Современные способы добычи сланца

Горючие сланцы — это осадочная порода со слоистой структурой тёмно-серого, коричневого цвета. Они состоят из органики и минеральной части.

Разновидности горючих сланцев

Различают следующие их типы:

• гумито-сапропелитовый, состоящий из останков мелких животных и водорослей, располагающийся на дне моря;
• сапропелитовые кукерситы, состоящие из высших растений, отмерших не одно тысячелетие назад.

Месторождения в России и мире

На земном шаре обнаружено примерно 550 месторождений горючих сланцев. Основные запасы расположены:

Запас сланца

• в Америке, в штатах Колорадо, Вайоминг, Юта;
• 21% сланцев добывают в Бразилии;
• Россия добывает 11% от всего мирового объёма этих ископаемых.

На сегодняшний день не могут быть разработаны все залежи. Причинами невозможности разработки горючих сланцев являются экономическая невыгодность работ, а также необходимость обеспечения экологической безопасности при добыче этих горючих ископаемых.

В Европе добычу сланцевого газа трудно осуществить из-за высокой плотности населения и глубокого залегания пластов. Наиболее перспективной была возможность добычи сланцевого газа у Польши. Этому способствовало обнаружение крупных месторождений, и желание властей покончить с зависимостью от России в части поставок газа. Однако проекты были признаны нерентабельными, и от планов пришлось отказаться, несмотря на все усилия и проводимую рекламную кампанию со стороны США.

Запасы сланцевого газа

Залежи такого газа на Украине находятся в Донецкой области, в зоне масштабных вооружённых столкновений, и в Одесской области. Власти Украины считают разработки этих месторождений способом избавления страны от импорта газа из России.

В России обнаружено крупное месторождение сланцев в Саратовской области. В регионе найдено 6 месторождений, одно из которых, самое крупное, расположено в Перелюбском районе. Планируется обработка на месте добычи с установкой реактора для получения одновременно сланцевого газа, сланцевой нефти и сланцевого цемента. Выявлено присутствие в этом горючем сланце рения и кокса, которые являются стратегическими продуктами.

Способы добычи

Добыча горючих сланцев осуществляется двумя способами:

• карьерный;
• подземный.

Карьерный или открытый способ, шахтная добыча. Это наиболее выгодная разработка сланцевых месторождений в местах залегания пластов близко к земной поверхности. Такой способ является благоприятным для окружающей среды.

Подземный способ является затратным, требует создания сланцевых скважин, привлечения техники и специалистов высокой квалификации. Этот метод способен нанести существенный вред окружающей среде, поэтому его не используют вблизи водных объектов или городов.

Процесс добычи газа

Процесс добычи сланцевого газа

Из горючих сланцев получают сланцевый газ. Это природный газ, содержащий метан. Себестоимость его добычи выше, чем обычного газа, добываемого на газовом месторождении.

Для добычи сланцевого газа необходимо устройство большого количества скважин и большая территория земли, потому, что его концентрация составляет всего лишь 0.2–3.2 млрд. кубометров на 1 квадратный километр.

Его добыча производится при значительных запасах и при желании властей некоторых стран снизить зависимость от импорта топлива.

Возможный ущерб окружающей среде не позволяет производить разработку горючих сланцев на значительной части разведанных ресурсов.

Получение сланцевого газа производится с применением технологии гидравлического разрыва пласта (фрекинга):

• скважину сначала бурят вертикально, а при достижении сланцевого пласта — горизонтально;
• затем под очень высоким давлением (500–1500 атм) в скважину вводят воду или её смесь с песком и химическими веществами;
• это приводит к растрескиванию породы и выходу горючего газа из неё;
• чтобы трещины не смыкались при снижении давления, в скважину подают жидкость с добавлением крупнозернистого песка.

Влияние добычи на экологию

Добыча сланцевого газа представляет опасность для окружающей природы. Жидкость, используемая при гидроразрыве пластов, зачастую подаётся вместе с большим количеством химикатов, в том числе канцерогенных, которые пропитывают породу и приводят к загрязнению больших территорий земли и грунтовых вод. По этой причине была запрещена добыча сланцевого газа в штате Нью-Йорк.

Последствия добычи сланцевого газа для экологии самые неблагоприятные:

• загрязнение воздуха и почвы токсичными веществами, входящими в состав раствора, применяемого для фрекинга (гидроразрыва пласта);
• проседание почвы вследствие растрескивания породы;
• разрушительные процессы в грунте и в почве;
• загрязнение грунтовых вод химикатами.

Главной экологической проблемой является загрязнение подземных пластов воды не только метаном, но и канцерогенными веществами из раствора для фрекинга.

Опасен не только сам раствор, но и химические соединения, которые проникают из-под земли на поверхность после гидроразрыва:

• в месте добычи происходит мор птиц, рыб и животных;
• наблюдаются кипящие ручьи с содержанием газа метана;
• ядовитые продукты, попавшие в воду и в воздух, вызывают массовые отравления и заболевания людей, живущих поблизости от буровых вышек

Может происходить воспламенение питьевой воды, такое наблюдалось в США. Один из фермеров решил сделать колодец для воды взамен отравленного, и нарвался на метан, который фонтанировал три дня.

Получение нефти

Сокращение запасов нефти, добываемой традиционными способами, заставляет нефтяников обратить внимание на горючие сланцы, запас которых на порядок больше открытых нефтяных запасов. Горючие сланцы при нагреве без доступа воздуха образуют газ и сланцевое масло, которое близко по составу к нефти и называется условно сланцевой (нетрадиционной) нефтью. Добыча сланцевой нефти целесообразна, с экономической точки зрения, только на крупных месторождениях с толщиной пласта от 30 метров и содержанием нефти не менее 90 литров на тонну сланца.

Получение сланцевой нефти возможно с помощью установок-реакторов, в которых происходит переработка сланцевой породы, добытой открытым или шахтным способом. На этих установках выделяют сланцевую смолу (нефть) с помощью пиролиза без доступа воздуха. Этот способ весьма затратный, конечный продукт отличается высокой себестоимостью.

Второй способ получения нефти — бурение горизонтальных скважин с применением технологии гидроразрывов пласта. Такая нефть тоже имеет высокую себестоимость.

Недостатком метода получения нефти из пласта является быстрое падение дебита скважины. Уже через год работы происходит резкое, до 80%, снижение объёмов поступающей нефти. Оба способа имеют проблемы утилизации больших объёмов углекислого газа, который образуется в процессе отделения сланцевой смолы. Выпуск его в атмосферу недопустим во избежание экологической катастрофы.

Применение и переработка сланцевого горючего

Горючие сланцы используют в качестве топлива и энергохимического сырья. Из сланцевой руды получают:

• фенолы;
• клеевые вещества;
• пластификаторы;
• химикаты для борьбы с эрозией почв и сорняками;
• отходы переработки сланцев используют для получения строительных материалов (цемента и пр.).

Очищенный сланцевый газ имеет те же физические свойства, что и традиционный природный газ, используется в качестве топлива.

Нефть, полученную из сланцев, можно использовать непосредственно в качестве топлива или переработать на нефтеперерабатывающем заводе. В процессе переработки происходит удаление примесей серы и азота, добавление водорода к углеводородам. Продуктами переработки являются:

• бензин;
• дизельное топливо;
• мазут.

Используют эти продукты так же, как из обычной нефти.

В России 80% добываемых горючих сланцев просто сжигают на электростанциях. Это дешёвое топливо, но его теплотворная способность низкая. Извлечение нефти и газа производится только из 20% залежей в связи с низкой рентабельностью производства. Но главной причиной является охрана окружающей среды.

Месторождения горючих сланцев разрабатываются активно в странах с отсутствием альтернативы, не имеющих запасов природной нефти и газа.

Видео по теме: Добыча сланца