Крупные бассейны горючих сланцев

Горючие сланцы

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

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

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

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

Месторождения горючих сланцев

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

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

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

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

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

Добыча горючих сланцев

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

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

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

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

Источник

Крупные бассейны горючих сланцев

По данным за 1981 г. разведанные запасы горючих сланцев РФ составляли 37 млрд. тонн, а ресурсы – приблизительно 850 млрд. тонн.

Первым по значимости и масштабам добычи сланцев в РФ в настоящее время является Прибалтийский бассейн (российская часть – Ленинградское месторождение).

Развития сланцевой отрасли в СССР

1918 г. – год основания сланцевой отрасли: принято постановление о добыче и переработке горючих сланцев, организованы систематическое изучение, разведка запасов и их промышленная разработка.
1927 г. — по прогнозу Н.Ф. Погребова открыто крупнейшее месторождение горючих сланцев в Ленинградской области.
1934 г.- основано крупнейшее предприятие по добыче горючего сланца «Ленинградсланец».
1952 г. — ввод в эксплуатацию Завода «Сланцы».
1958 г. — Сланцы (Ленинградская область) получает статус города областного подчинения.
1960-1990 гг. — пик развития сланцевой отрасли. Министерство угольной промышленности СССР, инициировавшее активную разработку месторождений в Эстонской ССР, Ленинградской области, Поволжья, добилось высоких показателей как при добыче, так и при переработке сланца.
1975 г. — по добыче сланцев СССР занимает 1-е место в мире. В СССР добывалось до 36 млн тонн сланца в год, 1/7 части добычи обеспечивалось «Ленинградсланец».

Развития сланцевой отрасли в России

После распада СССР неимение государственной поддержки, инвестиций привели к необходимости закрытие многих нерентабельных шахт и карьеров, в сланцевой отрасли более чем наполовину сократилось количество добывающих предприятий.

Одна из главных причин спада в сланцевой отрасли состоит в том, что на территории России отсутствуют производственные мощности для переработки горючего сланца, который являлся сырьем для получения нефтепродуктов, газа, тепла и электричества. Научные разработки и производственная база по переработке сланца находятся на территории Эстонии, которая традиционно считалась единственным потребителем российского сырья.

Так, в силу заложенной с советского времени производственной цепочки на эстонских электростанциях сжигался горючий сланец, а вырабатываемая электроэнергия продавалась в Россию. С 1 апреля 2005 г. АО «Нарвские электростанции» расторгло договор с ОАО «Ленинградсланец» на переработку сланца. Договор толлингового типа предусматривал оплату эстонской стороне процессинга перетока всей вырабатываемой электроэнергии в сети АО «Ленэнерго» и был заключен в рамках Соглашения о сотрудничестве между Минкомэнерго и Минэкономики Эстонии от 16 июля 1997 г. Причиной разрыва отношений послужила появившаяся у Эстонии возможность продать освободившиеся квоты на выброс парниковых газов на европейском рынке в связи с ратификацией Киотского протокола. В результате прекращения поставок сланца в Эстонию работа ОАО «Ленинградсланец» была приостановлена на два года.

После распада СССР на территории Эстонии сегодня успешно продолжают работать Балтийская и Эстонская электростанции, сланцеперерабатывающие предприятия в Кохтла-Ярве, Кивиыли (термическая переработка крупнокускового сланца), Завод масел в Нарве (термическая переработка мелкого сланца в установках с твердым теплоносителем), ТЭЦ в городах Кохтла-Ярве и Ахтме, цементный завод в Кунда и другие производственные мощности по переработке горючего сланца. Проектируются также новые сланцеперерабатывающие предприятия для производства сланцевого масла. На сегодняшний день Эстония является лидером как в промышленной добыче и переработке сланца, так и монополистом ряда научных разработок и инноваций сланцевой отрасли.

Российская сланцевая отрасль сегодня

В результате распада СССР за последние годы добыча сланцев в РФ осуществлялась только в Ленинградской области в районе города Сланцы – российская часть Прибалтийского бассейна.

На сегодняшний день единственными действующими предприятиями сланцевой промышленности являются:

В Ленинградской области:

• ОАО «Ленинградсланец» — добыча горючего сланца.
• ОАО «Завод «Сланец» — переработка горючего сланца.

ОАО «Ленинградсланец»

Крупнейшее градообразующее предприятие Ленинградской области.
Месторасположение: г. Сланцы, Сланцевский район, Ленинградская область.
Основной акционер: ГК «Ренова».
Основное направление деятельности: добыча горючего сланца на территории Ленинградского месторождения.
ОАО «Завод «Сланцы»
Крупнейшее градообразующее предприятие Ленинградской области.
Месторасположение: г. Сланцы, Сланцевский район, Ленинградская область.

Основные акционеры: государство.

Основное направление деятельности на сегодня (предприятие перепрофилировало свою деятельность): переработка нефтехимического сырья (нефтяного кокса и пиролизных смол), газовых конденсатов, твердых горючих ископаемых с целью получения жидкого и газообразного топлива, углеродных восстановителей для металлургии, строительных и антикоррозионных мастик и другой нефтехимической и химической продукции.

С 2008 г. ОАО «Ленинградсланец» реализует инновационный проект: использование горючего сланца и продуктов его обогащения в цветной металлургии
Перспективность применения горючего сланца в металлургии связана с его восстановительными свойствами и флюсующими составляющими в процессах окомкования, агломерации, шахтной плавки.

С 2008 г. ОАО «Ленинградсланец» возобновил исследовательские работы по широкому использованию горючего сланца в технологических процессах предприятий цветной металлургии. В процессе проведения исследований и промышленных испытаний было определено, что сланец и продукты его переработки являются перспективным материалом и способствует снижению себестоимости производимой предприятием металлургической продукции.

Также ведутся работы по возобновлению переработки горючего сланца на ОАО «Завод «Сланцы». ОАО «Ленинградсланец» и ОАО «Завод «Сланцы» исторически связанные предприятия единого производственного комплекса. Предприятия находятся в двухсторонней технологической зависимости. Специалисты ОАО «Ленинградсланец» и ОАО «Завод «Сланцы» произвели анализ возможностей возобновления добычи сланца с его последующей переработкой на мощностях ОАО «Завод «Сланцы», в частности, возобновление работы газогенераторного цеха.

Планы

Сейчас рассматривается вопрос о привлечении иностранных инвестиций для модернизации предприятия. Как сообщила пресс-служба администрации области, соответствующий протокол о намерениях был подписан накануне губернатором Ленинградской области Валерием Сердюковым и членом Национального собрания Республики Корея Ли Джанг Ил «Проект глубокой переработки горючих сланцев в высококачественные энергоносители предусматривает инвестиции корейских компаний в размере 80% объемов необходимых сумм, остальные средства вкладывают российские фирмы или государство», — говорится в сообщении пресс-службы администрации Ленинградской области. На первом этапе объем добычи и переработки горючих сланцев составит 2,5 млн т в год. В дальнейшем переработка может быть увеличена до 6-10 млн т в год. После подписания протокола о намерениях планируется подписать меморандум о взаимопонимании, а затем — инвестиционное соглашение. «При подготовке инвестиционного соглашения будут предусмотрены условия приобретения инвесторами проекта контрольного пакета акций ОАО «Ленинградсланец», так как без собственной базы переработки ископаемых предприятию перспективно развиваться нереально», — отмечается в сообщении администрации области. Проект глубокой переработки сланцев прошел необходимую государственную экспертизу. Запасы месторождения сланцев в Ленобласти составляют примерно 1,1 млн т, что эквивалентно 200 млн т нефти. В целом в РФ запасы сланцев оцениваются в 1,9 трлн т. Основной объем добываемых в области сланцев в настоящее время поставляется на электростанции Эстонии.

Мировой рынок

Сведения о мировых запасах горючих сланцев противоречивы. По ориентировочным расчетам общие запасы сланцев, содержащих от 10 до 65 % органического вещества, превышают 1500 млрд т. По оценке специалистов, запасы сланцев в расчете на сланцевую смолу превышают 550 млрд т.

Месторождения горючих сланцев. Запасы горючих сланцев распределяются между континентами следующим образом (млрд т): Азия — 500, Африка — 370, Северная Америка — 220, Южная Америка — 180, Европа — 120, Австралия — 90. Самые мощные месторождения расположены в западном полушарии — в Бразилии («Ирати») и США («Грин-Ривер»). Крупные месторождения горючих сланцев находятся на территории России, Эстонии, Беларуси, Казахстана и Узбекистана. Ниже приводятся данные о геологических (1) и балансовых (2) запасах этих месторождений (млрд т), %:

Источник

Горючие сланцы: свойства, способы добычи и переработки

Горючие сланцы – это природные минерально-органические вещества, содержащие биологическое топливо, по составу напоминающее нефть. Полезные ископаемые, ставшие в последнее время важным сырьевым ресурсом для производства сланцевой нефти.

Способы добычи

Существуют два способы добычи сланцевой или керогеновой нефти из горючих сланцев, связанные с использованием наземной и подземной перегонки. Керогены – это органические материалы, содержащие нетрадиционную нефть. Тот и другой имеют свои достоинства и недостатки, а поэтому требуют дальнейшего усовершенствования, чем собственно говоря, и занимаются сегодня разработчики месторождений.

Для справки: Есть и третий способ добычи сланцевой нефти (традиционной лёгкой некерогеновой нефти), но уже не из непосредственно самих сланцев, а из коллекторов низкой проницаемости, присутствующих в месторождениях горючих сланцев.

Карьерный

Традиционный, шахтный способ разработки сланцевых месторождений известен достаточно давно и не составляет больших проблем. Однако, его применение уместно только в тех случаях, когда залежи располагаются вблизи поверхности земли.

В данном случае происходит прокладка штреков с организацией больших пролётов без крепления в высокопрочных породах. Также применяется разработка залежей камерно-столбовым или коридорно-столбовым способами. Необходимость диктуется соображениями безопасности. Для загрузки и перемещения породы используются экскаваторы, рудовозы и иное оборудование открытых карьеров.

Недостатками данного способа являются значительное воздействие на рельеф окружающей территории и выделение огромного количества углекислого газа при дальнейшей перегонке сырья методом пиролиза. Хотя сейчас и существуют и новые методы, позволяющие улавливать CO₂в значительных количествах, но в целом проблема остаётся пока нерешённой.

Подземный

Второй способ значительно дороже и сложнее, так как предполагает бурение многочисленных скважин, гидравлические разрывы пластов, температурное и химическое воздействие. Кроме того, требуется привлечение огромного количества специалистов и оборудования, а также проведение множества исследований.

И при этом он не гарантирует длительную высокопродуктивную работу скважины. Как правило, после года работы происходит значительное снижение нефтедобычи. Приходится или повторять всю процедуру сначала, или прекращать эксплуатацию.

Естественно, что столь губительное воздействие на природу, вызывает противодействие со стороны природоохранных организаций и приводит к законодательному запрету на подобные методы добычи сланцевой нефти. Однако, несмотря на все возникающие трудности, данный метод постоянно совершенствуется и достаточно широко применяется на территории США.

Процессы переработки

Добыча газа из сланцев

Извлечение газа из горючих сланцев методом наклонно-горизонтального бурения, рентабельно лишь в том случае, если имеются большие площади залегания этого полезного ископаемого. Преимущество данного метода заключается в проведении глубинных гидравлических разрывов, создании трещин и дальнейшей откачкой газа, что наиболее удобно при расположении месторождений вблизи густонаселённых пунктов, не имеющих иных энергетических ресурсов.

Тем не менее, большой комплекс экологических проблем и высокая стоимость данного метода создают значительные трудности на пути его реализации. В настоящее время сланцевый газ не представляет достойной альтернативы традиционному голубому топливу – природному газу.

Добыча нефти из сланцев

Очень дорогой способ добычи нефти непосредственно из керогена горючих сланцев, залегающих на достаточно большой глубине. Мало того, при этом применяются четыре достаточно дорогих и сложных метода, оказывающих сильнейшее воздействие на окружающую среду:

• Пиролиз, то есть нагрев пласта до 9000 0 C.
• Гидрирование – насыщение водородом при температуре в 4000 0 C, под воздействием катализатора.
• Термическое воздействие, приводящее к образованию смолы.
• Фрекинг – закачивание специальных химикатов. Метод настолько вреден, то подвергнут запрету в целом ряде стран мира.

Применение в народном хозяйстве

Использование горючих сланцев в качестве топлива малоэффективно: тепла выделяется немного, зато копоти – чрезмерное количество. Гораздо резоннее получать из них топливо в виде масел и смолы.

Страны Прибалтики активно используют сланцевое топливо для производства электроэнергии на своих электростанциях, а США и Канада широко освоили выпуск сланцевого газа и нефти.

Кроме того из этого класса минералов получают бензин, бытовой газ, целый ряд веществ химической промышленности. Ароматические углеводороды, бензол, кокс, клей, пластмассы, синтетический дубитель, гербициды, битумы и даже лекарства содержат в своей основе вещества, полученные из горючих сланцев. Сланцевая смола отлично защищает от коррозии, имеет хорошие изолирующие свойства, обеспечивает надёжное соединение материалов, а также применяется в качестве химического удобрения почвы.

Месторождения в России и мире

Пространства нашего государства в достаточной степени обеспечены сланцевыми месторождениями. Крупнейшим из них является знаменитая Баженовская свита – группа горных пород. Также имеются залежи в Ленинградской области, Среднем Поволжье, в ряде районов Сибири и на Дальнем Востоке. На севере европейской части страны выделяются Вычегодское и Печоро-Тиманское сланцевые месторождения.

Из зарубежных стран, обладающих значительными запасами этого природного ископаемого можно выделить:

• США, Канаду, Мексику;
• Аргентину, Бразилию, Венесуэлу;
• Италию;
• Конго, Ливию;
• Бирму, Китай и Индонезию.

Мировые запасы

Хотя, по оценкам специалистов мировые запасы этого вида топлива оцениваются в 650 трлн. тонн, из которых предполагается извлечь 26 трлн. тонн сланцевой нефти, что на порядок превосходит запасы обычной нефти, добыча столь дорого вида энергетического сырья малорентабельна.

70% процентов этого богатства сосредоточено в Вайоминге, Колорадо и Юте – штатах США.

Лидерами по запасам сланцевой нефти являются:

• Россия – 10,23 млрд. тонн.
• США – 7,911 млрд. тонн.
• Китай – 4,365 млрд. тонн.

По запасам сланцевого газа места распределены следующим образом:

• Китай – 31,55 трлн. м 3 .
• Аргентина – 22,7 трлн. м 3 .
• Алжир – 20,0 трлн. м 3 .

Страны, добывающие горючие сланцы

Разработка сланцевых месторождений в настоящее ведётся в США, Канаде, Бразилии; Эстонии, России, Германии; Китае и Израиле.

Коммерческая добыча сланцевого газа широко распространена на территории: США (Луизиана, Пенсильвания, Техас), Канады (Альберт, Саскачеван), Китай (река Сычуань).

Безусловным мировым лидером по производству сланцевой нефти являются США. Некоторые перспективы в этом направлении имеют Канада, Аргентина, Бразилия и Китай. Однако, целый ряд проблем экологического, экономического и политического плана сильно ограничивают возможности стран-производителей в развитии этого направления добычи топливных ресурсов.

Можно с полной уверенностью утверждать, что сланцевая революция совершилась пока только на территории Соединённых Штатов Америки, позволив им на некоторое время занять лидирующее положение в мире по нефтедобыче и выпуску газа. Но, с учётом очень высоких цен на этот вид углеводородов, такое положение дел остаётся крайне нестабильным и с финансовой точки зрения.

Развитие сланцевой отрасли в России

Перспективы развития сланцевой отрасли в нашей стране являются достаточно благоприятными. Этому способствует огромный исторический опыт, плюс гигантские запасы российских сланцев, оцениваемые в 75 миллиардов баррелей.

С учётом того, что залежи традиционной нефти и газа постепенно истощаются, а других альтернативных источников топливных и химических углеводородов пока не найдено, в долгосрочной перспективе сланцевые залежи страны представляют значительный интерес.

Россия обладает гигантскими запасами природного газа – более 50 трлн. м 3 , что делает пока что крайне нецелесообразной добычу сланцевого газа, обладающего достаточно высокой себестоимостью (125 долларов за тысячу м 3 ). Другое дело сланцевая нефть. Особенно высоко насыщенные месторождения в Западной Сибири, залегающие на гигантских площадях (более 1 млн. км 2 ), но при этом находящиеся на значительных глубинах и обладающие весьма низкой проницаемостью.

Понятно, что разработка столь сложных месторождений потребует разработки новых ультрасовременных технологий, а также – значительных инвестиций и принятия мер по экологическому сопровождению проведения работ. Тем не менее, совместными усилиями SalymPetroleumDevelopment, Shell, «Газпром нефть» разработана дорожная карта освоения Баженовской свиты, определяющая сроки осуществления проекта.

Также, значительный интерес представляют редкостные мергелиевые сланцы, обнаруженные на территории Саратовской области. Нефтяные запасы в них оценены в 40 млрд. тонн. Методика извлечения нефти, газа и кокса разработана. Возможно, в ближайшем будущем этот регион сможет обеспечить атомную промышленность России сланцевым коксом и редкоземельным рением, пока что закупаемым в США, Чили и Казахстане. Что немаловажно в плане развития сланцевой отрасли России.

Источник