Уставные документы

Нетрадиционные источники углеводородов. Нетрадиционные виды и источники углеводородного сырья и проблемы их освоения

В связи с развитием производственных технологий и значительным ухудшением экологической ситуации во многих регионах земного шара, человечество столкнулось с проблемой поиска новых источников энергии. С одной стороны, количество добываемой энергии должно быть достаточным для развития производства, науки и коммунально-бытовой сферы, с другой стороны, добыча энергии не должна отрицательно сказываться на окружающей среде.

Данная постановка вопроса привела к поиску так называемых альтернативных источников энергии — источников, соответствующих вышеуказанным требованиям. Усилиями мировой науки было обнаружено множество таких источников, на данный момент большинство из них уже используется более или менее широко. Предлагаем вашему вниманию их краткий обзор:

Солнечная энергия

Солнечные электростанции активно используются более чем в 80 странах, они преобразуют солнечную энергию в электрическую. Существуют разные способы такого преобразования и, соответственно, различные типы солнечных электростанций. Наиболее распространены станции, использующие фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементы), объединенные в солнечные батареи. Большинство крупнейших фотоэлектрических установок мира находятся в США.

Энергия ветра

Ветроэнергетические установки (ветряные электростанции) широко используются в США, Китае, Индии, а также в некоторых западноевропейских странах (например в Дании, где 25% всей электроэнергии добывают именно таким способом). Ветроэнергетика является весьма перспективным источником альтернативной энергии, в настоящее время многие страны значительно расширяют использование электростанций данного типа.

Биотопливо

Главными преимуществами данного источника энергии перед другими видами топлива являются его экологичность и возобновляемость. К альтернативным источникам энергии относятся не все виды биотоплива: традиционные дрова тоже являются биотопливом, но не являются альтернативным источником энергии. Альтернативное биотопливо бывает твердым (торф, отходы деревообработки и сельского хозяйства), жидким (биодизель и биомазут, а также метанол, этанол, бутанол) и газообразное (водород, метан, биогаз).

Энергия приливов и волн

В отличие от традиционной гидроэнергетики, использующей энергию водного потока, альтернативная гидроэнергетика пока не получила широкого распространения. К главным минусам приливных электростанций относятся высокая стоимость их строительства и суточные изменения мощности, их за которых электростанции этого типа целесообразно использовать только в составе энергосистем, использующих также и другие источники энергии. Основные плюсы — высокая экологичность и низкая себестоимость получения энергии.

Тепловая энергия Земли

Для разработки этого источника энергии используются геотермальные электростанции, использующие энергию высокотемпературных грунтовых вод, а также вулканов. На данный момент более распространенной является гидротермальная энергетика, использующая энергию горячих подземных источников. Петротермальная энергетика, основанная на использовании «сухого» тепла земных недр, на данный момент развита слабо; основной проблемой считается низкая рентабельность данного способа получения энергии.

Атмосферное электричество

(Вспышки молний на поверхности Земли происходят практически одновременно в самых разных местах планеты )

Грозовая энергетика, основывающаяся на захвате и накоплении энергии молний, пока находится в стадии становления. Главными проблемами грозовой энергетики являются подвижность грозовых фронтов, а также быстрота атмосферных электрических разрядов (молний), затрудняющая накопление их энергии.

В настоящее время потребление нефти таково, что никакой альтернативный ей источник энергии не может заменить собой потребности в нефти. При этом запасы традиционной легкодоступной нефти неуклонно снижаются. Новых открытий крупных месторождений нефти не было с 70-х годов прошлого века, несмотря на все старания нефтяных компаний.

Возобновляемые источники энергии, такие как энергия Солнца или энергия ветра не оправдывают ожиданий своих последователей. Слишком уж дорого обходится их внедрение, да и эффективность их применения вызывает много вопросов. Как показывает практика, возможности этих ресурсов (технологий) по выработке энергии довольно ограничены. Несмотря на отдельные довольно-таки успешные примеры внедрения альтернативной (возобновляемой) энергетики, ее широкомасштабное использование малоперспективно.

Атомная промышленность самостоятельно также не может покрыть необходимые потребности. Максимум на что может хватить запасов урана при текущих технологиях – это 10 лет. К тому же в обществе после недавних событий на Фукусиме укрепилось негативное отношение к этому виду энергии. Никто не хочет иметь у себя в огороде такой потенциально опасный объект как АЭС.

Чтобы удовлетворить непрерывно растущие потребности общества в энергии, нефтедобывающая отрасль все больше переключает свое внимание на дорогостоящие нетрадиционные и труднодоступные источники углеводородов.

К таким источникам относятся:

Нефтяные пески Канады;
Тяжелая/высоковязкая/битумная нефть других регионов мира;
Сланцевая нефть;
Технологии, основанные на процессе Фишера-Тропша:

газ-в-жидкость / gas-to-liquids (GTL);
уголь-в-жидкость / coal-to-liquids (CTL);
биомасса-в-жидкость / biomass to liquids (BTL);

Добыча нефти на глубоководном шельфе и шельфе арктических морей

Общая характерная черта всех этих источников углеводородов – высокая себестоимость конечной продукции. Но это относительно небольшая плата за то, чтобы получить привычную и подходящую для современной инфраструктуры форму энергии (жидкие углеводороды).

Краткий обзор нетрадиционных источников углеводородов

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, о котором многие наверняка слышали, 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 Карьерный способ добычи нефтяного песка

Для извлечения тяжелой нефти непосредственно из пласта используют, как правило, тепловые способы добычи, такие как . Существуют также и «холодные» методы добычи, предполагающие закачку в пласт растворителей (например, метод VAPEX или ). 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 , 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.

Сланцевая нефть - «модная» тема в последнее время. Сегодня целый ряд стран проявляют повышенный интерес к добыче сланцевой нефти. В США, где добыча сланцевой нефти уже идет, с ней связывают значительные надежды по снижению зависимости от импорта этого вида энергоресурса. В последние годы основной прирост добычи американской сырой нефти происходит преимущественно за счет сланцевых месторождений Bakken в Северной Дакоте и Eagle Ford в Техасе.

Развитие добычи сланцевой нефти – прямое следствие той «революции», которая случилась в США в добыче сланцевого газа. Поскольку цены на газ обвалились в результате резкого роста объемов его добычи, компании стали переключаться с добычи газа на добычу сланцевой нефти. Тем более что технологии их добычи ничем особенным не отличаются. Для этого, как известно, бурят горизонтальные скважины с последующими множественными гидроразрывами нефтесодержащих пород. Постольку поскольку дебит таких скважин очень быстро падает, для поддержания объемов добычи требуется бурить значительное количество скважин по очень плотной сетке. Поэтому затраты на добычу сланцевой нефти неизбежно оказываются выше, чем затраты на добычу нефти традиционных месторождений.

Пока высоки проекты по добыче сланцевой нефти, несмотря на высокие издержки, остаются привлекательными. За пределами США наиболее перспективными считаются залежи сланцевой нефти Vaca Muerta в Аргентине и Баженовская свита в России.

Процесс Фишера-Тропша был разработан в 20-х годах прошлого века немецкими учеными Францем Фишером и Гансом Тропшем. Заключается он в искусственном соединении водорода с углеродом при определенной температуре и давлении в присутствии катализаторов. Получаемая таким образом смесь углеводородов сильно напоминает нефть и обычно называется синтез-нефть .

Рис. 2 Производство синтетического топлива на основе процесса Фишера-Тропша

CTL (Coal-to-liquids) - суть технологии состоит в том, что уголь без доступа воздуха и при высокой температуре разлагается на угарный газ и водород. Далее в присутствии катализатора из этих двух газов синтезируется смесь различных углеводородов. Затем эта синтезированная нефть также как и обычная проходит разделение на фракции и дальнейшую переработку. В качестве катализаторов используется железо или кобальт.

Во время Второй Мировой войны немецкая промышленность активно использовала технологию Coal-to-liquids для получения синтетического топлива. Но поскольку процесс этот экономически нерентабелен и к тому же экологически вреден, то после окончания войны выработка синтетического топлива сошла на нет. Немецкий опыт впоследствии был использован всего дважды - один завод был построен в ЮАР и еще один в Тринидаде.

GTL (Gas-to-liquids) - процесс производства жидких синтетических углеводородов из газа (природного газа, попутного нефтяного газа). Cинтез-нефть, получаемая в результате GTL процесса, не уступает, а по отдельным характеристикам превосходит высококачественную легкую нефть. Многие мировые производители используют синтез-нефть для улучшения характеристик тяжелой нефти, путем их смешивания.

Несмотря на то, что интерес к технологиям преобразования сначала угля, потом газа в синтетические нефтепродукты не угасает с начала 20 века, в настоящее время в мире функционирует всего четыре крупнотоннажных GTL завода - Mossel Bay (ЮАР), Bintulu (Малайзия), Oryx (Катар) и Pearl (Катар).

BTL (Biomass-to-liquids) - суть технологии та же что и уголь-в-жидкость. Единственное существенное отличие в том, что исходным материалом является не уголь, а растительный материал. Масштабное использование этой технологии затруднено в связи с отсутствием значительного количества исходного материала.

Недостатками проектов по производству синтетических углеводородов на основе процесса Фишера-Тропша являются: высокая капиталоемкость проектов, значительные выбросы углекислого газа, высокое потребление воды. В результате проекты либо совсем не окупаются, либо находятся на грани рентабельности. Интерес к таким проектам повышается в периоды высоких цен на нефть и быстро угасает при снижении цен.

Добыча нефти на глубоководном шельфе требует от компаний высоких капитальных затрат, владения соответствующими технологиями и несет с собой повышенные риски для компании-оператора. Вспомнить хотя бы последнюю аварию на Deepwater Horizon в Мексиканском заливе. Компании BP только чудом удалось избежать банкротства. Чтобы покрыть все затраты и сопутствующие выплаты, компании пришлось продать чуть ли не половину своих активов. Ликвидация аварии и ее последствий, а также компенсационные выплаты обошлись BP в кругленькую сумму порядка 30 млрд. долларов.

Не каждая компания готова брать на себя такие . Поэтому проекты добычи нефти на глубоководном шельфе осуществляются, как правило, консорциумом компаний.

Шельфовые проекты успешно осуществляются в Мексиканском заливе, Северном море, на шельфе Норвегии, Бразилии и других стран. В России основные надежды связывают с шельфом арктических и дальневосточных морей.

Шельф арктических морей хотя и малоизучен, но обладает значительным потенциалом. Существующие геологические данные позволяют прогнозировать значительные запасы углеводородов в этом районе. Но и риски велики. Практикам нефтедобычи хорошо известно, что окончательный вердикт по наличию (или отсутствию) коммерческих запасов нефти можно вынести только по результатам бурения скважин. А их в Арктике пока что практически нет. Метод аналогий, который применяют в таких случаях для оценки запасов региона, может дать неверное представление о реальных запасах. Не каждая перспективная геологическая структура содержит нефть. Тем не менее, шансы обнаружить крупные месторождения нефти оцениваются экспертами как высокие.

К поиску и разработке залежей нефти в Арктике предъявляются чрезвычайно высокие требования по обеспечению охраны окружающей среды. Дополнительными препятствиями являются суровый климат, удаленность от существующей инфраструктуры и необходимость учета ледовой обстановки.

И в заключение еще несколько соображений

Все перечисленные источники углеводородов и способы их добычи не новы, они достаточно давно известны. Все они в той или иной степени уже задействованы нефтяной промышленностью. Сдерживает их развитие уже упомянутая высокая себестоимость конечной продукции и такой интересный показатель как EROI.

EROI (возврат энергии на инвестиции) – это отношение количества энергии, содержащейся в энергоносителе к энергии, затраченной на получение этого энергоносителя. Другими словами - это отношение энергии, которая содержит в себе полученная нефть к энергии, потраченной на бурение, добычу, транспортировку, переработку, хранение и доставку потребителю этой нефти.

Если обычная легкая нефть в настоящее время имеет EROI порядка 15:1, то у нефти, получаемой из нефтяного песка, EROI примерно 5:1, а у сланцевой нефти примерно 2:1.

Процесс постепенного замещения легкой нефти на более дорогостоящие источники углеводородов уже идет, а усредненный показатель EROI неуклонно движется к паритетному значению 1:1. И вполне вероятно, что в будущем этот показатель будет не в нашу пользу. Если до сих пор энергия нам доставалась можно сказать бесплатно , то в не таком уж далеком будущем нам, вероятно, придется платить за то, чтобы получить энергию в привычной и удобной жидкой форме, подходящей для наших технологий и существующей инфраструктуры.

Введение . 3

Нетрадиционные виды и источники углеводородного сырья . 4

Тяжелые нефти и нефтяные(битуминозные) пески. 4

Низкопроницаемые продуктивные коллектора. 6

Водорастворенные газы.. 6

Газогидраты.. 7

Заключение . 11

Список использованной литературы: . 12

Введение

XXI век уже давно прогнозируется, как век исчерпания основной части ресурсов углеводородов, вначале нефти, а затем и газа. Процесс этот неизбежен, поскольку все виды сырья имеют тенденцию выработки запасов, причем с той интенсивностью, с которой оно осваивается и реализуется. Если учесть, что современные мировые энергопотребности обеспечиваются в основном нефтью и газом -60% (нефть-36%, газ-24%), то все виды прогнозов об их исчерпании не могут вызывать сомнений. Меняются лишь сроки завершения углеводородной эры человечества. Естественно, что время выхода на заключительный этап освоения углеводородов не одинаково на разных континентах и в разных странах, но для большинства оно настанет при текущих объемах добычи нефти в пределах 2030- 2050 гг., при условии достаточно заметного воспроизводства их запасов. Однако уже около 20 лет добыча нефти в мире опережает прирост ее запасов.

Понятие традиционных и нетрадиционных ресурсов углеводородов не имеет однозначного определения. Большинство исследователей, понимая, что природные процессы и образования часто не имеют четких разграничений, предлагают использовать при определении нетрадиционных запасов и ресурсов такие понятия, как трудноизвлекаемые запасы и нетрадиционные ресурсы УВ. Трудноизвлекаемые запасы, добычной потенциал которых практически не используется, мало чем отличаются от традиционных запасов нефти и газа - за исключением ухудшения их геолого-промысловых характеристик. К нетрадиционным ресурсам УВ относятся, как принципиально отличные от традиционных по физико-химическим свойствам, так и по формам и характеру их размещения во вмещающей породе (среде).

Нетрадиционные ресурсы УВ являются гораздо более «дорогими». Поэтому часто при отнесении к тем или иным группам сырья рассматриваются не только сугубо геологические и геолого-технические причины, но и, например, географо-экономические, социальные, конъюнктурные, стратегические и пр.

В целом, если говорить о системе нетрадиционных ресурсов УВ всех видов, то они огромны. В сумме по приблизительным подсчетам превышают 105 млрд т. н.э., но эти объемы не бесспорны, т.к. это рассеянные УВ в непродуктивной среде, т.е. даже в отдаленной перспективе не все из них смогут быть освоены.

Нетрадиционные виды и источники углеводородного сырья

Нетрадиционные ресурсы углеводородов, это та их часть, подготовка и освоение которых нуждается в разработке новых методов и способов выявления, разведки, добычи, переработки и транспорта. Они сосредоточены в сложных для освоения скоплениях, либо рассеяны в непродуктивной среде. Они плохо подвижны в пластовых условиях недр, в связи с чем нуждаются в специальных способах извлечения из недр, что повышает их себестоимость. Однако, достигнутый в мире прогресс в технологиях добычи нефтегазового сырья допускает освоение некоторых из них.

На начальном этапе исследований считалось, что их резервы практически неисчерпаемы, учитывая их масштабы (рис. 1) и широкое распространение. Однако, многолетнее изучение различных источников нетрадиционных ресурсов углеводородов, проведенное во второй половине прошлого века, оставило в качестве реальных для освоения только тяжелые нефти, нефтяные пески и битумы, нефтегазонасыщенные низкопроницаемые коллектора и газы угленостных отложений. Уже на 14- Мировом нефтяном конгрессе (1994 г., Норвегия) нетрадиционные нефти, представленные только тяжелыми нефтями, битумами и нефтяными песками, были оценены в 400- 700 млрд. т, в 1,3- 2,2 раза больше традиционных ресурсов -. Проблематичными и дискуссионными в качестве промышленных источников газа оказались водорастворенные газы и газогидраты, несмотря на их широкую распространенность.

Рис. 1 Геологические ресурсы углеводородов.

Тяжелые нефти и нефтяные(битуминозные) пески.

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.

Тяжелых нефтей много и в России, причем важна их концентрация в уникальных месторождениях. 60% запасов тяжелых нефтей сосредоточено в 15 месторождениях, что упрощает их освоение. В их числе Русское, Ван-Еганское, Федоровское и др. В Западной Сибири, Ново-Елоховское и Ромашкинское в Урале-Поволжье; Усинское, Ярегское, Торавейское и др. в Тимано-Печорском регионе. Основные запасы тяжелых нефтей в России сосредоточены Западной Сибири (46%) и Урало-Поволжье (26%). В 2010 г. объемы их добычи составили 39,4 млн.т., но многие из месторождений все еще осваиваются.

Во многих месторождениях тяжелые нефти металлоносны, особенно в европейских НГП, и содержат значительные запасы редких металлов. В частности они являются потенциальным источником ванадиевого сырья, по качеству значительно превосходящего рудные источники [Суханов, Петрова 2008]. По нашим оценкам, геологические запасы пятиокиси ванадия в тяжелых нефтях только в наиболее крупных по запасам ванадия месторождениях составляют 1,3 млн.т, извлекаемые попутно с нефтью 0,2млн.т.(таб. 1).

Ванадий извлекается в мире в широких масштабах в основном золоулавливателями на крупных ТЭЦ, работающих на мазутах, а также в коксах на НПЗ при глубокой переработке нефтей. Добавка таких коксов в доменную печь, обеспечивает морозоустойчивость рельсового проката.

Таким образом, тяжелые нефти- комплексное углеводородное сырье, представляющее интерес не только как дополнительный источник углеводородов, но и как источник ценных металлов, а также химического сырья(сераорганических соединений и порфиринов).

Таблица 1

Оценка запасов ванадия в тяжелых металлоносных нефтях РФ

Основными препятствиями к болле масштабному освоению тяжелых нефтей в России являются:

Недостаточность фундаментальных исследований, направленных на создание эффективных технологий их освоения и комплексной переработки, адаптированных к особенностям конкретных объектов разработки;

Необходимость модернизации и строительства новых НПЗ для глубокой переработки тяжелой и, особенно, высокосернистой тяжелой нефти.

Низкопроницаемые продуктивные коллектора.

Четких кондиционных параметров проницаемости для прогноза их нефтегазоотдачи быть не может, так как она зависит не только от структуры и качества матрицы коллектора(пористость, трещиноватость, гидропроводность, глинистость и пр.) и от качества сырья (плотность, вязкость), но также и от термодинамических условий в залежи (температура и давление). Для основной массы запасов нефти, располагающейся в интервале глубин 1,5-3,0 км, коллектор с проницаемостью меньше уже создает определенные сложности с извлечением их из недр, особенно значительных, если для нефти в залежи характерна высокая плотность () или вязкость(>30мПа*с). Доля запасов нефти в таких коллекторах составляет (по разным оценкам) от общемировых и 37% от их общих, учтенных в России. Особенно они распространены в Западной Сибири, причем велика их доля в месторождениях с уникальными запасами (Салымское, Приобское и др.). В прогнозных ресурсах Западной Сибири их еще больше 65%(рис. 2), что крайне неблагоприятно, поскольку именно проницаемость коллекторов определяет в основном дебиты скважин, т.е. масштабы добычи и ее себестоимость.

Водорастворенные газы

Водорастворенные газы имеют преимущественно метановый, метаново-азотистый или метаново- углекислый состав. Промышленное освоение водорастворенных УВ газов имеет теоретическое обоснование и положительные практические примеры. Ресурсы растворенных в воде газов и по разным оценкам колеблются от до . Обычно объмы водорастворенного газа в пластовых водах на умеренных глубинах, до 1,0-1,5 км, составляют в среднем 1-2газа на кубометр воды, на 1,5-3,0 км 3-5, но в глубоких прогибах геосинклинальных областей достигают 20-25особенно при условии низкой минерализации пластовых вод [Каплан, 1990]. Высоко газонасыщенные пластовые

воды залегают на глубинах более 3,5-4,0 км, сопровождаются АВПД с коэффициентом аномальности вплоть до 2атм., часто фонтанируют, но быстро спонтанно дегазируются при падении давления.

Кроме того, если газонасыщенные пластовые воды имеют повышенную минерализацию и нет условий для их сброса, поверхностного или глубинного, то возникают еще и экологические проблемы, в частности засоление почв и просадка поверхности. Цены на водорастворенный газ варьируют в пределах $75-140 за 1000, но если вода используется как гидротермальное сырье или для теплоснабжения, то опускается до $50.

Рис. 2. Долевое распределение (%) нефти в низкопроницаемых коллекторах () в запасах и ресурсах федеральных округов.

Промышленная ценность заключается в том, что они не содержат вредных компонентов и без очистки могут направляться непосредственно потребителю.

Газогидраты

Открытие крупных скоплений газогидратов в регионах вечной мерзлоты в Арктике, а также под морским дном вдоль внешних континентальных окраин Мирового океана вызывает к ним повышенный интерес в мире.

Газогидраты- это образованные водой и газом твердые структуры, по виду напоминающие спрессованный снег. Они представляют собой кристаллическую решетку льда с молекулами газа внутри нее. Для их образования необходимы газ, вода и определенные термодинамические условия, причем не одинаковые для газовразного сотава.Молекулы газа (части) заполняют полости в каркасе молекулы воды (хозяина). Причем в 1 воды может содержаться до 150-160. На сегодняшний день выявлены три типа газогидратов (I,II и III). -Газогидраты I типа наиболее распространены: они представлены преимущественно молекулами биогенного метана. Газогидраты II и III типов могут содержать более крупные молекулы, составляющие термогенный газ.

Исследования, проведенные учеными всего мира, предполагали, что огромные резервы залегают в донных отложениях шельфа и океана. Но выполненные исследования показали, что это не так. В обширных площадях глубоководной океанической платформе, в ее маломощных донных осадках, метана практически нет, а в зонах рифтов, где он возможен, слишком высока температура, поэтому нет условий для газогидротообразования. Насыщенные газогидратами донные отложения широко распространены преимущественно на шельфах и особенно в зонах действующих подводных грязевых вулканов или дислокаций.

Однако даже при подтверждении наличия громадных объемов газа в газогидратах потребуется решить значительные технические и экономические проблемы, чтобы рассматривать газогидраты как жизнеспособный источник. Хотя обширные площади мировых континентальных окраин подстилаются газогидратами, концентрация их в большинстве морских скоплений очень низкая, что создает проблемы в отношении технологии добычи газа из широко разбросанных скоплений. Кроме того, в большинстве случаев морские газогидраты выявлены в неконсолидированных осадочных разрезах, обогащенных глиной, что является причиной незначительной проницаемости отложений или отсутствия ее. Большинство моделей добычи газа требуют наличия надежных путей для перемещения газа к скважине и закачки флюидов в отложения, содержащие газогидраты. Однако маловероятно, что большинство морских отложений обладают механической крепостью, способствующей образованию необходимых миграционных путей. Исследования американских ученых показали, что использование ингибиторов при добыче газа из газогидратов является технически возможным, но использование больших объемов химикалиев является дорогостоящим мероприятием, как с технической точки зрения, так и с точки зрения охраны окружающей среды.

Как видно из вышеизложенного- нетрадиционные ресурсы углеводородов, важная часть их баланса, особенно та, которая реальна к освоению в настоящее время. Они распространены на всей территории РФ, однако, долевое соотношение их видов для различных регионов неравнозначно, что предопределяет приоритеты в их освоении для каждого региона (рис.3).

Рис. 3. Преобладание ресурсов углеводородов в нетрадиционных объектах в регионах России

Необходимость исследований разных видов нетрадиционных ресурсов углеводородов и целесообразность совершенствования технологий освоения отдельных их видов диктуется следующими принципиальными положениями, особенно актуальными в связи дифицитом инвестиций, исключающим широкий разворот высоко капиталоемких геологоразведочных работ в неосвоенных, труднодоступных, но перспективных регионах:

Очевидной исчерпаемостью активных запасов углеводородов в пределах территорий доступных для экономически эффективного освоения. Степень истощения запасов нефти в России уже составляет 53% и более по ряду регионов, что влечет за собой неизбежное падение добычи;

Неуклонным ростом себестоимости подготавливаемых к разработке запасов традиционного углеводородного сырья, в связи с экстремальными географо- климатическими и экономическими условиями производства работ на шельфе (главным образом арктическом) и больших глубинах на суше; на значительно удаленных от потребителей неосвоенных территориях, лишенных транспортной инфраструктуры;

Наличием значительных объемов, в том числе разведанных по промышленным категориям запасов нефти и газа в нетрадиционных источниках в регионах с развитой промысловой и транспортной инфраструктурой, освоение которых тормозится не столько из-за технологических сложностей, которые вполне преодолимых, сколько из-за отсутствия в налоговом законодательстве РФ реальных рыночных механизмов для экономически эффективной их подготовки и разработки.

Подготовка и освоение нетрадиционных источников углеводородного сырья, частично перекроет формирующийся дефицит в его запасах в РФ. Для этого необходимы весьма умеренные ассигнования, которые позволяют удержать объемы добычи углеводородов в первые годы посткризисного периода, направленные в основном на НИР и НИОКР, а именно:

Провести региональную ревизию ресурсов, запасов и качества всех видов нетрадиционного углеводородного сырья на новом информационном уровне, с учетом прогресса, достигнутого в технологиях их добычи, а также экономических, социальных и экологических последствий их освоения. Их состояние должно быть четко отражено в государственных балансах;

Выполнить фундаментальные исследования для создания эффективных технологий разработки и комплексной переработки нетрадиционных видов углеводородного сырья, адаптированных к конкретным отечественным объектам их первоочередного освоения;

Усовершенствовать систему налогообложения на добычу нетрадиционных видов углеводородного сырья за счет их дифференциации в соответствии с качеством и спецификой освоения отдельных их видов.

Заключение

Состояние изученности нетрадиционных видов сырья и их освоенности в мире все еще низкое, но вместе с исчерпанием традиционных резервов страны с дефицитом УВ все чаще обращаются к их нетрадиционным источникам.

Большая часть мероприятий так же, как и предложений по стимулированию добычи, направлена исключительно на группу трудноизвлекаемых нефтей и газов. Собственно же нетрадиционные ресурсы УВ находятся за пределами внимания как нефтегазовых компаний, так и государственных органов управления недропользованием.

Таким образом, применительно к современной ситуации основные виды нетрадиционных ресурсов УВ можно разбить на группу подготовленных для промышленного (или опытно-промышленного) освоения, группу, требующую изучения, оценки и учета на балансе, а также для которой необходима разработка технологий с вовлечением в освоение в долгосрочной перспективе, и группу проблемных и гипотетических объектов.

По возможности вовлечения в освоения нетрадиционные ресурсы УВ можно разделить на три неравнозначные группы. Практическую значимость в качестве УВ сырья среди нетрадиционных источников УВ уже в настоящее время имеют трудноизвлекаемые (тяжелые высоковязкие) нефти, битумы и нефтяные пески, а также нефти и газы в низкопроницаемых коллекторах. В среднесрочной перспективе к этой группе можно будет и в России относить газы в сланцах и газы в угленосных отложениях (сорбированные и свободные). Водорастворенные газы и газогидраты вряд ли станут предметом целенаправленной оценки и освоения в ближайшие 20-30 лет.

В целом нетрадиционные ресурсы УВ- это существенный резерв и для восполнения сырьевой базы нефти РФ, причем не только в «старых» выработанных НГБ, но также и в Западной и Восточной Сибири, где они составляют более половины прогнозируемых ресурсов углеводородов.

Список использованной литературы:

1 Каплан Е.М. Ресурсы нетрадиционного газового сырья и проблемы его освоения-Л.:ВНИГРИ, 1990-стр.138-144.

2 Анфилатова Э.А. Статья// Аналитический обзор современных зарубежных данных по проблеме распространения газогидратов в акваториях мира.(ВНИГРИ)2009

3 Ушивцева Л.Ф. статья// Нетрадиционные источники углеводородного и гидротермального сырья.

4 Нетрадиционные источники углеводородного сырья/ под ред. ЯкуцениВ.П. 1989

5 Нетрадиционные ресурсы УВ- резерв для восполнения сырьевой базы нефти и газа РФ./Якуцени В.П., Петрова Ю.Э., Суханов А.А.(ВНИГРИ) .2009

6 О.М. Прищепа статья/ Ресурсный потенциал и направления изучения нетрадиционных источников углеводородного сырья РФ (ФГУП «ВНИГРИ»)2012

Разведка

Изучение сложных разнородных свойств.
Нетрадиционные поисково-разведочные объекты, особенно сланцевые, часто имеют сложные и в значительной степени изменчивые свойства, что сильно усложняет выбор наиболее перспективных объектов для бурения и оценку количества и качества запасов. Чтобы понять все особенности объекта, специалистам необходимо интегрировать все доступные поверхностные данные и данные о геологической среде. Используя среду DecisionSpace®, объектовые группы могут накапливать и совместно использовать данные ГИС, геологические, геофизические и технические данные для определения характеристик и оценки потенциальных объектов. С помощью технологии Dynamic Frameworks to Fill™ специалисты могут создавать и обновлять замкнутые структурные модели для оценивания объектов.

Выявление потенциальных рисков.
Неправильное определение ключевых сейсмических атрибутов и параметров добычи на этапе разведочных работ могут повлечь за собой аварии на более поздних этапах разработки нетрадиционных месторождений. Интегрированная среда DecisionSpace от Landmark помогает объектовым группам собирать и совместно использовать точные сейсмические и каротажные данные по сланцевым интервалам, неоднородности фаций, разломам и картам тектонической структуры и систем осадконакопления в масштабе бассейна. Инструменты для сейсмической инверсии и анализа до и после суммирования позволяют быстро и более точно оценивать сейсмические атрибуты, экономя время и снижая возможные риски для газа, конденсатов или жидкостей в залежи.

Оценка и разработка

Коллегиально разрабатывайте детальные планы эксплуатации месторождений. Для обеспечения продуктивности и прибыльности залежей с низкой проницаемостью, например, содержащих сланцевый и угольный метан, могут потребоваться планы разработки с несколькими тысячами скважин. Поскольку каждая такая скважина стоит существенно больше обычной скважины, перед началом разработки месторождения объектовым группам необходимо определить перспективность объекта и оптимизировать расположение кустов скважин. ПО Landmark позволяет объектовым группам быстро переходить от детальных моделей среды к точным и эффективным траекториям скважин, используя инструменты для совместного моделирования, измерения и оптимизации объекта. Интегрированное планирование в реальном времени позволяет обновлять планы по мере продвижения работ, а автоматизированное планирование на основе сценариев позволяет вашим специалистам быстро и точно составлять планы для больших иесторождений.

Оставайтесь в зоне максимального нефтегазонасыщения.
Залежи с угольным метаном, сланцевым газом и плотными песчаниками имеют зону максимального нефтегазонасыщения меньшую, чем у традиционных нефтяных залежей, и в этом случае для оптимальной проводки скважин требуется точная и адаптивная геонавигация. В ходе выполнения проводки специалистам необходимо быстро интегрировать в процесс планирования траектории скважины микросейсмические данные и другие геофизические и петрофизические данные. Приложение для геонавигации от Landmark использует данные в реальном времени, включая данные каротажа в ходе бурении (LWD), чтобы более точно определять траектории скважин и динамически обновлять карты целевых объектов.

Управление неопределенностями.
Поскольку разработка нетрадиционных залежей обходится гораздо дороже по сравнению с разработкой обычных залежей, то для обеспечения безопасной и прибыльной разведки и добычи важно оценить все возможные сценарии разработки месторождения. Специалисты могут воспользоваться ПО DecisionSpace® Well Planning и DecisionSpace Earth Modeling, чтобы подготовить альтернативные сценарии и соответствующие планы скважин для всего месторождения. Это позволит оценить все возможные варианты развития событий перед началом бурения. Буровики могут использовать платформу DecisionSpace InSite® для оперативной оптимизации плана бурения с использованием данных бурения в реальном времени.

Разработка и добыча
Добывайте больше углеводородов за меньшее время эксплуатации скважины. Специалистам очень важно оптимизировать время добычи и использовать получаемый опыт для будущих скважин, поскольку нетрадиционные месторождения имеют гораздо более короткий период эксплуатации скважин. Среда DecisionSpace® позволяет объектовым группам строить кроссплоты всех атрибутов по зонам и определять влияющие на добычу диагностические факторы, включая размещение и интервал между скважинами, трещиноватость, методы ГРП и заканчивания. Инструменты управления отчетами о скважинах позволяют выделить недостаточно продуктивные скважины на основе выбранных вами критериев, помогая специалистам сфокусироваться на более продуктивных скважинах и снижая потери времени.

Контролируйте большее количество скважин.
В отличие от традиционных месторождений, для эффективной добычи на сланцевых месторождениях требуются сотни правильно расположенных на большой площади скважин. Для эффективного отслеживания добычи из каждой скважины объектовым группам требуется автоматизированное решение. Мощные современные многоскважинные технологии планирования от Landmark оперативно используют геофизические данные, помогая выполнять проводку каждой скважины, быстрее анализировать исторические данные месторождения и принимать более точные решения.

Управление разнородной базой данных.
Нетрадиционные месторождения имеют сложную природу, что приводит к получению огромного количества данных, содержащихся в различных хранилищах. Эти данные имеют различное качество, и для их обработки отсутствует общая технология. Наше корпоративное решение по управлению данными OpenWorks® позволяет извлечь максимум информации из ваших данных. ПО OpenWorks является единственным в отрасли репозиторием на основе бизнес-правил, который объединяет данные в единую базу, динамически используемую одновременно несколькими группами и проектами. Это решение уменьшает количество наборов данных, которыми нужно управлять, синхронизировать и поддерживать, что позволит вам избавиться от дублирования данных, улучшить совместную работу над проектами и обмен информацией для оптимизации будущих проектов.

В современном мире проблем хватает. Несмотря на прогнозы фантастов, люди так и не смогли победить голод, а инфекционные заболевания и по сей день представляют смертельную угрозу для жизни и здоровья живущих на Земле. Но основной бедой является исчерпание ресурсов, которые дают нашей цивилизации энергию. Выходом может стать новый нетрадиционный источник энергии. Что же подразумевается под этим понятием?

Что это такое?

Проще говоря, нетрадиционный источник энергии - это такой способ ее получения, который в промышленных масштабах не используется, является экспериментальным и только готовится к более широкому использованию во всем мире. Но главной отличительной чертой подобных способов получения энергии становится их полная экологическая безопасность и возобновляемость.

К ним могут быть отнесены солнечные батареи, электростанции, работающие от энергии приливов. Кроме того, к тому же классу могут быть отнесены биогазовые установки, а также перспективные проекты термоядерных установок (правда, с большой натяжкой).

Солнечная энергия

Этот нетрадиционный источник энергии только весьма относительно может называться «нетрадиционным». Причина только лишь в том, что в настоящее время технология не слишком развита: сказывается загрязненность атмосферы, да и фотоэлементы до сих пор стоят очень недешево. Космос - иное дело. Солнечные батареи имеются на всех космических кораблях и исправно обеспечивают их оборудование бесплатной энергией.

Не нужно предполагать, будто этот «нетрадиционный» источник энергии привлек внимание людей только в наше время. Солнце - это дармовой источник тепла с древнейших времен. Еще цивилизация Шумера использовала емкости на крышах домов, в которых вода нагревалась жаркими летними днями.

В принципе, с тех пор ситуация изменилась не сильно: эффективно развивают это направление энергетики только в тех странах, где есть пустынные и жаркие районы. Так, большая часть Израиля и Калифорнии в США получает энергию, выработанную посредством солнечных батарей. Преимуществ у этого метода хватает: современные фотоэлементы отличаются повышенным КПД, так что с каждым годом мир сможет вырабатывать все большее количество совершенно чистой и безопасной энергии.

К сожалению, цена технологии (о чем мы уже говорили) до сих пор высока, а при производстве батарей используются столь токсичные элементы, что говорить о какой-то экологии вообще становится бессмысленно. Несколько иначе поступают японцы, широко применяющие нетрадиционные и возобновляемые источники энергии на практике.

Японский опыт

Конечно, солнечные батареи более-менее интенсивно используются и в Японии. Но в последние годы они вернулись к практике с тысячелетней историей: на крышах домов устанавливаются резервуары и трубы черного цвета, вода в которых нагревается солнечными лучами. Учитывая тяжкое положение с энергоносителями в этом островном государстве, экономия средств получается существенной.

На данный момент аналитики считают, что уже к 2025 году солнечная энергия займет социально значимые позиции в большинстве стран мира. Словом, использование нетрадиционных источников энергии в ближайшие 50-70 лет должно стать массовым.

Биогаз

Все крупные людские поселения с незапамятных времен сталкивались с одной общей проблемой - отходами. Целые реки нечистот стали еще больше, когда человек приручил скот и свиней и начал массово его выращивать.

Когда отходов было еще не так много, они могли использоваться для удобрения полей. Но в тот момент, когда поголовье тех же свиней начало исчисляться миллионами, нужно было как-то решать вопрос. Дело в том, что фекалии этого вида животных в свежем виде попросту токсичны для растений. Чтобы сделать их полезными, нужно выдерживать навозную жижу, аэрировать ее и частично использовать препараты для стабилизации уровня рН. Это очень дорого.

Биогаз - это древнейший тренд!

Ученые достаточно быстро обратили внимание на опыт Древнего Китая и Индии, где еще до нашей эры люди начали использовать метан, полученный при перегнивании домашних отходов. Тогда его использовали чаще всего для приготовления пищи.

Потери газа были очень большими, но для упрощения домашней работы его хватало. Кстати говоря, в этих странах подобные решения активно используют и по сей день. Таким образом, биогаз как нетрадиционный источник энергии имеет большие перспективы, если подойти к вопросу с использованием современных технологий.

Была предложена технология переработки стоков животноводческих предприятий, в результате которой на выходе получался чистый метан. Проблема ее развития в том, что создавать подобные предприятия можно только в регионах с развитым животноводством. Кроме того, перспективы увеличения добычи биогаза тем ниже, чем больше на сельскохозяйственных предприятиях используется антибиотиков и моющих средств: даже небольшое их количество тормозит брожение, в результате чего весь навоз покрывается плесенью.

Ветряные генераторы

Помните Дон Кихота с его «великанами»? Идея использования издавна будоражила умы ученых, а потому очень скоро они нашли выход: стали исправно обеспечивать быстро растущее городское население первоклассной мукой.

Разумеется, когда появились первые генераторы электрического тока, умами ученых вновь завладела та же идея. Как же не захотеть использовать безграничную силу ветра для получения бесплатного тока?

Идея эта достаточно быстро была а потому в Японии, Дании, Ирландии и США сейчас немало районов, снабжение которых электричеством на 80 и более процентов осуществляется путем применения ветряков. В США и Израиле сегодня уже есть не один десяток фирм, которые разрабатывают и ставят ветряные генераторы - это весьма перспективный нетрадиционный источник энергии. Определение «нетрадиционный» здесь не слишком уместно, так как ветряная энергия имеет давнюю историю.

Проблем в их случае также хватает. Конечно, электричество получается бесплатным, но для установки ветряка опять-таки нужна пустынная местность, где большую часть года дует ветер. Кроме того, стоимость изготовления и установки мощного генератора (с высотой мачты несколько десятков метров) исчисляется десятками тысяч долларов. А потому позволить себе «бесплатное» электричество могут далеко не все страны, в которых сама возможность генерации тока силой ветра вполне реальна.

Термоядерная энергия

Это предел мечтаний многих современных физиков. Работа по обузданию термоядерной реакции начались еще в 50-х годах прошлого века, но до сих пор действующий реактор так и не был получен. Впрочем, новости с этих фронтов достаточно оптимистичные: ученые предполагают, что в следующие 20-30 лет они все-таки смогут создать действующий прототип.

Кстати, а почему это направление науки так важно? Дело в том, что при слиянии двух атомов водорода или гелия образуется в сотни тысяч раз больше энергии, чем если бы распалось несколько тысяч ядер урана! Запасы трансурановых элементов велики, но они постепенно истощаются. Если же использовать для выработки энергии водород, его запасов только на нашей планете хватит на сотни тысяч лет.

Представьте себе компактный реактор, который без дозаправки может работать несколько десятков лет, полностью обеспечивая электричеством огромную инопланетную базу! Термоядерный нетрадиционный источник энергии - это практический шанс для всего человечества, дающий возможность начать широкое освоение Космоса.

К сожалению, недостатков у технологии очень много. Во-первых, до сих пор нет ни одного мало-мальски рабочего прототипа, а прорывы в этом направлении были очень и очень давно. С тех пор мало слышно о каких-то реальных успехах.

Во-вторых, при слиянии легких ядер образуется огромное количество легких нейтронов. Даже грубые расчеты показывают, что элементы реактора всего за пять лет станут настолько радиоактивными, что их материалы начнут разрушаться, полностью дегенерировав. Словом, технология эта крайне несовершенна, а ее перспективы все еще туманны. Впрочем, даже если верны хотя бы грубые подсчеты, то данный нетрадиционный альтернативный источник энергии наверняка может стать настоящим спасением для всей нашей цивилизации.

Приливные станции

В мифах и преданиях народов мира можно найти массу упоминаний о тех божественных силах, которые руководят приливами и отливами. Человеку внушала трепет исполинская сила, которая может приводить в движение такие массы воды.

Разумеется, с развитием промышленности люди вновь обратили взгляды на приливную энергию, которая позволяла создать электростанции, во многом повторяющие идеи уже давно опробованных и прекрасно зарекомендовавших себя ГЭС. Преимущества - дешевая энергия, полное отсутствие вредных отходов и необходимости затопления земель, как в случае с гидроэлектростанциями. Недостаток - дороговизна строительства.

Выводы

В итоге, можно сказать, что нетрадиционные возобновляемые источники энергии могут примерно на 70% обеспечить человечество недорогим и чистым электричеством, но для их массового использования нужно удешевлять технологии.