Природные выходы нефти на поверхность встречаются все реже и реже. Бившие некогда ключи из нефти на реке Ухте, месте зарождения нефтедобычи в России, иссякли. Нефть не кончается, но уходит все дальше и глубже. Добывать ее становится все сложнее. Эра легкой нефти (как по плотности, так и по легкости ее извлечения из недр) подходит к концу. Наступает эра тяжелой нефти .
По оценкам ученых легкая нефть кончится уже в первой половине этого века. В странах, не входящих в ОПЕК, она кончится еще раньше - через 20-25 лет. Но в целом нефтяные запасы еще далеки от истощения. В недрах есть огромные запасы тяжелой или, как ее еще называют, битумной нефти . Нефти, которую до недавнего времени даже не пытались добывать. За исключением разве что единичных экспериментальных попыток.
Таких как, например, нефтяная шахта в Республике Коми, где нефть добывают шахтным способом с глубины 220 м. Или экспериментальная добыча тяжелой нефти, уходящими под землю под углом 45° скважинами в Татарстане. Где одни скважины нагнетают в нефтенасыщенный пласт пар температурой 200°C, другие, расположенные в пласте ниже, откачивают разогретую таким образом нефть на поверхность.
Весьма интересный и познавательный фильм Сергея Брилева Тяжелая нефть освещает современное состояние нефтедобычи в России. Тенденции нефтяной отрасли. Что происходит в нефтедобывающей отрасли сейчас и что нас ждет впереди. Очень рекомендую посмотреть.
Тяжелая нефть, часть 1
Тяжелая нефть, часть 2
Классификация нефтей
В 1987 году на XII Мировом нефтяном конгрессе в г. Хьюстон была принята общая схема классификации нефтей и природных битумов:
- легкие нефти - с плотностью менее 870,3 кг/м³;
- средние нефти - 870,3–920,0 кг/м³;
- тяжелые нефти - 920,0–1000 кг/м³;
- сверхтяжелые нефти - более 1000 кг/м³ при вязкости менее 10 000 мПа·с;
- природные битумы - более 1000 кг/м³ при вязкости свыше 10 000 мПа·с.
Природные битумы - окисленные высоковязкие, плотные нефти жидкой, полужидкой и твердой консистенции с высоким содержанием серы, масел, смол и асфальтенов. Отличаются большим содержанием ванадия, никеля, молибдена и значительно меньшим (до 25 %) содержанием бензиновых и дизельных фракций.
Обычно, когда говорят о тяжелой нефти, подразумевают как тяжелую нефть, так и сверхтяжелую нефть. И часто природные битумы в том числе. Приведенные выше сведения, надеюсь, помогут сориентироваться в терминах и как-то более точно представлять себе что есть что на самом деле.
Мировые запасы тяжелой нефти
По разведанным запасам тяжелой нефти Россия занимает третье место в мире после Канады и Венесуэлы.
Тяжелые нефти и газовые гидраты в условиях истощения традиционных энергетических ресурсов играют всё большую роль в мировой экономике. Особое значение они имеют в России, где месторождения легкой нефти выработаны более чем наполовину, при этом переработчики зачастую не имеют прямого доступа к ресурсам. Мировые запасы тяжелых нефтей составляют более 810 миллиарда тонн, на Россию приходится около семи миллиардов. Добыча тяжелых нефтей уже сегодня составляет 23% от общероссийской. Однако их извлечение требует использования по-настоящему эффективных технологий и «умной» техники. Компания Hanjin D&B Rus Ltd. предлагает для популярного сегодня метода добычи тяжелой нефти и битума уникальную по свойствам буровую установку - D&B-150HDD.
Текст: генеральный директор Hanjin D&B Rus Ltd. Исраил Дарсигов
Методы и технологии добычи нетрадиционной нефти
Основной причиной отнесения запасов нефти к трудноизвлекаемым является отсутствие технологий, позволяющих разрабатывать запасы нефти с ухудшенными геолого-физическими (свойства коллектора или пластовых флюидов) или промысловыми (высокая выработка) характеристиками, - объясняет Игорь Шпуров, генеральный директор ФБУ «Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых».
То есть, как только технология находится, определенная доля трудноизвлекаемых запасов перестает таковыми быть. Переоценка случается примерно раз в три года.
Сегодня добыча тяжелых и вязких нефтей осуществляется с применением технологий внутрипластового горения, паротеплового воздействия на пласт и парогравитационного дренажа (SAGD). Стоит отметить, что метод SAGD, активно применяемый в Канаде, был разработан на основе технологий, внедренных еще в советское время в Республике Коми. На данный момент он наиболее эффективен.
В Республике Татарстан, например, именно так реализуется основная добыча природного битума - воздействием на нефтенасыщенный пласт через парные горизонтальные скважины (через одну из них нагнетается пар, через другую - выкачивается нефть). Данный способ добычи используется в настоящее время на Ашальчинском месторождении. В Республике Коми этим же методом ведутся опытно-промышленные работы на Ярегском нефтетитановом месторождении, открытом в далеком 1932 году. Так же добывает высоковязкую нефть ПАО АНК «Башнефть» - например, разрабатывает Шафрановское месторождение, особенность которого - высокое содержание в нефти асфальтенов.
Действительно, метод SAGD сегодня наиболее популярен среди нефтедобытчиков. Однако, чтобы повысить эффективность этого способа добычи, для строительства добывающих и паронагнетательных скважин нужны инновационные, высокотехнологичные буровые установки.
Рожденная инновациями
Корейская машиностроительная компания Hanjin D&B Co. Ltd., основанная в 1988 году, специализируется на производстве буровой техники для горизонтально-направленного и вертикального бурения. Успех компании в нашей стране обусловлен высокой надежностью оборудования и профессиональным сервисом, организованном на территории России и стран СНГ.
Hanjin D&B Rus Ltd. - эксклюзивный представитель завода - завозит новое оборудование с южнокорейского предприятия, занимается разработкой проектов по модернизации действующих буровых установок, предоставляет техническую помощь в установке, пусконаладочных работах и эксплуатации оборудования.
Для метода SAGD производитель предлагает многофункциональное новшество - буровую установку D&B-150HDD. Она предназначена для бурения силовым вертлюгом, забойным двигателем скважин с большими отклонения-ми забоя (до 3000 метров) от вертикали, в том числе на экстремально малых глубинах.
D&B-150HDD состоит из самоходной наклонной буровой установки (НБУ), смонтированной на шасси полуприцепа, дополнительного и вспомогательного оборудования. НБУ с регулируемым приводом блочно-модульного исполнения с наклонной мачтой и реечным механизмом передвижения силового вертлюга обеспечивает применение различных способов бурения (роторный либо турбинно-роторный).
Новая установка дает возможность бурения скважин на глубину (по вертикали) от 20 до 3000 метров от дневной поверхности под углом захода в пласт от 7 до 90 градусов (от горизонтальной плоскости) с конечным диаметром бурения от 102 до 477 миллиметров, с допустимой нагрузкой (вес на крюке) 150 тонн и общей длиной ствола скважины до 3000 метров, а также бурение скважины большого диаметра от 477 миллиметров. Кран подачи буровых труб на гусеничном ходу осуществляет транспортировку бурового агрегата на платформу основания БУ, а при выполнении бурения подает буровые трубы на мачту установки. Управляется дистанционно из кабины бурильщика.
Комплекс может применяться в макроклиматических районах с температурой окружающего воздуха от – 45° С до + 50° С. Стоит отметить, что с буровыми установками D&B-150HDD возможно строительство как горизонтальных, так и наклонно-направленных скважин - и они отвечают самым высоким стандартам безопасности.
Основные запасы тяжелого и кислого нефтяного сырья сосредоточены в Волго-Уральском бассейне, здесь же расположены месторождения битумов. Легко-извлекаемые нефтяные пески Melekess Волго-Уральского бассейна могут вполне стать частью доказанных нефтяных объемов России. Общая площадь Арланского месторождения составляет 460 км2, присутствуют тяжелые нефти (плотность 0,88-0,89 г/см?, содержание серы 2,4-3,6 %.) и битуминозные пески. Общая глубина вскрытого нефтеносного осадочного покрова составляет 3000 м.
Большая часть битуминозных месторождений и месторождений тяжелой нефти в России требует применения эффективных технологий глубинной добычи. За последние годы Россия начала использовать новые методы добычи тяжелой нефти, в частности применен метод парового дренажа -Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD). Однако применение SAGD при добыче тяжелой нефти является единичным случаем и не меняет общей сложной технологической картины, имеющей место в РФ. На сегодняшний день основные технологические инвестиции России были ориентированы на классическую нефтедобычу, а также добычу в арктических условиях. Во времена СССР в небольшом количестве продвигались технологии для переработки тяжелого и экстра-тяжелого нефтяного сырья, но в настоящий момент имеющихся в России технологий недостаточно даже для облагораживания низкокачественной товарной нефти.
Труднодоступные и на сегодняшний день технически не восстанавливаемые битумы РФ находятся в основном в алмазоносном и золотоносном Лено-Анабарском междуречье, расположенном в отдаленной части Восточной Сибири. Предполагаемый объем запас нефти месторождения составляет 212 млрд. баррелей (около 28,5 млрд. тонн). В настоящее время разработка этих месторождений является технически нереализуемой задачей из-за полного отсутствия инфраструктуры в этом регионе. Однако добыча нефти из месторождений в Лено-Анабарском бассейне может рассматриваться в комплексе с добычей золота и алмазов. Здесь следует подчеркнуть, что развитие новых технологий глубинной добычи нефтяного песка в Лено-Анабарском регионе может позволить вывести технически-недоступные запасы экстра-тяжелой нефти в разряд доказанных объемов РФ, это может значительно изменить общую мировую картину нефтяных запасов.
Для технически-доступной тяжелой нефти Волго-Уральского бассейна актуально применение технологии «облагораживания» с целью повышения её экспортного потенциала. Очевидно, чем выше плотность сырья, тем дороже технология. Переработка тяжелой нефти позволяет получить высококачественные нефтепродукты с низкой удельной плотностью и сернистостью. Экономически целесообразно повысить качество тяжелой и кислой нефти Волго-Уральского бассейна, а не смешивать ее с высококачественным сортом Siberian Light для получения экспортной смеси Urals.
Технология переработки эстра-тяжелой нефти в облегченные синтетические продукты основана на комбинировании традиционных технологий, применяемых на НПЗ: коксовании, гидроочистке, удалении серы, гидрокрекинге и производстве водорода. В последние годы технология усовершенствована за счет производственных процессов: висбрекинга, деасфальтизации, гидрокрекинга остатков, гидроочистки газойлей, газификации тяжелой нефти.
Малосернистую высококачественную нефть без недистилируемых остатков получают путем переработки тяжелых остатков нефти, гидрокрекинга и коксования наряду с гидроочисткой фракций. Малое количество серы обеспечивается за счет гидроочистки.
Тяжелая нефть - это разновидность сырой нефти битуминозного и вязкого типа, обладающей плотностью 0,917-1,022 г/см3 и характеризующейся наличием в ее составе очень крупных молекул, состоящих на 90% из серы и различных металлов. Тяжелую нефть в ее природном состоянии невозможно выкачивать обычными методами. В большинстве случаев для того, чтобы обеспечить течение горючей жидкости подобного типа по трубопроводу или поступление ее в скважину, необходимо провести ее предварительное растворение или нагревание.
Тяжелые нефти, относящиеся ко второй группе, имеют удельный вес около 0 9 и выше; в них наблюдается уже заметное содержание асфальтенов, содержание же смол поднимается в них до 10 - 15 % и выше. Примерами этого рода являются тяжелые бакинские, майкопские и калужская нефти. Между легкими и тяжелыми нефтями намечается еще промежуточный тип, не укладывающийся в очерченные выше границы; сюда относятся, например, бибиэйбатская нефть и легкая майкопская.
Тяжелые нефти, нефтяные остатки, а также такие продукты, как битумы, пеки, являются структурированными системами уже при обычных комнатных температурах. Тяжелые нефти, содержащие высокомолекулярные асфальтено-смолистые компоненты, полимерные растворы, представляют собой дисперсные системы.
Такая перестройка структуры может происходить очень долго, например, по данным , у полимерных растворов продолжительность перестройки может составлять сутки и даже месяцы. При этом время релаксации отдельных звеньев макромолекул мало и составляет доли секунды.
Тяжелые нефти могут быть использованы для обеспыливания грунтовых, грунтогравийных и грунтощебеночных дорог по методу пропитки и смешения на месте, для устройства защитных ковриков из пропитанных нефтью песчаных грунтов, для устройства оснований и покрытий на дорогах V категории и внекатегорийных дорог с интенсивностью движения не более 200 - 300 автомобилей в сутки. В отдельных случаях можно получать комплексные вяжущие из сырой тяжелой нефти и вязкого или твердого (строительного) битума.
Тяжелые нефти, как правило, залегают в песках более крупнозернистых, лучше проницаемых и приуроченных к низам балаханской свиты и к нижнему отделу продуктивной толщи.
Тяжелые нефти и битумы являются одним из важнейших перспективных источников углеводородного сырья. На территории Татарстана сравнительно на небольшой глубине имеются большие запасы таких углеводородов. В настоящее время некоторые залежи природных битумов введены в разработку. Многие методы добычи и повышения битумоотдачи испытываются на этих залежах. Опыт их реализации, несомненно, будет полезен в ближайшем будущем.
Тяжелая нефть из III пласта добывается шахтой. Из воды сланцев извлекаются радий и различные соли. Газ из воды сланцев идет на отопление крупного завода.
Тяжелая нефть с плотностью, близкой к 1 0 г / см, может затонуть.
Тяжелые нефти добываются с помощью вторичных и третичных методов. В Венесуэле горизонтальные л наклонно-направленные СКВаЖИНЫ, скважины малого диаметра, увеличение степени извлечения нефти с помощью сольвантов и пенных агентов являются важными факторами уменьшения себестоимости добычи тяжелой нефти. Новое насосное оборудование, интеграция с передовым моделированием и 3D сейсмикой являются весьма эффективными.
Тяжелые нефти и природные битумы относятся к нетрадиционным видам углеводородного сырья. Вместе с тем по физико-химической характеристике, условиям добычи и переработки тяжелые нефти занимают промежуточное положение между обычными нефтями и природными битумами.
Тяжелые нефти и битумы отличаются от обычных нефтей повышенным содержанием металлов (ванадия, никеля, железа, молибдена, меди, натрия), серы, азота и асфальтенов.
Тяжелые нефти Катанглийского, Охинского и 16-го и 17-го пластов Восточно-Эхабинского месторождений по своим свойствам близки к нефтяным битумам марки Б-1 по ГОСТ 1972 - 52, применяемым в дорожном строительстве в качестве обеспыливающего средства и растворителя битумов более высоких марок.
Тяжелая нефть подается на блок обезвоживания и обессоливания. Процесс обезвоживания и оо ессоливания осуществляется при температуре 85 - 90 С в три ступени. Нагрев до требуемой температурь осуществляется в теплообменнике 13 за счет охлаждаемого готового битума. S нагнетательный трубопровод насоса подается 2 % - ный водный раствор деэмульсатора из расчета ЭЪ-ЮЬ г ЮС - го деэмульгатора (диссольван 4411 или проходит) на I т нефти. Раствор деэмульгатора готовится в емкости 4 при температуре не зише 40 С.
Тяжелая нефть содержит малое количество легколетучих фракций и, выделяя малое количество паров, создает взрывоопасные смеси с воздухом. Сырая нефть (а также бензин, бензол) создает высокую концентрацию горючих паров в газовом пространстве и часто выше верхнего предела взрываемости. Температура хранения нефтепродуктов оказывает большое влияние на процентное содержание паров в газовом пространстве резервуаров и на степень их опасности.
Тяжелые нефти в лампах не горели, легкие светлые нефти вызывали взрывы и пожары, а парафинистые давали густую копоть и вспышки.
Тяжелые нефти, относящиеся ко второй группе, имеют удельный вес около 0 9 и выше; в них наблюдается уже заметное содержащие асфальтенов, содержание же смол поднимается в них до 10 - 15 % и выше. Примерами этого рода являются тяжелые бакинские, майкопские тт калужская нефти. Между легкими и тяжелыми нефтями намечается еще промежуточный тип, не укладывающийся в очерченные выше границы; сюда относятся, например, биби-эйбатская нефть и легкая майкопская.
Тяжелая нефть характеризуется высокой плотностью (g20 - 0 970 - 4 - 0 980) и относится к высок осмол истым (смол сернокислотных 25 - 72 %; коксуемость 5 5 - 9 0 %), беспарафиновым неф-тям. Нефть практически не содержит бензиновых фракций.
Тяжелая нефть, залегающая в нижнесарматских отложениях XI-XIII горизонтов, имеет плотность Q4 0 986 и является высокосмолистой (смол сернокислотных до 70 %), малосернистой (серы 0 46 %), беспарафиновой. По групповому углеводородному составу нефть принадлежит к нафтено-ароматическим.
Тяжелые нефти могут быть встречены только на ограниченных участках восточного борта впадины.
Бибиэйбатская тяжелая нефть представляет собой смесь пластовых нефтей, начиная примерно от XIV свиты, включая КС, с содержанием смол до 27 % и низкой температурой застывания мазута.
Малгобекская тяжелая нефть и нефть участка Бековичи по основным свойствам аналогичны нефти северной и южной антиклиналей Вознесенского месторождения.
Тяжелые нефти разных горизонтов аналогичны по свойствам. Это высокосмолистые (коксуемость до 7 3 %; смол сернокислотных до 62 %), беспарафиновые, малосернистые нефти.
Более смолистые и тяжелые нефти нагревают на водяной бане в круглодонной колбе с обратным холодильником. Для повышения эффективности обезвоживания в колбу добавляют хлористый кальций. Выделяющаяся вода конденсируется в верхней части колбы, и ее удаляют фильтровальной бумагой после охлаждения колбы. Эту операцию повторяют до тех пор, пока вода не перестанет выделяться на стенках колбы. Необходимо следить за температурой бани, чтобы не допустить кипения легких фракций нефти. По окончании высушивания нефть фильтруют через стеклоткань.
Наиболее высокосмолистая, тяжелая нефть в Урало-Эмбенском районе Казахстана залегает на крайнем юге - месторождение Кара-Арна. В начале открытия этой нефти ею заинтересовались научные сотрудники Института нефти и природных солей АН КазССР, полагая, что в ней имеются ценные химические продукты. Позднее институт ограничился заявлением, что в.
Тяжелая нефть отдельных площадей месторождения Зыбза-Глубо - кий Яр смешивается и под наименованием ильской тяжелой нефти поступает на переработку.
Хотя тяжелая нефть относится к нетрадиционным видам углеводородного сырья, фактически в экономическом и технологическом смысле она является переходным звеном от обычных легких и средних нефтей к природным битумам.
Понятие тяжелая нефть (heavy oil) не имеет однозначного определения. В разных странах в эту группу включаются нефти, характеризующиеся различными величинами плотности и вязкости.
Такие высокопарафинистые и тяжелые нефти являются аномально вязкими.
Движение тяжелых нефтей некоторых месторождений описывается законом фильтрации с начальным градиентом давления. В соответствии с этим законом движение жидкости прекращается при малых (меньше предельного) градиентах давления. Поэтому при движении с начальным градиентом возможно образование внутри пласта зон неподвижной нефти - застойных зон и целиков, что и сказывается на полноте извлечения нефти.
Для тяжелых нефтей она может быть значительно больше вследствие большей остаточной гидрофобности песчаников в залежах тяжелой смолистой нефти.
Залежи тяжелой нефти и небольшая газовая шапка установлены в отложениях верхнего отдела продуктивной толщи в пределах юго-восточной периклиналыгой части складки.
Для тяжелых нефтей древесные стружки не применяют. Из фильтра нефть, предварительно очищенная от основного количества воды, поступает в отстойную секцию, где происходит окончательная ее очистка от воды.
Залежь тяжелой нефти приурочена к карбонатам ископаемого рифового массива раннепермского (Piar) возраста. Проницаемостная изменчивость коллектора определяется неравномерной подробленностью трещинами и кавернозностью.
В тяжелой нефти содержатся более тяжелые углеводороды, чем в легкой, а также больше акцизных смол и ПАВ, определяющих смазочную способность.
Для тяжелых нефтей, которые характеризуются вязкоупругими свойствами, вязкость в пористой среде возрастает с увеличением скорости фильтрации.
Для тяжелой нефти ситуация иная, поскольку Ду мало и дн велико. Возможна ситуация, когда коэффициент а близок к единице и, соответственно, s существенно меньше максимального значения зодонасы-щенности. Такой случай соответствует частичному выносу воды из забоя.
Из тяжелых нефтей дорожные битумы могут быть получены при атмосферной или неглубокой вакуумной перегонке. Для легких нефтей это не всегда возможно, так как на обычном оборудовании трудно достичь нужной глубины отбора дистиллятов.
Для тяжелых нефтей эти кривые идут гораздо круче, чем для легких.
ТАД тяжелых нефтей и нефтяных остатков с высокими коксуемостью и содержанием металлов, разработан в США и пущен в 1983 г. в эксплуатацию, мощность около 2 5 млн т / год.
Для тяжелых нефтей и высоковязких водонефтяных эмульсий возможность использования сетчатых насадок и насадок других типов определяется в каждом конкретном случае опытным путем.
Добыча тяжелой нефти на Шафрановском месторождении Нефтепромысловое дело и транспорт нефти: Науч.
Запасы тяжелых нефтей Волго - Уральской НГП составляют 26 % от всех запасов по РФ. Тяжелые нефти сосредоточены на глубинах менее 1500 м в Татарском, Пермско-Башкирском, Жигулевском, Верхне-Камском, районах.
Для тяжелых нефтей характерно наличие корреляционной связи между отношением плотностей нефти и воды и индексом аномальности пластового давления, равным отношению пластового давления рпл в залежи к гидростатическому давлению / гид на глубине залегания залежи. На рис. 3.7 приведена такая зависимость по данным месторождений Урало-Поволжья.
Ресурсы тяжелой нефти уже в настоящее время являются объектом промышленного освоения в тех районах, где разработка месторождений может осуществляться с применением традиционной технологии. Однако реальный вклад этих ресурсов в общемировую добычу нефти пока остается очень небольшим, значительно меньшим, чем их доля в мировых ресурсах жидких углеводородов.
Использование тяжелой нефти для производства нефтепродуктов связано, как правило, с необходимостью предварительной (первичной) обработки (облагораживания) добываемого сырья в целях снижения плотности перерабатываемой нефти путем гидрогенизации (гидрокрекинга), коксования или частичного окисления ее тяжелых фракций. Дополнительные расходы на первичную обработку высоковязкой нефти оцениваются в 9 5 - 22 5 долл.
Запасы тяжелых нефтей в США оцениваются в 19 млрд. т геологических и 0 7 млрд. т разведанных. Тяжелые нефти уже в настоящее время являются объектом промышленной добычи в Венесуэле, Мексике, США и ряде других стран.
Использование тяжелых нефтей в естественном виде решает задачу устройства покрытий и оснований для дорог низких технических категорий. Подтверждением этого является опыт ряда зарубежных стран. Так, в США более 30 % всего количества нефтяных битумов производится из специально отобранных тяжелых нефтей.
Выходы тяжелой нефти на северном борту Северо-каспийского бассейна, в районах, расположенных между Волгой и Уралом, были известны издавна, но им не придавалось значения.
Использование тяжелых нефтей в качестве сырьевой битумной базы значительно упростит проблему обеспечения дорожных и строительных организаций битумом и сократит дефицит дорожного битума, особенно в сельскохозяйственном автодорожном строительстве. Переработка тяжелых нефтей малодебитных скважин по битумному варианту на установках, расположенных в непосредственной близости от месторождений, экономически оправдана в сельскохозяйственных районах, так как специфика дорожного строительства позволяет использовать полученный битум в радиусе месторождения с небольшими транспортными расходами.
углеводородный сырье тяжелый нефть
Тяжелые нефти и газовые гидраты в условиях истощения традиционных энергетических ресурсов приобретают все большее значение в мировой экономике. Особое значение они имеют и в России, где месторождения легкой нефти выработаны более чем наполовину, и одновременно - действующие и потенциальные переработчики в большинстве случаев не имеют прямого доступа к ресурсам. Тем временем, по данным экспертов, мировые запасы тяжелых нефтей составляют более 810 млрд тонн. Геологические запасы высоковязкой и тяжелой нефти в России достигают 6-7 млрд т (40-50 млрд баррелей), однако их применение и извлечение требует использования специальных дорогостоящих технологий. Немногие российские компании готовы вкладывать значительные средства в разработку месторождений и переработку тяжелой нефти, даже, несмотря на значительную государственную поддержку.
Отправные точки
В связи с растущим потреблением и нефтепродуктов, стремлением экспортировать высокие сорта нефти, постепенным истощением ранее разведанных нефтяных месторождений, сверхвязкие тяжелые нефти становятся востребованными в экономике РФ. Такие нефти активно применяются в строительстве (дороги, здания), а после очистки их можно использовать в химической промышленности - для производства клеев и пластиков различного назначения.
Производство качественных битумов для дорожного хозяйства - перспективное направление. На сегодняшний день потребность отрасли в битумах, которые получают из фракций обычной и тяжелой нефти, составляет более 2,5 млн т. Учитывая, что темпы среднегодового роста спроса на битум в ближайшей перспективе ожидаются в пределах 10%, к 2015 году объемы его использования могут достигнуть 9–10 млн т. Кроме того, перспектива освоения природных битумов становится все более актуальной в связи с возможностью получения из них энергоносителей, альтернативных топочному мазуту и природному газу.
Основные мировые запасы углеводородов, как уже отмечалось, сосредоточены именно в тяжелой нефти. По разведанным запасам тяжелой нефти Россия занимает третье место в мире после Канады и Венесуэлы. Заметим, что одной из наиболее важных тенденций, наблюдаемых в современном нефтедобывающем секторе, является снижение добычи легкой нефти и нефти средней плотности. Запасы нефти, удобные для добычи, истощаются ускоренными темпами. В РФ степень выработанности запасов осваиваемых нефтегазовых месторождений достигла 60%, при этом добыча ведется с использованием сверхинтенсивных технологий. Другие месторождения находятся в северных районах и содержат трудноизвлекаемые запасы тяжелой нефти и сложные подгазовые залежи.
Основные проблемы нефте- и газодобывающей отрасли России заключаются в экстенсивном способе выработки и добычи углеводородов: из множества месторождений выбираются самые крупные с нефтью, обладающей лучшими свойствами. Месторождения, что залегают на больших глубинах, а также месторождения тяжелых нефтей - разрабатываются в последнюю очередь.
Серьезной проблемой является также то, что для перекачки как легкой, так и тяжелой нефти используется одна система трубопроводов, что приводит к ухудшению качества всей перекачиваемой нефти.
В связи с изложенным разработка новых технологий добычи тяжелых и сверхвязких нефтей является приоритетным направлением развития всей нефтяной отрасли. По мнению экспертов, оптимальный способ использования таких нефтей - переработка в легкую синтетическую нефть или в нефтепродукты вблизи места добычи, что снижает затраты на транспортировку.
Тяжелая ноша
Операционные затраты по добыче тяжелой нефти и природных битумов в 3-4 раза превосходят затраты на добычу легкой нефти, что связано не только с более высокой плотностью и вязкостью тяжелых нефтей, но и с недостаточной развитостью технологии ее добычи и переработки в нашей стране. Так, технология разделения основана на смешении тяжелой нефти с легкой нефтью или легкими дистиллятами. Только в последние годы на отечественных НПЗ стали использоваться современные технологии переработки тяжелой и сверхтяжелой нефтей. Многие из российских НПЗ имеют в своем составе только процессы неглубокой переработки нефти. В этом случае из нефти выделяют легкие и средние фракции, а мазут используют как котельное топливо. На ряде заводов реализован первый этап углубления переработки нефти - выделение из мазута вакуумных фракций и их каталитический крекинг. Некоторая часть остатка вакуумной ректификации гудрона используется для получения кокса, битумов, остаточных масел. Основная масса гудрона используется для производства электроэнергии и пара. В подобной схеме глубина переработки нефти при этом составляет обычно не более 70-75%, в то время как за рубежом, где широко развиты чрезвычайно дорогостоящие процессы переработки мазутов и гудронов, она достигает 90%.
Эксперты отмечают, что переработка тяжелой высоковязкой нефти еще более затруднительна, энергоемка и, как следствие, во многих случаях низкорентабельна и даже убыточна.
Признанным лидером российской переработки битумов является компания «Татнефть», в которой принята программа внедрения новых технологий переработки тяжелой нефти. В 2006 году на ОАО «Таиф-НК» реализован первый этап углубления переработки нефти - построена по новейшей отечественной технологии и успешно эксплуатируется установка каталитического крекинга. Планируется строительство комплекса по переработке гудрона, однако известные сегодня зарубежные процессы - низкоэффективные и дорогостоящие, особенно если учесть, что речь идет о гудроне весьма тяжелых нефтей Татарстана. В планах некоторых отечественных компаний («Лукойл», «Газпром») предусматривается модернизация заводов и строительство новых установок для переработки остатков тяжелых нефтей. Они сталкиваются с теми же проблемами, что и ОАО «Таиф-НК».
Технологические перспективы
Эксперты сходятся во мнении, что не за горами ускоренное развитие технологий переработки тяжелой нефти и остатков, полученных из них. Однако, вероятнее всего, большая часть технологий, которые будут использованы для этих целей российскими нефтяными компаниями, окажется разработанной за рубежом.
Впрочем, это связано не с отсутствием конкурентноспособных отечественных разработок, а с разрушением отечественной системы крупнопилотных и демонстрационных испытаний. По данным, полученным на специализированных конференциях, несколько новых технологий готовы к пилотным испытаниям. Примечательно, что именно на российских разработках базируется более 90% процессов, функционирующих на предприятиях России, и все эти разработки в период их внедрения были опережающими. Столь высокий уровень внедрения местных технологий отчасти связан с особенностями функционирования советской промышленности, однако в большей степени - демонстрирует возможности российской научной школы в этом технологическом секторе. К слову, США имеют на заводах данного профиля существенно большее число процессов, закупленных за рубежом.
На сегодняшний день готовы к масштабному внедрению несколько оригинальных процессов переработки остатков тяжелых нефтей, созданных в системе РАН. В частности, в Институте нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева совместно с другими академическими и отраслевыми институтами создана технология безостаточной и комплексной переработки тяжелых нефтей. Технология не имеет аналогов и базируется на применении ультрадисперсных катализаторов (нанокатализаторов) и прошла длительные испытания на крупнопилотной установке мощностью по тяжелой нефти 2 барреля в сутки. К процессу проявили интерес в Татарстане, регионе - инновационном лидере.
География изучена
Российские запасы тяжелой высоковязкой нефти оцениваются в 6-7 млрд т, 71,4% от общего объема залежей находятся в Волго-Уральском и Западно-Сибирском нефтегазоносных регионах. При этом в Приволжском и Уральском регионах содержится 60,4% от общероссийских запасов тяжелых и 70,8% вязких нефтей. Месторождения тяжелой нефти найдены в Татарии, Удмуртии, Башкирии, Самарской и Пермской областях.
Сегодня на долю тяжелой нефти приходится 23% от общей добычи нефти в РФ, при этом почти половина тяжелых нефтей добывается в Ханты-Мансийском АО (Вань-Еганское месторождение). В то же время практически не изучены запасы нефти в Кировской, Ульяновской областях, а также в республике Марий Эл.
Серьезные запасы тяжелых нефтей и битумов расположены в Татарстане, они составляют, по разным оценкам, от 1,5 до 7 млрд т. В последние годы здесь активно разрабатывается Ашальчинское месторождение: с начала 2007 года производят опытно-технологические работы по добыче тяжелой нефти.
Арктический регион России богат нефтегазовыми месторождениями: на шельфе и побережье Печорского и Карского морей разведано 19 месторождений тяжелых и битуминозных нефтей. Их общие извлекаемые запасы составляют 1,7 млрд т. Сегодня разрабатываются только месторождения севера Тимано-Печорской провинции, где общий объем добычи не превышает 0,6 млн т в год. Непосредственно на шельфе, в Печорском море, на пяти открытых месторождениях сосредоточено 0,4 млрд т извлекаемых запасов, 85% которых представлены тяжелыми и битуминозными нефтями. Особенностью освоения арктических месторождений является их оторванность от системы транспортных нефтепроводов и отсутствие развитой сети железных дорог. Единственным доступным из региона является морской транспорт.
Уже сейчас переработка тяжелой нефти дает возможность ее широкого использования. В Западной Сибири существует проект строительства завода по производству клеев и смол для нужд лесоперерабатывающего комплекса из нефтехимического сырья. В Нижневартовске запущен проект строительства НПЗ по выпуску высококачественного дорожного битума из тяжелых нефтей.
На полной мощности завод будет производить около 150 тыс. т битума в год. При этом потребность в дорожном битуме одного только Уральского региона, по мнению экспертов, может составить к 2010 году 377 тыс. т. Помимо выпуска основной продукции, завод займется изготовлением строительного и хрупкого битума, арктического дизельного топлива, маловязкого судового топлива, вакуумного газойля и компонента бензина.
Татарстан...
Татарстан располагает крупнейшим в России ресурсным потенциалом природных битумов. По качеству - нефть разрабатываемых месторождений преимущественно сернистая, высокосернистая (80%) и высоковязкая (67% остаточных извлекаемых запасов), а по плотности - средние и тяжелые (68% остаточных извлекаемых запасов). Добыча нефти в республике, как и во всей Волго-Уральской нефтегазоносной провинции, находится на стадии естественного снижения, на протяжении последних лет в регионе удается поддерживать добычу на уровне 28-30 млн. тонн в год до 2020 года.
В настоящее время на балансе ОАО «Татнефть» (имеются лицензии) числятся запасы 21-го месторождения сверхвязких нефтей, в том числе балансовых - 118 млн т, извлекаемых - 41 млн т. Всего в Черемшано-Бастрыкской зоне имеется 98 месторождений высоковязких нефтей с геологическими запасами 461 млн т. Из них в программу освоения включены 45 месторождений с геологическими запасами 191 млн т. Месторождения разделены на три зоны с равными запасами нефти. Проектные технологии разработки по трем группам предусматривают и включают: бурение горизонтальных скважин - 1600 единиц, вертикальных скважин - 3540, оценочных скважин - 890 единиц. «Татнефть» ведет опытно-промышленную разработку двух месторождений с общими запасами 14,1 млн т и продолжает переговоры с зарубежными компаниями, владеющими технологиями внутрипластового горения, которые позволяют улучшить характеристики нефти - осуществить преобразование тяжелых нефтей в легкие.
Главная задача республики в сложившейся непростой ситуации - привлечение инвестиций и внедрение новых эффективных методов повышения извлечения битумов. Нулевая ставка НДПИ, введенная с 2006 года на добычу тяжелой нефти и битумов, послужит стимулом к дальнейшему увеличению эффективности нефтедобычи.
Разработана «Программа развития ТЭК Республики Татарстан на период до 2020 года». Программа предусматривает ввод в разработку 45 подготовленных к освоению месторождений битумов с разведанными запасами 43,5 млн т и доведение их добычи до 1,92 млн т в 2020 году. На существующих нефтеперерабатывающих мощностях в Нижнекамске с этой целью будут построены дополнительные установки.
Сегодня к битумным проектам региона проявляют активный интерес ряд ведущих нефтяных компаний мира - Shell, ConocoPhillips, ExxonMobil, Chevron, Repsol.
... и другие
В Республике Коми компания «Лукойл» ведет опытно-промышленные работы на Ярегском нефтетитановом месторождении, открытом в далеком 1932 году. Извлекаемые ресурсы нефти на данном месторождении составляют 31 млн т, добывается немногим более 5 тыс. т в год нефти с высоким содержанием серы. Месторождение подпадает под закон об обнулении НДПИ, и теперь компания придает планам по добыче и переработке тяжелой нефти большее значение. Планируется, что к 2011 году объемы добычи на Яреге возрастут до 3 млн т в год, а к 2015 году составят около 6 млн т. К этому же времени будут соответственно увеличены мощности Ухтинского НПЗ, на который ярегская нефть поступит для первичной обработки.
В ХМАО развивается добыча и производство высоковязких нефтей. На территории округа находится Вань-Еганское месторождение тяжелой нефти с уникальными свойствами. Поэтому в Югре рассматривают возможность строительства битумного завода производительностью более 100 тыс. т в год. Продукция будет поставляться как дорожным строителям ХМАО, так и в другие российские регионы. По предварительным оценкам, общая стоимость нового завода, который планируется возвести в районе Нижневартовска, порядка 150 млн долларов.
Арктический шельф и его побережье рассматриваются «Энергетической стратегией России» как одно из приоритетных направлений развития нефтедобычи. В российской Арктике на шельфе и побережье Печорского и Карского морей разведано 19 месторождений тяжелых и битуминозных видов нефти. Из общих извлекаемых запасов нефти в регионе 1,7 млрд т - это запасы тяжелой нефти, они составляют 1,1 млрд т. На пяти крупных месторождениях, открытых на шельфе Печорского моря, сосредоточено 0,4 млрд т извлекаемых запасов, 85% которых представлено тяжелыми и битуминозными нефтями. По оценке специалистов, на месторождениях Варандейморе («Арктикшельфнефтегаз»), Приразломное («Севморнефтегаз») и Северо-Гуляевское (нераспределенный фонд недр) - 100% извлекаемых запасов, на месторождении Медынское-море («Арктикшельфнефтегаз») - 99%, на основных горизонтах Долгинского («Газпром») - 82%. Администрация Северо-Западного федерального округа поддержала предложение Мурманской области о создании на Кольском полуострове производства по переработке тяжелых шельфовых нефтей, перевозимых через Мурманский транспортный узел. Создание НПЗ по переработке арктической тяжелой нефти позволит решить две важные задачи:
- обеспечить регион доступными энергоресурсами,
- повысить рентабельность освоения шельфовых месторождений за счет экспорта легких продуктов перегонки с большей добавленной стоимостью.
Дело государственной важности
Сегодня государство осознало важность поиска новых технологий и оборудования для добычи тяжелой, высоковязкой нефти - ценного сырья для получения множества полезных нефтехимических продуктов. Значительные ресурсы в области нефтедобычи направляются на разработку и развитие новых способов добычи нефти, которые позволят повысить технико-экономические показатели разработки месторождений тяжелых нефтей. Для этого, согласно «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» в нефтегазовый комплекс требуется вложить 400-440 млрд долларов, т. е. годовые инвестиции должны составить около 23-25 млрд долларов. Однако нефтяные компании вкладывают в нефтяную промышленность не более 5,3-5,7 млрд долларов в год, что почти в 4 раза ниже требуемого объема, и это осложняет разработку и внедрение новых технологий.
Введенные правительством РФ льготы по НДПИ для выработки сверхвязких нефтей должны стать серьезным стимулом для активизации разработки месторождений природных битумов, тем более - в условиях дефицита финансовых средств. Такими льготами ранее воспользовалась компания «Татнефть». Сегодня в пределах лицензионных территорий ОАО «Татнефть» находятся двенадцать разведанных месторождений тяжелых нефтей, которые включены в Государственный баланс запасов России. Два из них - Мордово-Кармальское и Ашальчинское - находятся в режиме опытно-промышленной разработки. Ее результаты показали, что «Татнефть» может добывать такую нефть в промышленных масштабах.
Арктический шельф России рассматривается правительством как один из ключевых регионов поддержания и роста добычи нефти, что особенно актуально в условиях стагнации нефтедобычи в основных регионах страны. Для координации освоения шельфа Министерство природных ресурсов РФ разработало государственную «Стратегию изучения и освоения нефтегазового потенциала континентального шельфа РФ до 2020 года». С целью повышения инвестиционной привлекательности проведения геологоразведочных работ и освоения месторождений Арктического шельфа рассматриваются различные возможности стимулирования вложений в шельфовые проекты: снижение стандартных ставок налогов и платежей, налоговые каникулы. Кроме того, могут быть использованы инвестиционные вычеты, освобождение от налогообложения при проведении геолого-разведочных работ и снижение пошлин на уникальное импортное оборудование.
Разработка месторождений высоковязких нефтей в России актуальна как никогда. Однако для добычи нетрадиционных ресурсов (битумы, тяжелые нефти, газовые гидраты) требуются колоссальные инвестиции и, что еще важнее, новые технологии, к внедрению которых стремится всего несколько компаний. Крайне важно не упустить технологические преимущества, которые даст внедрение опережающих российских разработок. Принятые государством поправки в Налоговый кодекс устанавливают льготы на добычу полезных ископаемых при освоении месторождений тяжелых и высоковязких нефтей, но по какой-то причине специалисты в области налоговой политики остановились на половине пути. Говорить о достижении рентабельности и даже о самой разработке новых нефтяных проектов - можно будет лишь в случае установления таких льгот по всему технологическому коридору, который проходят «тяжелые нефти», - кроме добывающих компаний льготы должны получить НПЗ, перерабатывающие тяжелые высоковязкие нефти, природные битумы и битуминозные пески.
Характеристики нефти, добываемой на разных месторождениях, могут отличаться в очень сильном диапазоне. Обычно нефть описывается как вязкая, маслянистая жидкость чёрного цвета, но это определение не всегда верно. Цвет нефти может отличаться от чёрного, она бывает светло-коричневой, иногда даже почти прозрачной. Вязкость и температура плавления также изменяются в широких пределах - некоторые сорта остаются жидкими на сибирских морозах, другие же твердеют при летней температуре воздуха в средней полосе.
В природном виде нефть не потребляется, для получения товарных продуктов она должна быть подвергнута переработке. Эффективность переработки нефти большей частью зависит от двух основных параметров - плотности нефти и содержания в ней серы.
Лёгкие и тяжёлые сорта
Наибольшей ценой обладают лёгкие светлые нефтепродукты, такие как бензин, авиакеросин, дизельное топливо. Тёмные нефтепродукты (мазут, печное топливо) иногда стоят дешевле сырой нефти. Нефтеперерабатывающие заводы стараются произвести как можно больше дорогостоящих светлых нефтепродуктов и сократить выпуск тёмных. При поступлении на завод нефть подвергается первичной перегонке, в ходе которой исходное сырьё разделяется на фракции, отличающиеся температурой кипения. Нефть низкой плотности (лёгкая нефть) при первичной перегонке даёт больший выход светлых фракций, поэтому такие сорта нефти ценятся выше. Доля светлых нефтепродуктов в ассортименте выпускаемой продукции зависит не только от характеристик сырья, но и от уровня технического оснащения нефтеперерабатывающего завода. Современные НПЗ, оснащённые оборудованием для глубокой переработки нефти, добиваются очень высокого выхода светлых нефтепродуктов даже из тяжёлой нефти. Это становится возможным за счёт применения так называемых деструктивных процессов, в первую очередь каталитического крекинга и гидрокрекинга. Тёмные фракции в результате крекинг-процессов преобразуются в светлые, что позволяет использовать их для производства бензина и дизтоплива. Тем не менее, современные технологии не отменяют преимущество лёгких сортов нефти, поскольку использование дополнительных процессов при переработке нефти неизбежно увеличивает стоимость полученных нефтепродуктов.Сернистая и малосернистая нефть
В состав нефти входят различные соединения серы, доля которых может находится в пределах от долей процента до нескольких процентов. Сорта, содержащие менее 0,5% серы, называются малосернистыми (сладкими, sweet), более 2,0-2,5% серы - высокосернистыми (кислыми, sour).Соединения серы наносят серьёзный вред природной среде, кроме того, они нарушают работу каталитических систем нейтрализации выхлопных газов, устанавливаемых на современных автомобилях. Требования к содержанию серы в топливе становятся всё более жёсткими. Всего несколько лет назад широко применялось дизельное топливо, содержащее 0,3-0,5% серы, а сейчас счёт ведётся на сотые доли процента. Принятый в Европе стандарт "Евро-5" ограничивает содержание серы в дизельном топливе уровнем 0,001%. Аналогичные требования предъявляет к топливу класса 5 российский Технический регламент.
Очистка топлива от серы - сложный и дорогостоящий процесс, поэтому нефть с большим содержанием серы продаётся со скидкой по отношению к малосернистым сортам.
Маркерные сорта
В мире добывается несколько десятков сортов нефти. Одна только Россия поставляет на мировой рынок 5 сортов нефти и готовится к поставке шестого. Ещё больше сортов нефти добывается и используется в США. Очевидно, что все существующие сорта нефти не могут торговаться на биржах. В настоящее время биржевые котировки устанавливаются лишь для немногочисленных так называемых маркерных сортов нефти - Brent (Европа), WTI (США), Middle East Crude (Ближний Восток). Цены других сортов определяются при помощи дифференциала - скидки или надбавки, обусловленной отличиями в качестве. Например, российская нефть сорта Юралс продаётся со скидкой по отношению к сорту Brent, что обусловлено большей плотностью и более высоким содержанием серы.Какие сорта нефти добываются в России
Основным сортом российской нефти является Юралс. Этот сорт представляет собой смесь, образующуюся в результате смешивания нефтяного сырья с различных месторождений России. Состав сорта Юралс непостоянен, характеристики могут меняться из-за начала эксплуатации новых месторождений и снижения добычи на старых. Кроме того, возможны небольшие отличия в качестве нефти, отгружаемой в южных и северных портах России, хотя "Транснефть" следит за характеристиками экспортной смеси и старается обеспечить их стабильность. По данным агентства Platts, в октябре 2009 года нефть Urals, отгружаемая из портов Балтийского и Чёрного морей содержала 1,3% серы и имела плотность 31-33 градуса API (0,858-0,869 т/куб. м).Кроме Юралс, Россия поставляет на экспорт Сибирскую лёгкую (0,6% серы, 35-36 градусов API, 0,843-0,848 т/куб.м), сорта Сокол и Витязь, добываемые на Сахалине, а также отгружает небольшое количество CPC Blend с терминала Каспийского трубопроводного консорциума. Нефть Восточной Сибири, которая будет поставляться по системе ВСТО, также станет отдельным сортом, название которого ещё не утверждено.