллу

Родоначальником добычи сланцевой нефти и газа стали США, где сланцевый бум показал ошеломляющие результаты. Так, Америке удалось не только уменьшить цену топлива на внутреннем рынке, но и стать экспортером углеводородов, опередив Россию по совокупному объему добычи нефти и газа.

Тем не менее, не многие могут похвастаться, что знают, как добывается и что такое сланцевая нефть, чем она отличается от «обычной» нефти и является ли угрозой для «классических» углеводородов.

Сланцевая нефть – это углеводородное сырье, содержащее в обилии дополнительные примеси. Значительные объемы такой нефти обнаружены в различных странах, и их добыча способна перекроить мировую карту поставщиков энергоресурсов.

Российская Федерация занимает лидирующие позиции по объемам запасов сланцевой нефти и газа, которые сосредоточены в Западной Сибири (Ачимовская и ). На втором месте по объемам разведанных нефтяных ресурсов находятся США. Третья позиция по найденным запасам сланцевой нефти принадлежит Китаю. При этом в КНР объемы залежей сланцевого газа превышают запасы черного золота.

Технология добычи сланцевой нефти

Сланцевая нефть расположена очень глубоко под землей и для ее добычи применяют специальные технологии, являющиеся наиболее перспективными по разработке подобных залежей.

На сегодняшний день сланцевая нефть может быть добыта двумя способами:
• шахтный – имеющий разнообразные варианты добычи сырья из скважины;
• открытый – широко применялся в прошлом. На сегодняшний день потерял свою популярность из-за высокой стоимости работ.

Традиционные месторождения содержат незначительный объем запасов углеводородов на планете – по мнению различных экспертов 1-3%. При этом низкопроницаемые сланцевые породы вмещают большие объемы топлива. Однако разработка таких месторождений довольно долго не получалась. Ситуация кардинально изменилась после того, как Джордж Митчелл объединил две технологии разработки скважин – горизонтальное бурение и фрекинг (гидроразрыв).

Технология добычи заключается в следующем. В первую очередь пробуривают вертикальную скважину до залегания нефтесодержащих сланцевых пластов. По достижении нефтяных сланцев формируют горизонтальный отрезок скважины путем изменения направления бурения. После чего происходит закачка специального жидкого состава – песок в водном растворе химических реагентов. Поступающее вещество разрывает пласт, в котором находится нефть, создавая множество трещин и образуя проницаемый коллектор. Процедуру гидроразрыва осуществляют несколько раз, увеличивая количество трещин, по которым находящиеся в породе углеводороды стекают в скважину. Песок в составе препятствует закрытию трещин.

Недостатки технологии гидравлического разрыва:

• Происходит быстрое старение месторождения. Среднее время «жизни» скважин 1,5-2 года, в течение первого года работы дебет снижается на 80%. Затем добычу останавливают и ищут новую скважину на значительном расстоянии от остановленных разработок.
• Отмечают выброс углекислого газа. Тем не менее, сейчас ведутся работы по созданию технологий по захвату выделяющегося газа. В дальнейшем для повышения эффективности разработки месторождений, полученный углекислый газ, планируют перерабатывать в электроэнергию.

Необходимо отметить, что технология разработки сланцевых месторождений находится на этапе своего становления. Затраты на добычу сланцевых углеводородов превышают себестоимость разработки традиционных нефтяных месторождений. В связи с этим в ближайшем будущем повтора сланцевого бума ожидать не стоит, как мы наблюдали с газом, при этом обнаруженные запасы сланцевого черного золота необходимо рассматривать как запасы энергетических ресурсов на будущее.

«Сланцевая революция» произошла для многих неожиданно. Некоторые «аналитики» еще буквально год назад называли возможность добычи сланцевой нефти не иначе как «блефом». Однако теперь весь мир наблюдает падение цены на нефть, а США продолжают пополнять свои нефтяные хранилища. Так что же такое сланцевая нефть, в чем состоит технология ее добычи и как оказалась возможной «сланцевая революция»?

Существует 2 вида так называемой «сланцевой» нефти. Первая по составу похожа на нефть традиционную, залегает на глубине 2-3 км. и добывается из низкопроницаемых коллекторов. Технология добычи достаточно сложна, потому что требует не традиционного вертикального, а горизонтального бурения по площади залегания. Кроме того, процесс бурения сопровождается гидравлическими разрывами почвы.

Сам процесс бурение выглядит так:

1. Сначала пробуривают вертикальную скважину;
2. Бур поворачивается вдоль пласта и бурит горизонтальную скважину;
3. Затем производят гидроразрыв и получают сырье.

Основные залежи такой сланцевой нефти в США — месторождения Bakken и Eagle Ford , которые собственно и сделали «сланцевую революцию» возможной.

Второй вид сланцевой нефти добывать еще сложнее. Потому как ее требуется получить из керогена — вещества, составляющего основу нефти, который как раз и содержится в горючих сланцах. Пласты с керогеном залегают ниже уровня залегания традиционных углеводородов и фактически являются их донорами. Для получения нефти кероген подвергают термической обработке прямо в сланцевом пласте. Получившееся вещество поднимают на поверхность, вытесняя веществом-агентом, а затем породу охлаждают.

При таких способах добычи актуальной остается проблема экологии. После гидроразрывов остаются реагенты, а также выделяется значительное количество метана. Кроме этого для добычи сланцевой нефти требуется огромное количество воды и энергии, что значительно увеличивает необходимый уровень инвестиций в разработку месторождений.

Прогнозы по сланцевой нефти

Общие объем сланцевых запасов по некоторым оценкам составляют более 20 трлн. тонн, что превышает запасы традиционных углеводородов в 12 раз. Этого должно хватить примерно на 300 лет. Однако достоверной методикой оценки запасов обладают пока лишь немногие страны, поэтому такие прогнозы можно пока считать лишь очень примерными.

Себестоимость добычи сланцевой нефти пока остается выше добычи нефти традиционной. Можно сказать, что на сегодняшний день США обладают технологиями, достаточными, чтобы при цене нефти $50 за баррель добыча сланцевой нефти оставалась рентабельной. Именно это показал 2014 и 2015 год. Лишь при цене ниже $40 американские компании стали «замораживать» некоторые скважины. Для сравнения примерная себестоимость добычи традиционной нефти в Саудовской Аравии — $6 за баррель, в России — $15.

Между тем технологии постоянно развиваются и себестоимость добычи «сланца» в ближайшие годы будет только падать. Уже сейчас США превратились из импортеров энергоресурсов в крупнейших экспортеров, а объем запасов в хранилищах достиг в 2015 году рекордных значений. При этом в спину американцам начинает дышать Китай и некоторые европейские страны. Среди тех, кто активно интересуется сланцевой нефтью гиганты индустрии – BP, Shell, Total, PetroChina.

Прогноз добычи «сланца» не добавляет оптимизма участникам рынка традиционной нефти. В перспективе добыча будет расти на десятки процентов ежегодно. Именно для того, чтобы оттянуть этот спринт, Саудовская Аравия и предприняла в 2014 году попытки манипулирования ценами.

Что это означает для России?

По некоторым данным Россия обладает самыми большими запасами (до 75 млрд. барр.) сланцевой нефти в мире, которые находятся в так называемой Баженовской свите в Западной Сибири. Проблема состоит в отсутствии технологии дешевой добычи. На данный момент себестоимость добычи одного барреля нефти для сибирских и для арктических месторождений оценивается экспертами на уровне $70, что значительно выше рыночной цены. При этом отсутствие технологической поддержки в текущем моменте не позволяет прогнозировать развитие подобных проектов на ближайшую перспективу. Относительно успешные попытки добычи сланцевой нефти в России предпринимали «Сургутнефтегаз», «Газпром нефть», «Роснефть» и «ЛУКОИЛ», однако о массовом производстве говорить пока не приходится.