Чтение онлайн

Как это происходит? Нефть, для того чтобы превратиться в нефтяное месторождение, должна встретить на своем пути наверх структуру определенного вида — ловушку, которая позволит сконцентрировать и собрать в удобной для дальнейшего использования человеком форме значимые количества нефти.

Ловушка, как геологическая структура, обычно достаточно устойчива (иначе ей не светит собрать в себя значительные количества нефти или газа), но, как и любая геологическая структура, может быть разрушена из-за стечения различных геологических событий.

Что же произойдет 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 начнутся 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 легких фракций конденсата, тех самых 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 найдет», то нефть неизбежно вытечет поближе к поверхности. И, рано или поздно, нефть на пути наверх встречается с жизнью — с мельчайшими бактериями. А жизнь, как мы помним это, в целом, абсолютный хищник, который всегда голоден и всегда хочет есть. И тут стартует второй процесс.

Несмотря на то, что лишь немногие живые организмы в чистом виде «едят» нефть, тем не менее многие из них совершенно ею не брезгуют. И поэтому при попадании нефти в верхние слои земной коры неизбежно, вдобавок к процессу ее медленного химического разложения при воздействии кислорода, добавляется более быстрый процесс ее биологического распада. При этом и химический, и биологический распад затрагивают в первую очередь легкие фракции нефти — битум же слабо поддается 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, в Казахстане и в 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.

Рис. 57. Перечный разрез битуминозных песков реки Атабаска (штат Альберта).

Nota: Знакомьтесь — Canadian tar sands — хомяк с удачным пиаром.

Канадские битуминозные пески (tar sands) вышли на поверхность Земли уже в меловом период, когда по Земле еще ходили динозавры, а Фокстерьер Судного Дня еще только растил свои зубки. В своем «мезозойском детстве» они, скорее всего, были обычным песчаником, который содержал в себе достаточно высококачественную нефть. Однако динозавры не были, в отличие от Homo sapiens, сильно заинтересованы в добыче природных углеводородов и поэтому оставили пылиться и разлагаться эту нефть практически на поверхности формирующегося континента Северной Америки. 60 миллионов лет — громадный срок. За такое время песчаник, в котором была нефть, превратился в обычный песок, а нефть пришла в полную негодность согласно промышленным стандартам. Но даже остатки былой роскоши поражают нас своими размерами и запасами.

Согласно проведенным геологическим оценкам, месторождение битуминозных 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, все же является «трудной», «сланцевой», но в целом — обычной жидкой нефтью, которая еще может течь при нормальной температуре, то битуминозные пески Канады нефтью не являются. Поэтому-то и выскакивает такое интересное слово, как «эквивалент». Доллар — это эквивалент золота. Но не золото. И если сланцы — это «еще не нефть», то битуминозные пески — это «уже не нефть».

Как и для случая сланцевой нефти, в случае битуминозных песков наблюдается разительное различие между оценкой геологических запасов и извлекаемых резервов. В случае канадских битуминозных песков даже самые смелые оценки пока говорят лишь о 177 млрд баррелей нефтяного эквивалента в качестве извлекаемых резервов, то есть лишь о 10 % от величины общих геологических запасов.

При комнатной температуре природный битум представляет собой практически твердую массу, в случае же канадских месторождений — еще и перемешанную с песком. «Течь» такая гадость не может в принципе — это не в ее природе вещей. Единственным преимуществом канадских песков является то, что некоторая часть из них (около 20 %) лежит практически у поверхности — просто-таки в состоянии «копай и грузи».

Однако после достаточно простой, быстрой и веселой процедуры добычи и перевозки горной массы в дальнейшем пути битуминозного 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 путем тотальной обработки горной массы острым паром — в противном 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 еще более масштабные отстойники битуминозного шлама — адской смеси остатков битума, песка и загрязненной 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 около тонны 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 серьезная проблема битуминозных песков состоит в низкой энергетической эффективности процесса экстракции и последующей переработки полученного битума. Согласно оценкам самих производителей, около 1,5 ГДж (гигаджоуля) энергии надо затратить на производство каждого барреля такой нефти. Около 0,8 ГДж энергии покупается извне (это природный газ) и еще 0,7 ГДж энергии дает сам процесс переработки битума. Полная энергия, которая используется в производстве, включает и энергию, которую завод генерирует внутри процесса в качестве побочного продукта. По большей мере, это электрическая энергия, по которой завод имеет даже определенный избыток.

Завод по производству синтетической нефти также производит большие количества попутного газа в своем процессе, который используется для питания газовых турбин. Кроме того, в процессе получаются большие количества тепла, которое тоже используется — для производства пара и питания паровых турбин. Это делает процесс гораздо более эффективным.

Дальше можно сделать простой расчет, который нам уже понятен для параметра EROI: 5,8 ГДж (выход) делится на 1,5 ГДж (вход) и выводится значение EROI, который даже до стадии синтетической нефти уже составляет всего лишь 3,9:1. Дальше справедливо добавить, что полученная синтетическая нефть гораздо более трудна к переработке на нефтеперегонных заводах и, как следствие, итоговый EROI по всей цепочке до нормального бензина и соляра можно принять как 2,9:1.

Как видите, EROI битуминозных песков еще хуже, чем EROI «сланцевой» нефти самого раскрученного Баккена. Это явно гнилые пни, которые прогнили под землей еще во времена динозавров.

[50]

Итак, даже по состоянию на сейчас, когда почти все битуминозные пески добываются «без зонтика, на свежем воздухе», в открытых карьерах, внутренняя энергетическая эффективность этого процесса отнюдь не играет веселыми и радостными красками. Кроме того, построенное производство по экстракции битума из песков достаточно современное. Как пример — установки комбинированного цикла (газовая и паровая турбины), которые используются на переработке битума. Это вообще одни из наиболее совершенных машин по производству энергии. Поэтому надеяться на некие «новые технологии», которые как-то поднимут эффективность процесса, достаточно самонадеянно.