1.1.3. Технологический прогресс в сфере тэк

Прирост запасов углеводородного сырья и увеличение его добычи невозможны без существенного технологического прогресса. Основ­ными его направлениями являются следующие.

1. Создание технологий, позволяющих разрабатывать новые виды углеводородных ресурсов: битумы, сланцы, газовые гидраты, уголь­ный метан.

Битуминозные породы (битумы, асфальты, тяжелые нефти) нахо­дятся в земной коре в различных формах: в рассеянном состоянии, в виде незначительных примесей и в виде скоплений, где битум про­питывает породы, встречается в чистом виде и формирует крупные пояса битумонакопления. В отличие от нефти для природных биту­мов используются в основном иные методы разработки — рудничные (карьерный, шахтный) или внутрипластовые технологии (селектив­ные растворители, закачка пара и т. д.). Мировые геологические ре­сурсы битумов оцениваются более чем в 800 млрд т, что позволит при соответствующей технологии обеспечить потребности мира в энер­гии на многие десятки лет.

Наиболее крупные разрабатываемые месторождения природных битумов находятся в канадской провинции Альберта, где в 2003 г. было добыто 50 млн т битумов. В 2003 г. Канадская ассоциация производи­телей нефти (САРР) включила 23,6 млрд т битуминозной нефти в ка­тегорию доказанных запасов, утверждая, что эта оценка отражает прогресс в технологиях извлечения битума. Крупные месторождения битума имеются также в Оринокском поясе (Венесуэла), где в 2003 г. добывалось 70 млн т. битумов.

Глава 1. Нефть и газ в истории и развитии цивилизации 17

До недавнего времени высокая стоимость извлечения битумов пре­пятствовала широкомасштабному производству. В течение последних лет внедрение новых технологий сократило издержки производства с 24 до 12 долл./баррель. В ближайшие годы ожидается дальнейшее снижение стоимости производства до 8 долл./баррель. Извлекаемый битум перерабатывается в синтетическую нефть на канадских НПЗ или транспортируется в США. Из 1 т битума при достаточной глуби­не переработки можно получить до 500 кг нефти.

Горючие сланцы — осадочная органоминеральная порода, содер­жащая в концентрированной форме (20—70%) сапропелевое орга­ническое вещество (продукт преобразования низших растительных и животных организмов), при термической обработке которого об­разуется значительное количество смолы. Залежи горючих сланцев известны на всех континентах, но промышленная добыча их ве­лась в КНР (10 млн т в год), Эстонии (16 млн т) и России (4 млн т). В основном сланцы используются в качестве топлива для электро­станций и котельных, но в ряде государств созданы опытные и про­мышленные установки по переработке сланцев в синтетическое жидкое топливо.

Ресурсы горючих сланцев оцениваются в сотни триллионов тонн, содержащихся в них смол — 550 млрд т. Основные ресурсы (более 80%) сосредоточены в США, Бразилии и России. Несмотря на огром­ные ресурсы сланцевой смолы, освоение ее месторождений ослож­нено следующими факторами: низким содержанием смолы в сланцах, повышенной сернистостью, а также экологическими проблемами (за­грязнение окружающей среды отходами при переработке или сжи­гании на ТЭЦ). Сейчас разрабатываются новые технологии сжигания в специальных газогенераторах и ретортах, термического растворе­ния, биологических методов, а также продолжаются исследования по использованию не только органической, но и минеральной части слан­цев, включая сопутствующие полезные ископаемые.

Газовые гидраты — это скопления газа (чаще всего метана) в осо­бом состоянии, связанном на молекулярном уровне с водой. В процес­се формирования этих соединений при низких температурах в усло­виях повышенного давления молекулы метана преобразуются в кри­сталлы гидратов с образованием твердого вещества, по консистенции похожего на рыхлый лед. В результате молекулярного уплотнения один кубометр природного метаногидрата в твердом состоянии содер­жит около 164 куб. м метана в газовой фазе и 0,87 куб. м воды.

Природные газогидраты сохраняют стабильность или при очень низких температурах в условиях вечномерзлых пород на суше, или

18 Часть I. Основы нефтегазового дела

в режиме сочетания низкой температуры и высокого давления, кото­рые присутствуют в придонной части осадочной толщи глубоковод­ных районов Мирового океана.

Несмотря на наличие в океане большого количества газогидратов, в качестве альтернативного источника природного газа они могут рас­сматриваться только в отдаленной перспективе, когда будут разрабо­таны технологии извлечения из них метана.

Впервые газогидратная залежь была открыта в 1964 г. в России на месторождении Мессояха в Западной Сибири. Здесь в начале 70-х го­дов проводилась первая в мире опытная добыча. Позднее аналогич­ные залежи были обнаружены в районе дельты реки Маккензи в Ка­наде. На месторождении Прадхо-Бей на Аляске была осуществлена пробная добыча метана. Ресурсы газа газогидратных залежей на суше и шельфе США оценены в 6000 трлн куб. м. Это значит, что извлекае­мые запасы даже при коэффициенте извлечения не более 1% состав­ляют 60 трлн куб. м — во много раз больше, чем суммарные доказан­ные запасы всех обычных месторождений газа США.

В 1998 г. в Канаде в дельте реки Маккензи была пробурена экспе­риментальная скважина Маллик, по данным которой было установ­лено наличие протяженного поля скопления газогидратов. Эти иссле­дования проводятся рядом японских промышленных компаний с участием геологической службы США, Канады и нескольких уни­верситетов. С 1996 г. исследования шельфов зоны с целью выявле­ния газогидратных скоплений ведутся в Индии.

С помощью химической реакции метан может быть превращен в метанол, диметиловый эфир или моторное топливо. Российские уче­ные также занимаются разработкой технологии переработки мета­на. Уже созданы и действуют установки по получению новых эффек­тивных видов топлива из метана и природного газа. Однако реальное внедрение этих технологий в промышленность остается пока делом будущего. Не существует пока и технологии добычи гидрата метана, так как это соединение крайне нестойко. Даже при незначительных изменениях температуры или давления метановый «лед» переходит в газообразное состояние и улетучивается.

Уже разрабатываются технологии разделения добытого метана на водород и углекислый газ, причем последний планируется нагнетать под землю или использовать для улучшенной добычи нефти. Сущест­вует и проект преобразования природного газа в газогидраты, что обеспечивает его транспортировку без использования трубопровода и хранение в наземных хранилищах при нормальном давлении. По­добная технология уже разработана в Норвегии, и в ближайшие годы