В Альберте имеются колоссальные запасы нефти. По последним подсчетам запасы в битуминоземных песках этой провинции составляют 2,0 трлн. баррелей. Имеются запасы нефти в Ориноко и Венесуэле. К сожалению, мировые запасы нефти исчисляются всего одним трлн. баррелей (данные на 2006 год). Поэтому на запасы нефти в Альберте возлагаются надежды. До 2020 года планируется увеличить добычу нефти в этих районах в три раза. И почти в пять раз, возрастут они к 2030 году. Обладая огромным потенциалом, эти месторождения, вернее добыча нефти в этих месторождениях, в недалеком будущем еще не сможет покрыть мировые потребности в нефти. Объясняется это тем, что существующие на сегодняшний день технологии требуют большого количества энергозатрат и пресной воды. Энергозатраты по одним данным составляют 2/3 от суммарных затрат по добыче нефти, другие оценивают их в 1/5 энергопотенциала нефти. Ученые сегодня занимаются этой проблемой, но это – вопрос будущего. Хотя на запасы нефти в битуминоземных песках возлагаются большие надежды.
Нефть Альберты имеет свою особенность, которая отличает ее от большинства нефтедобывающих стран. В провинции имеется два вида нефти, отличающиеся друг от друга своим происхождением, возрастом и местом залегания.
Первая – это “традиционная” нефть, возраст ее около 350 млн лет. Залегает она на больших, в несколько км, глубинах, в т.н. нефтяных ловушках в предгорьях Скалистых гор и в центральных частях провинции. Впервые запасы этой нефти нашли в 1947 году в 20 км на юг от Эдмонтона. Это было начало нефтяного бума в Альберте.
Вторая – добывается из нефтяных, правильнее сказать, битуминозных песков – Tar Sand. Пески эти (дельта древней реки) насыщены битумом, среднее содержание которого достигает 82 %. Возраст их – около 125 млн. лет. Залегают они на глубинах 50- 500 метров. Запасы в пересчете на сырую нефть оцениваются в 1.6 трилионов барелей (1 нефтяной барель = 160 л) или 250 куб.kм, из которых около 200 миллиардов барелей возможно извлечь при существующтх технологиях. Но, как известно, последние не стоят на месте. В настоящее время из нефтяных песков Альберты получают более 1.6 милионов барелей нефти в день.
Общая площадь района распространения нефтяных песков достигает 140 млн. кв.км. Разделены они на три месторождения (см. карту), отличающиеся содержанием битума, глубиной залегания и другими параметрами. Наибольшее из них – Атабаска (название реки, протекающей в этом районе) или, собстванно, Tar Sand, расположено вокруг столицы нефтяных песков – городка Fort McMurrey.
Откуда же взялись эти необычные пески и есть ли подобные им где-либо еще на земле?
Немного истории
Да, такие пески и приблизительно в таком-же колличестве имеются в Венесуэле.
А образовались они в меловом периоде, приблизительно 130 – 120 млн.лет тому назад. В то время климат Альберты, впрочем, как и всей Северной Америки, был достаточно теплыйи влажный. Почти вся провинция представляла собой дно мелкого и теплого моря. И вот в это море с северо-востока впадает огромная река, которая образует обширную дельту, постоянно наполняя ее мелким и чистым песком – продуктом разрушения Канадского кристалического щита.
Позавидовать можно – Тропики, жарко, ласковое, спокойное море, чистый, бархатный песок и на сотни километров ни одного человека. А на суше, в воде и в воздухе кипит жизнь – среди непроходимых лесов и болот бродят разнообразные динозавры, в теплых водах плавают ихтиозавры и ползают аммониты, летают птеродактили. Все это рождается, живет и умирает, и … покрывается все новыми отложенями песка и морского ила.
И вот, по прошествию лет, индейцы находят в обрывистых берегах уже современных речек необычное, странно пахнущее нечто, чем очень хорошо конопатить свои каноэ. А позже белые поселенцы поняли, что это такое и пытались добывать нефть из песков. Первая промышленная добыча началась в 30 годах ХХ столетия. Но была нерентабельна – технология была довольно примитивна. И только с применением новых методов добычи и переработки песков промышленная добыча стала актуальной для Альберты. И началось все это в конце 60х – начале 70х годов прошлого столетия.
Кто, Где и Как добывает и перерабатывает нефтяные пески?
Как уже было сказано выше, первые попытки добывать нефть из песков предпринимались в первой половине ХХ столетия. Это были небольшие карьеры, использовалась маломощная техника, и довольно примитивные технологии. Все это делало получение нефти экономически невыгодным. Но человеческая мысль не стоит на месте. Всегда на смену старому приходит новое, особенно, когда этой мысли ни что и ни кто не мешает. А на “горизонте” все время маячило нечто, похожее на гору нефте-долларов.
И вот в шестидесятые годы прошлого столетия рошлого тысячилетия при непосредственной поддержке правительства Альберты начался новый этап освоения месторождения TarSand. Cоздаются две нефтекомпании “Syncrude” и “Suncor”, которые начинают в первую очередь разрабатывать залежи песков открытым способом – в обширных карьерах. Ведь в некоторых местах нефтеносные пески залегают на глубине в 50-70 м. Но таких мест немного. В последствии и другие нефтедобывающие компании присоединились к ним. Но последним уже приходится вести подземную добычу.
Новейшие технологии и научные разработки, немедленно внедряющиеся в производство, Большегрузная и мощная техника – экскаваторы и самосвалы, бульдозеры и грейдеры, подъемнные краны и погрузчики и др. сделали добычу и переработку нефти не только экономически выгодной, но и довольно прибыльной. Конечно, не последнее место в экономической выгоде разработки песков играет и цена на нефть.
Хотелось бы кратко рассказать о уникальной технике, с помощью которой ведется разведка и добыча, а, так же строительство обогатительных и нефтеперерабатывающих заводов. Так, в карьерах и на стройплощадках работают самые большие в мире самосвалы грузопоемностью в 400 т и мощностью в 3550 hp , бульдозеры мощностью в 935 hp, грейдеры – до 265 hp, карьерные экскаваторы – объем ковша которых достигает 100 т. Но по мимо гигантов используется техника и поменьше – в сотни наименований и модификаций, которая в значительной степени облегчает нелегкий труд нефтедобытчиков.
В канадской провинции Альберта идет активное промышленное освоение лесных территорий. Наряду с лесопользованием и добычей полезных ископаемых ведется разработка нефтяных и газовых месторождений. Начавшийся там бум освоения нефтеносных песков еще больше усугубляет ситуацию.
Наиболее наглядно это видно на примере положения в форте МакМюррей, небольшого города на севере провинции, в котором резко растут цены на жилье. Еще несколько десятилетий назад он действительно был настоящим медвежьим углом, а ныне по праву считается центром канадской нефтедобывающей индустрии. Форт МакМюррей влечет к себе тысячи людей. Но достать там жилье представляется из-за его нехватки весьма проблематичным. Дом, стоивший еще десять лет тому назад 100 тыс. долл., теперь обходится покупателю свыше полумиллиона долларов.
Как отмечает германская газета Handelsblatt, миллиардные инвестиции в нефтедобывающую отрасль превратили район нефтеносных площадей вдоль реки Атабаска в символ энергетического и сырьевого богатства Канады. Однако развитие инфраструктуры отстает от требований, связанных с бумом в сфере добычи нефти. Поэтому провинциальное правительство Альберты выделило в перерасчете 245 млн. евро на строительство новых больниц, жилых домов и модернизацию системы канализации. Это сделано в целях предотвратить коллапс в городе, испытывающем на себе воздействие продолжающегося бума.
Нефтяное богатство представляет собой на самом деле движущую силу канадской экономики. Повторим, нефтеносные пески – это полезное ископаемое, состоящее из глины, песка, воды и битума. Из нефтяных песков с помощью, в частности специальных очистительных заводов производятся обычная нефть и нефтепродукты. «По осторожным оценкам, – пишет Handelsblatt, – доступные резервы нефти в Канаде составляют 179 млрд. баррелей. Тем самым она занимает в мире второе место после Саудовской Аравии по этому показателю.» Правда, в основном из этих запасов 174 млрд. баррелей находятся в нефтеносных песках и могут быть освоены с помощью дорогих и наносящих ущерб окружающей среде технологий. Нефтеносный песок добывается на открытых разработках или непосредственно сама нефть после того, как она посредством горячего пара разжижается под землей и затем откачивается на поверхность. Оба метода требуют в дальнейшем проведения специальных химических процессов, прежде чем можно будет продавать полученный продукт как синтетическую нефть.
Цена барреля определяет перспективность месторождения
После того как в феврале 1947 года в общине Ледук (провинция Альберта) была открыта нефть, канадская промышленность очень долго использовала прежде всего традиционные методы нефтедобычи с применением буровых вышек и колодцев. Лишь после того, как на мировом рынке возрос спрос на нефть и ее цена превысила уровень в 40–50 долл. за баррель, оказалось стоящим разрабатывать нефтеносные пески на севере Альберты. Такие компании, как Petro Canada, Shell, Exxon и Texaco, немедленно приобрели соответствующие лицензии.
По данным Handelsblatt, в настоящее время Канада добывает ежедневно 2,5 млн. баррелей нефти – 1,3 млн. баррелей из обычных источников и 1,3 млн. баррелей их нефтеносных песков. К 2020 году совокупная нефтедобыча в Канаде может подняться до 4–5 млн. баррелей ежедневно. Из них на долю добычи из нефтеносных песков придется от 3,3 млн. баррелей до 4 млн. баррелей. Таков прогноз, сделанный Союзом канадских нефтепроизводителей (CAPP). Федеральные власти страны исходят из того, что к 2015 году инвестиции в нефтеиндустрию составят внушительную сумму – 94 млрд. канадских долларов.
Сторонники защиты окружающей среды весьма скептически относятся к подобному развитию отрасли. Так, организация Wold Wide Fund for Naturre (WWF) обращает внимание на то, что по сравнению с традиционной добычей нефти ее добыча из нефтеносных песков требует в три раза больше энергии и при этом высвобождает почти в три раза больше диоксида углерода. У специалистов по проблеме климата вызывает помимо всего прочего недовольство тот факт, что для нетрадиционной нефтедобычи применяется экологически чистый природный газ с целью извлечь из песка дизельное топливо.
На канадскую нефть имеется спрос во всем мире
Несмотря на энергичную критику определенных кругов общественности, правительство провинции Альберта и правительство Канады делают ставку на развитие получения нефти из нефтеносного песка. Причина этого курса в том, что большой интерес к канадской нефти проявляют наряду с США также Китай и Южная Корея.
В газовой и нефтяной отраслях занято в стране примерно 300 тысяч человек. 75% из них трудятся в Альберте, которая, словно магнит, притягивает к себе рабочую силу из остальных канадских провинций и из-за границы. И это совсем неудивительно. Согласно официальным данным канадской статистики, промышленные рабочие в прошлом году в среднем зарабатывали в час 16,73 долл., тогда как их коллеги в газовой и нефтяной индустрии получали уже 30,36 долл.
В этой отрасли предприниматели жалуются на растущие расходы по оплате стоимости труда, которые ведут к появлению «фактора неизвестности». К тому же повышенный спрос на сырье, в том числе и на сталь, содействует росту цен, от этого сырьевая страна Канада только выигрывает. Рост цен на сталь приводит к повышению стоимости бурового оборудования и тем самым увеличивает производственные расходы нефтедобывающей промышленности. Все это, как считают нефтепромышленники, также создает в значительных масштабах обстановку неуверенности в работе по освоению нефтеносных песков.
До недавнего времени большинство крупных нефтяных компаний не стремились разрабатывать нефтеносные пески, поскольку это требует значительных затрат. В большинстве случаев для добычи нефти необходимо сначала вырубить леса, покрывающие весь регион, осушить болотистую почву, снять поверхностный слой земли и затем выкапывать залегающий под этим слоем нефтеносный песок. Лишь после процедур, необходимых для извлечения нефти, получается битум, который необходимо подвергнуть дополнительной обработке, чтобы поучить из него бензин. Вполне понятно, что все это требует больших затрат энергии. В результате производственные издержки на добычу только одного барреля составляют от 18 до 23 долл. Специалисты банка Citibank исходят из того, что разработка нефтеносных песков целесообразна только тогда, когда цены на нефть не опускаются ниже 40 долл. США за баррель.
В наше время крупные нефтяные фирмы сбились с ног в поисках новых месторождений. Нефтеносные пески неожиданно стали весьма привлекательными. Нет опасности, что разведывательные работы окажутся безрезультатными. Когда работа налажена на таком месторождении, оно способно обеспечить бесперебойный и постоянный нефтяной поток на протяжении 30 и более лет. Такой предсказуемости на обычных месторождениях, как правило, не бывает.
Канада оказалась привлекательной для большинства нефтяных гигантов. Компания Total сообщила об увеличении общего объема инвестиций в этот регион до 15 млрд. канадских долларов. Норвежская фирма Statoil вложила в разработку нефтеносных песков 2 млрд. долл. США. Подключаются также Shell, Exxon, Chevron и другие. Ожидается, что Канада к 2020 году окажется на одном уровне с Ираном.
Сохраняется одна проблема, связанная с экологией, – разработка нефтеносных песков сопровождается значительными выбросами углекислого газа в атмосферу. Канадское правительство, как известно, обязалось сократить эти выбросы. Поэтому оно потребует от добывающих компаний уменьшить выбросы на 2% в год. Пока, однако, нет технологии, позволяющей это сделать. Некоторые эксперты склонны считать, что неопределенность вокруг нефтеносных песков настолько же велика, насколько велики и сами проекты по их разработке.
При обсуждении вопросов образования нефти и газа мы столкнулись с интересным вопросом - во время своего путешествия с поверхности Земли и обратно - частицы нефть, для того, чтобы превратится в нефтяное месторождение, должны встретить на своём пути структуру определённого вида - ловушку , которая позволит сконцентрировать и собрать в удобной для дальнейшего использования человеком форме сколь-либо значимые количества нефти.
Ловушка, как геологическая структура, обычно достаточно устойчива (иначе ей не светит собрать в себя сколь-либо значительные количества нефти или газа), но, как и любая геологическая структура - может быть разрушена из-за стечения различных геологических событий.
Что же произойдёт в этом случае с нефтью и газом, которые столь долго копились "под спудом" крышки разрушающейся ловушки? А будет с ними следующее...
При разрушении запирающего купола ловушки первым, практически мгновенно в рамках геологического времени, наверх просачивается природный газ. Молекулам газа всегда легче "протиснуться" в порах пород и выйти на поверхность, нежели молекулам битума или соляра.
Дальше, уже в самой ловушке начнётся два интересных процесса.
Первый из них связан с падением давления внутри ловушки, вызванным разрушением купола и уходом природного газа из пласта. При падении давления понижается температура кипения многих лёгких фракций газоконденсата (этана, пропана и бутана). Эти фракции, учитывая высокие температуры внутри пласта, тоже легко газифицируются вслед за метаном, и последовательно выходят на поверхность, одновременно забирая с собой и излишки пластового давления. В результате давление в пласте падает практически до равновесного с породами на данной глубине.
Но, кроме того, если месторождение располагается достаточно близко к поверхности - а нефть, как и вода, "всегда дырочку найдёт" и вытечет поближе к поверхности, то после ухода газов рано или поздно месторождение в своём пути наверх попадёт в биологическое окружение, сначала в анаэробное, а потом - и в аэробное. И тут стартует второй процесс.
Несмотря на то, что лишь немногие живые организмы (в основном - это археи) в чистом виде "едят" нефть, тем не менее, многие из них совершенно ею не брезгуют. Поэтому, при попадании нефти в верхние слои земной коры, неизбежно, вдобавок к процессу её медленного химического разложения добавляется более быстрый процесс её биологического распада. При этом и химический, и биологический распад затрагивают в первую очередь лёгкие фракции нефти - битум же слабо поддаётся влиянию как кислорода, так и бактерий с их ферментами. Результатом такой многомиллионной разрушительной эпопеи является обычно месторождение нефти, практически полностью состоящее из битума.
И в мире есть пример такого месторождения. Оно громадно, и оно полностью состоит из битума. Оно не единственное - в России, Казахстане и Венесуэле тоже есть такие и даже более интересные объекты, но как говорилось в старом анекдоте о хомячке и крысе - пиар у этого "хомячка" - самый лучший:
Знакомтесь: Canadian tar sands
Канадские битумозные пески (tar sands) вышли на поверхность Земли уже в меловом периоде - когда по Земле ещё ходили динозавры. В своём "мезозойском детстве" они, скорее всего, были обычным песчаником, который содержал в себе достаточно высококачественную нефть. Однако, динозавры не были, в отличии от Homo sapiens, сильно заинтересованы в добыче природных углеводородов - и поэтому оставили пылиться и разлагаться эту нефть практически на поверхности формирующегося континента Северной Америки. За 60 миллионов лет нефть, конечно, пришла в полную негодность согласно промышленным стандартам, но даже остатки былой роскоши поражают своими размерами.
T. rex! Ты почему просрал полимеры? Канадские битумозные пески "ан масс"
Согласно проведенным геологическим оценкам, месторождение битумозных песков в канадской провинции Альберта содержит около 1,7 трлн. баррелей нефтяного эквивалента . Это в пять раз больше, нежели оценка геологических ресурсов "трудной" сланцевой нефти для группы месторождений Баккен. Однако, если нефть Баккена, по крайней мере, всё же является "трудной", но в целом - обычной жидкой нефтью, то битумозные пески нефтью не являются. Поэтому-то и выскакивает такое интересное слово, как "эквивалент". Доллар - эквивалент золота. Но не золото. Поэтому, если сланцы - это "ещё не нефть", то битумозные пески - это "уже не нефть".
Как и для случая сланцевой нефти, в случае битумозных песков наблюдается разительное различие между оценкой геологических запасов и извлекаемых резервов. В случае канадских битумозных песков даже самые смелые оценки пока говорят лишь о 177 млрд. баррелей нефтяного эквивалента в качестве извлекаемых резервов - то есть, о 10% от величины общих геологических запасов.
При комнатной температуре природные битума представляют из себя практически твёрдую массу, в случае же канадских месторождений - ещё и перемешанную с песком. Единственным преимуществом канадских песков является то, что некоторая часть из них (около 20%) лежит практически у поверхности - просто таки в состоянии "наливай и пей" "копай и грузи":
Это не уголь, это битумозный песок.
Однако, после достаточно простой, быстрой и весёлой процедуры добычи и перевозки горной массы, в дальнейшем пути битумозного песка к бензобакам рядовых североамериканцев наступает гораздо более печальный этап - который легко описывается русским словом, синонимом слова "счастье", но состоящим из букв "Ж", "П", "О" и "А".
Во-первых, предстоит отделить мух от котлет, а песок - от битума. Делать это приходится путём тотальной обработки горной массы острым паром - в проитивном случае битум просто не хочет куда-либо течь. При этом, полностью отделить битум от песка практически невозможно даже при нынешнем высоком уровне технологии, в силу чего вокруг карьеров вырастают ещё более масштабные отстойники битумозного шлама - адской смеси остатков битума, песка и загрязнённой воды. При этом организовать полностью замкнутый по воде производственный цикл не получается - приходится практически всю воду сбрасывать в шламоотстойники, которые сейчас уже занимают площадь около 50 км2. Этот процесс приводит к тому, что на 1 баррель синтетической нефти производителям приходится тратить от 2,5 до 4 баррелей свежей воды и, попутно, при росте производительности, увеличивать площади отстойников, чтобы хоть как-то обеспечивать использование воды в замкнутом цикле. Собственно говоря, именно с "водным вопросом" и связаны основные претензии экологов к проектам по разработке битумозных песков. Однако, экономически это вряд ли остановит производителей - даже сейчас, на уровне производства в 1,5 Мбд , производство синтетической нефти отбирает на свои нужды не более 2% природного стока реки Атабаска - главной водной артерии бассейна.
Но, гораздо более серьёзная проблема битумозных песков состоит в низкой энергетической эффективности процесса экстракции и последующей переработки полученного битума. Дадим слово самим производителям:
http://www.consumerenergyreport.com/2008/11/14/the-energy-return-of-tar-sands/"Oilsands Review : Сколько энергии вы используете для производства одного барреля синтетической нефти, которую производите?
Marcel Coutu : Около 1,5 гигаджоуля (1,5M куб.фт. эквивалента природного газа) на каждый баррель. Это больше цифры 0,8 M куб. фт., которую я назвал раннее, эта цифра касалась энергии, которую мы покупаем извне. Полная энергия, которую мы используем в своём производстве, включает энергию, которую мы генерируем внутри процесса в качестве побочного продукта. По большей мере - это электрическая энергия, по которой мы даже имеем определённый избыток.
Мы также производим большие количества попутного газа в своём процессе, который используется нами для питания газовых турбин. Кроме того, мы получаем в процессе большие количества тепла, которое тоже используется - для производства пара и питания паровых турбин. Это делает процесс гораздо более эффективным."
Дальше в статье производится простой расчёт: 5,8 ГДж (выход) делится на 1,5 ГДж (вход) и выводится EROEI, который даже до стадии синтетической нефти уже составляет всего лишь 3,9:1 . Дальше, справедливо указывается, что полученная синтетическая нефть гораздо более трудна к переработке на нефтеперегонных заводах и, как следствие, итоговый EROEI по всей цепочке до нормального бензина и соляра можно принять, как 2,9:1 .
То есть, даже по состоянию на сейчас, когда почти все битумозные пески добываются "просто неба", в открытых карьерах, внутренняя энергетическая эффективность этого процесса отнюдь не играет весёлыми и радостными красками. Кроме того, построенное производство по экстракции битума из песков достаточно современное - как пример, установки комбинированного цикла (газовая и паровая турбина) - это вообще одни из наиболее совершенных машин по производству энергии, поэтому надеятся на некие "новые технологии", которые как-то поднимут эффективность процесса, достаточно самонадеянно.
Однако гораздо более мощная мина замедленного действия заложена в проекте расширения переработки канадских битумозных песков:
В ближайшие 15 лет Канада собирается увеличить переработку песков, более, чем вдвое - от текущего уровня в 1,5 Мбд до 3,7 Мбд . Это позволит закрыть около 18% потребности двух стран в жидком топливе по состоянию на 2011 год. Цель, безусловно, благородная, масштабная и, наверное, при должном финансировании - выполнимая. Как видно из приведенной картинки - предыдущие 1,5 Мбд производительности, на самых простых к отработке запасах, канадцы строили 30 лет - с 1980 по 2010 год.
Однако, проблема в большей мере состоит в том, что простые к отработке, открытые залежи песков сейчас уже по большей степени вовлечены в отработку (напомню, карьерными самосвалами можно вывозить не больше 20%
от общих извлекаемых резервов в 170 млрд. баррелей):
Так битум отделяют сейчас.
Как следствие, большинство новых проектов предполагают уже несколько иную технологию отделения мух от котлет:
Так надо будет работать завтра.
Как видно даже по упрощённой схеме будущего технологического цикла - об эффективном использовании пара, попутного газа и тепла самого процесса для запитки производства экстракции битума можно с сожалением забыть - и, скорее всего, навсегда. Сколько составит EROEI для скважинной добычи битума на канадских битумозных песках - отдельный, пока достаточно непредсказуемый вопрос. В 2009 году были проведены первые опытные бурения и экстракции битума, которые показали, что только процесс извлечения битума
"на свет божий" такими скважинами будет иметь EROEI в районе 3,3:1
. Интересующихся отсылаю к тексту самой статьи - там много факторов, которые влияют на эффективность и стоимость процесса:
http://netenergy.theoildrum.com/node/5183
Поэтому, не исключено, что оценки, указывающие на совокупный EROEI для будущих проектов разработки битумозных песков в пределах 1,5-2: 1 не являются сильно пессимистичными.
Исходя из вышесказанного, нам, пожалуй, можно новыми глазами посмотреть на этого замечательного канадского осетра на графике прогноза добычи нефти в Северной Америке:
Канадский осётр, скорее всего, минимум на треть будет тратить энергию на свой собственный прокорм. Потому что он будет сам очень хотеть кушать гигаджоули и гигаджоули тепла, пара и электроэнергии. Мы немного опоздали к этой нефти. Где-то на 65 миллионов лет - плюс-минус миллион роли уже не играет.
Геологические ресурсы в мире этого вида сырья огромны- 500 млрд. т. Запасы тяжелых нефтей с плотностью более вполне успешно осваиваются. При современных технологиях их извлекаемые запасы превышают 100 млрд. т. Особенно богаты тяжелыми нефтями и битуминозными песками Венесуэла и Канада. В последние годы растут объемы добычи тяжелых нефтей, составляя по разным оценкам около 12-15% от общемировой. Еще в 2000 г. в мире из тяжелых нефтей добывалось лишь 37, 5 млн.т. в 2005 г.- 42,5 млн.т., а к 2010-2015 гг. по прогнозу может составить уже около 200 млн.т., но при мировых ценах на нефть не ниже 50-60$/брр.
Нефтяные пески успешно разрабатывают в Канаде c 60-х годов прошлого века. Сегодня примерно половина нефти добываемой в этой стране приходиться на нефтяные пески. Под нефтяным песком, на самом деле, подразумевается смесь песка, воды, глины, тяжелой нефти и природного битума. Выделяют три нефтяных региона в Канаде со значительными запасами тяжелой нефти и природного битума. Это Athabasca, Peace River и Cold Lake. Все они находятся в провинции Альберта.
Для добычи нефти из нефтяных песков применяют два принципиально различных метода:
1) Открытым карьерным способом и 2) Непосредственно из пласта.
Карьерный способ добычи подходит для неглубоких залежей (глубиной до 75 м) и залежей, выходящих на поверхность. Примечательно, что в Канаде все залежи подходящие для карьерного способа добычи, расположены в районе Athabasca.
Карьерный способ добычи подразумевает, что нефтяной песок, попросту говоря, грузиться на самосвалы и перевозится на установку переработки, где его промывают горячей водой и таким образом отделяют нефть от всего прочего материала. Требуется добыть примерно 2 тонны нефтяного песка, чтобы получить 1 баррель нефти. Если это кажется вам довольно трудозатратным способом получить 1 баррель нефти, то вы правы. Зато коэффициент нефтеотдачи при этом способе добычи очень высок и составляет 75%-95%.
Рис. 1
Для извлечения тяжелой нефти непосредственно из пласта используют, как правило, тепловые способы добычи, такие как парогравитационное воздействие. Существуют также и «холодные» методы добычи, предполагающие закачку в пласт растворителей (например, метод VAPEX или технология N-Solv). Способы добычи тяжелой нефти непосредственно из пласта менее эффективны в плане нефтеотдачи по сравнению с карьерным способом. В то же время эти способы имеют некоторый потенциал к снижению себестоимости получаемой нефти за счет совершенствования технологий ее добычи.
Тяжелая/высоковязкая/битумная нефть привлекает все большее внимание нефтяной промышленности. Поскольку основные «сливки» в мировой нефтедобыче уже сняты, нефтяные компании просто вынуждены переключаться на менее привлекательные месторождения тяжелой нефти.
Именно в тяжелой нефти сосредоточены основные мировые запасы углеводородов. Вслед за Канадой, поставившей на свой баланс запасы тяжелой/битумной нефти, то же самое сделала и Венесуэла, имеющая огромные запасы этой нефти в поясе реки Ориноко. Этот «маневр» вывел Венесуэлу на первое место в мире по запасам нефти. Значительные запасы тяжелой нефти есть и в России, а также во многих других нефтедобывающих странах.
Огромные запасы тяжелой нефти и природных битумов требуют разработки инновационных технологий добычи, транспорта и переработки сырья. В настоящее время операционные затраты по добыче тяжелой нефти и природных битумов могут в 3-4 раза превосходить затраты на добычу легкой нефти. Переработка тяжелой высоковязкой нефти также более энергоемка и, как следствие, во многих случаях низкорентабельна и даже убыточна.
В России различные способы добычи тяжелой нефти испытывались на хорошо известном Ярегском месторождении высоковязкой нефти расположенном в Республике Коми. Продуктивный пласт этого месторождения, залегающий на глубине ~200 м, содержит нефть плотностью 933 кг/м3 и вязкостью 12000-16000 мПа·с. В настоящее время на месторождении осуществляется термошахтный способ добычи, зарекомендовавший себя как достаточно эффективный и экономически оправданный.
На Ашальчинском месторождении сверхвязкой нефти, расположенном в Татарстане, реализуется проект по опытно-промышленному испытанию технологии парогравитационного воздействия. Эта технология, правда без особого успеха, испытывалась также на Мордово-Кармальском месторождении.
Результаты разработки месторождений тяжелой высоковязкой нефти в России пока не внушают особого оптимизма. Требуется дальнейшее совершенствование технологий и оборудования для повышения эффективности добычи. В то же время потенциал к снижению себестоимости добычи тяжелой нефти есть, и многие компании готовы принимать в ее добыче активное участие.
Буквально за год Канада в 3,6 раза (!) увеличила свои запасы нефти. Если в 1998 году доказанные запасы нефти составляли 49,8 млрд. баррелей, то в 1999 году они составили уже 181,6 млрд. баррелей!* При этом страна переместилась с восьмого сразу на второе место по величине запасов среди нефтедобывающих стран, уступив только Саудовской Аравии. Как канадским нефтяникам удалось это сделать? Открытие новых крупных месторождений нефти? Ничего подобного. Степень разведанности запасов в Канаде довольно высока, а новых крупных открытий не было со времен 1979 года, когда было открыто месторождение Хайберния . Так что дело совсем не в новых нефтяных месторождениях. Так как же Канаде удалось так резко нарастить свои доказанные запасы нефти?
*По данным BP Statistical Review of World Energy 2014
Эта история началась давно и началась она с работ Карла Кларка
Канадский химик Карл Кларк родился в 1888 году в городке Джорджтаун, штат Онтарио. Высшее образование он получил в университете Макмастер, а в 1915 году в университете Иллинойса он получил степень доктора химических наук.
Надо сказать, что Канада обладает огромными запасами тяжелой нефти (битума). Залежи битуминозных песков были известны уже давно (например, крупнейшее месторождение Атабаска было открыто еще в 1778 году), но эффективного способа разработки таких залежей найдено не было. Их разработка сводилась в основном к поверхностному сбору битума с использованием его в строительных целях.
Для изучения способов разработки нефтяных песков правительство Альберы (провинции, в которой расположены все основные запасы тяжелой нефти) в 1921 году учредило Совет по научным и промышленным исследованиям (Scientific and Industrial Research Council). Первым участником этой организации стал Карл Кларк, а его основной задачей было найти эффективный способ переработки нефтяных песков.
Карл начал экспериментировать с различными способами отделения нефти от твердых частиц песка с использованием горячей воды и химикатов. В 1923 году он со своим коллегой Сидни Блэром построил небольшой экспериментальный завод по переработке нефтяного песка. Завод был способен переработать до 85 тонн исходного вещества в год, но большой проблемой оставались высокие затраты на нагрев воды. В 1925 году в процессе работы на Совет Карл Кларк, наконец, нашел эффективный способ извлечения нефти из нефтяных песков с помощью горячей воды и химических реагентов, который он запатентовал в 1929 году.
Метод этот заключается в том, что нефтяной песок, добытый карьерным способом, смешивают с горячей водой либо в специальном барабане, либо непосредственно в трубопроводе. Капельки нефти (битума) при этом отделяются от минеральных частиц песка и прикрепляются к небольшим воздушным пузырькам, которые помогают им переместиться в верхнюю часть смеси. Затем вся эта масса размещается в специальных разделительных сосудах, где насыщенная битумом пена просто откачивается с поверхности жидкости. Откачиваемая пена содержит порядка 65 процентов нефти, 25 процентов воды и 10 процентов твердых частиц.
Когда крупные зерна песка оседают, их перекачивают на специальные утилизационные площадки, где из них формируют своего рода дамбы в виде пруда. В эти пруды закачивают отработанную воду с оставшимися в ней мелкими частицами песка. Некоторое время вода отстаивается и после полного оседания всех твердых частиц оставшуюся чистую воду используют повторно.
Интересный факт: поскольку частицы минерального вещества после их обработки и извлечения из них нефти не оседают с изначальной плотностью, то получается, что каждый кубический метр добытого нефтяного песка превращается в 1,4 м³ отходов.
Обычно таким методом удается извлечь 88-95 процентов нефти, содержащейся в нефтяном песке, что делает этот метод весьма эффективным.
Когда канадские компании начали коммерческую добычу нефти из нефтяного песка в конце 1960-х, даже в нефтяной отрасли мало кто обратил на это внимание. Нефть была заключена в полутвердой вязкой пасте называемой битумом, смешанной с твердыми минеральными частицами. Залежи битумной нефти застывали зимой, а летом превращались в болотистые места, в которых тонуло оборудование. Долгое время никто не принимал всерьез возможности добычи нефти из таких трудноразрабатываемых залежей. Но со временем нефтяные пески были признаны полноценной и неотъемлемой частью нефтяной отрасли. А доктора Карла Кларка в Канаде теперь чтят, как разработчика эффективной технологии извлечения нефти из них.
Переход к технологиям добычи тяжелой нефти из пласта
Карьерный способ разработки нефтяных песков с помощью огромных экскаваторов и гигантских грузовиков позволяет вовлечь в добычу только 20% нефтяных запасов. Остальные запасы залегают на большой глубине вне пределов досягаемости карьерного метода. Поэтому следующим логическим шагом в развитии процесса освоения нефтяных песков был переход к добыче нефти непосредственно из пласта (так называемый in situ process). С этой целью были разработаны такие методы как метод , блестяще описанный в статье , VAPEX, CHOPS и некоторые другие (например, ).
Еще в 1940-х Карл Кларк пришел к выводу, что поверхностная добыча нефтяного песка и его дальнейшая переработка - не самый эффективный способ получения нефти. «До сих пор я был очень пессимистичен в отношении добычи тяжелой нефти непосредственно из пласта, но сейчас я становлюсь все более оптимистичен» - писал он. Но основная заслуга в разработке коммерчески успешного метода добычи тяжелой нефти из пласта принадлежит доктору Роджеру Батлеру – разработчику метода SAGD.
Родился Роджер Батлер в 1927 году в Великобритании в городке Илфорд, который с 1965 года считается частью Лондона. В 1951 году Роджер получил докторскую степень в области химии в Имперском колледже Лондона и почти сразу после этого иммигрировал в Канаду.
В 1955 году он начал работу в компании Империал Ойл, где проработал следующие 27 лет, в течение которых не только разработал технологию разработки тяжелой нефти методом SAGD, но и близкую ей технологию VAPEX, в которой вместо пара используется специальный растворитель.
В 1970-х Батлер, будучи работником компании Империал Ойл, разработал концепцию использования двух параллельных горизонтальных скважин с закачкой пара в одну из них, как возможный способ разработки глубокозалегающих залежей тяжелой нефти. Его концепция и ее дальнейшее превращение в коммерчески успешную технологию SAGD дало толчок к развитию других методов разработки глубокозалегающих залежей тяжелой нефти.
Признаваемый в настоящее время как отец технологии SAGD, Роджер Батлер сыграл ключевую роль в развитии методов разработки глубокозалегающих залежей тяжелой нефти. «Изобретение Роджером концепции SAGD стоит в одном ряду с изобретением Карлом Кларком процесса использования горячей воды и является одной из критически важных инноваций, которые позволили нефтяным пескам Канады стать одним из ключевых источников энергии в мире в масштабах Саудовской Аравии» - пишет Даг Лиллико, менеджер Совета по исследованиям Альберты.
Развитие инновационных технологий добычи нефти позволило Канаде создать многомиллиардную индустрию по добыче тяжелой нефти и природных битумов. И хотя затраты на добычу такой нефти гораздо выше, чем традиционной, она играет все более значимую роль в современной нефтяной индустрии.
В целом можно выделить три стадии освоения залежей нефтяных песков Канады:
- Поверхностная добыча нефтяного битума и его использование для нужд строительства, в том числе дорожного;
- Разработка нефтяных песков карьерным способом с их последующей переработкой;
- Добыча тяжелой нефти непосредственно из пласта
Таким образом, именно благодаря развитию инновационных технологий добычи тяжелой нефти и природных битумов Канаде удалось стать второй крупнейшей страной в мире по величине доказанных запасов нефти.
P.S. В течение 2008-2010 гг. такой же «фокус» с приростом запасов удалось проделать Венесуэле. Причем с гораздо большим эффектом. Еще в 2007 году она занимала только 6-е место по величине доказанных запасов нефти среди нефтедобывающих стран. А уже в 2010 году, благодаря постановке на баланс битумной/тяжелой нефти, залегающей в долине реки Ориноко, она заняла первое место в мире, значительно обогнав по этому показателю Саудовскую Аравию. Но это, как говорится, уже совсем другая история…
Современный мир невозможно представить без нефти. Развитие промышленности, существование городов и благополучие целых государств зависит от черного золота. По причине интенсивной эксплуатации запасы нефти истощаются, вынуждая нефтедобывающие компании заниматься поиском и обустройством все новых и новых месторождений. Кроме жидкой нефти в мире существуют и другие модификации этого полезного ископаемого. Одним из видов нетрадиционных углеводородов являются битумные (они же битуминозные) пески.
Битумные пески представляют собой смесь песка и глины, пропитанную битумом. Согласно современным теориям образования нефти, все ископаемые углеводороды, будь то природный газ, нефть или битумные пески, образуются в результате преобразования погребенных под землей растительных остатков. Битумы представляют собой более тяжелые и вязкие углеводороды, лишившиеся летучей фракции. По своему химическому составу они также несколько отличаются от нефти. Основным компонентом битума являются асфальтены, которые из-за своей вязкости при обычной температуре существуют в твердом состоянии. Месторождения битуминозных песков представлены в природе, как правило, в виде пластов, лежащих на небольшой глубине, и поэтому возможна их добыча открытым способом.
Одно из крупнейших месторождений битуминозных песков в мире расположено на юго-западе Канады, в провинции Альберта. В трех месторождениях на этой территории содержится до 70% всех мировых запасов. Добыча битумных песков ведется здесь открытым способом с 2003 года. Для того, чтобы добраться до пластов с полезными ископаемым, добывающие компании вырубают лес, который растет на поверхности. Гигантские по площади территории очищают от растительности и верхнего слоя грунта. Но эти бедствия не идут ни в какое сравнение с самим процессом добычи нефти из битумных песков. Для того, чтобы отделить битум от породы, через битумный песок пропускают нагретый водяной пар, который делает его более жидким. В результате добычи нефти подобным способом образуется большое количество отходов: пруды-отстойники с токсичной жидкостью, отвалы пустых пород, загрязненных углеводородами и тысячи квадратных километров территории, непригодной для жизни людей и животных. В опасных нефтесодержащих разливах ежегодно гибнут сотни птиц, а нефтедобывающие заводы Альберты выбрасывают в атмосферу тонны парниковых газов ежегодно.
Хотя нефтедобывающие компании обещают провести полную рекультивацию всех земель, вовлеченных в процесс добычи, это представляется маловероятным. Экологи, общественные организации и представители коренных народов этой провинции пытаются как-то повлиять на процесс масштабного загрязнения региона. Но пока мировые цены на нефть выше себестоимости ее добычи из битумных песков, в провинции Альберты все новые и новые земли будут вовлечены в этот процесс.
Битумные пески изначально считались альтернативным источником нефти. Но, как оказалось, альтернатива здесь только в способе добычи, а по масштабам влияния на окружающую среду подобные месторождения превосходят традиционные нефтяные промыслы. И то, что в начале пути казалось экономически выгодным делом, в результате обернулось экологической катастрофой, варианты ликвидации которой предстоит еще разработать.
