Что такое горючие сланцы? Свойства, добыча и применение горючих сланцев

В Саратовской области взялись за добычу сланцевой нефти. Ее получают путем переработки горной породы. Камни именуют горючими сланцами. Кто-то представляет пылающие тапки из резины.

Нефтяники же представляют породу со слоистым строением и способностью к возгоранию. Отсюда, собственно, и название. Осталось выяснить, как из камня получают нефть. Для начала определимся с понятием горючих сланцев.

Что такое горючие сланцы?

Горючие сланцы состоят из сапропеля. Понятие образовано от 2-ух греческих слов. «Сапрос» переводится как «гнилой», а «пилос» как «ил». Соответственно, горючий сланец – ископаемое с органической основой.

Это одноклеточные существа и водоросли, погибшие и упавшие на дно водоемов. Смешавшись с земляно-песчаной взвесью, они перегнивали и утрамбовывались миллионы лет. Итогом стали сапропелевые угли. Это второе имя горючих сланцев.

Сапропель – научное название гнилостного ила. Эту массу видело большинство. Помните, насколько мелкие частицы в иле? Так вот, запасы горючих сланцев отличаются тонкозернистой структурой.

Частицы в породе не превышают 0,01 миллиметра в диаметре. По сути, сланцы напоминают мергель. Это порода на 70% состоит из карбоната, а на 30% из глины.

Пропитка камня битуминозная, то есть смолистая. В общем, горючие сланцы – горная порода, насыщенная углеродом, являющимся частью живых тканей. Много в камне и водорода, в частности, летучего сероводорода. На летучие субстанции, кстати, приходятся 30-70% массы сланцев.

Наличие в сланцах углеродистой массы позволяет извлекать ее. Получается нефть. Ее добыча экономически выгодна в регионах с широким распространением породы. Саратовская область из таких.

Под регионом простирается Волжский бассейн сланцев. Объем нефти в нем равен 40-ка миллиардам тонн. Это притом, что мергелиевые сланцы – редкость. О штучных точках их дислокации расскажем в отдельной главе.

У большинства сланцев каштановый цвет. Это и пластинчатая структура делают свойства горючих сланцев негодными для декоративно-прикладных нужд. Камень мягок и невзрачен. На украшения с таким нет спроса.

К тому же, изделия с открытым сланцем небезопасны. Порода загорается от спички. Пламя коптит. Запах при горении ископаемого битумный, напоминает жженую резину. Энергетики терпят сие ради теплотворности 2 500-3 700 килокалорий на килограмм породы.

Для сравнения, даже у низкопробного бурого угля показатель равен минимум 5 500 килокалорий. В общем, использование горючих сланцев в роли топлива оправдано, как правило, в небольших цехах и частных подворьях.

Переработка горючего сланца в печи дает около 60% золы. Это несгоревшая минеральная составляющая. Еще 15% породы испаряются, поскольку приходятся на воду. Получается, источников энергии в камне лишь 20-30%.

Геологи расширяют рамки от 15-ти до 40%. Эти цифры, собственно, определяют принадлежность камней к горючим сланцам. В остальном, они могут быть глинистыми, карбонатными или кремнистыми.

Точной формулы нет. Некоторые геологи включают в виды горючих сланцев породы лишь с 5% воспламеняющихся компонентов. Кстати, компоненты эти именуют керогенами.

Месторождения и добыча горючих сланцев 

В мире залежей горючих сланцев насчитывают около 550-ти. Примерно половина из них расположена в США. Не зря о сланцевой нефти впервые заговорили именно в Америке.

За счет сланцев она обогнала по объему добычи углеводородов Россию. Горючие сланцы в США позволили начать экспортировать топливо и снизить ценник на него внутри страны.

Месторождение горючих сланцев есть в штате Юта. Десятки залежей разведаны в Колорадо и Вайоминге. Все разрабатываются. При этом, запасы породы в Штатах меньше, чем разведанные в России.

Но, на отечественных просторах к переработке горючих сланцев лишь подступаются. Бизнесмены Саратовской области – первопроходцы, начали работу в 2014-ом году.

Предприятие создано опытным добытчиком углеводородов. В узких кругах имя Валерия Илясова известно. Промышленники не сомневаются, раз Илясов видит перспективы переработки сланцев, значит, они есть.

Предположения нефтедобытчика из Саратовкой области оправдываются уже 2 года. За счет новых технологий и аппаратуры себестоимость добычи нефти из сланцев удалось снизить до 20-ти долларов за бочку.

Теперь, углеводороды из мергеля – ценовые конкуренты обычных. В общем, многие считают, что за сланцевой нефтью будущее. Если так, в России есть несколько «тузов». 

Удержать статус нефтяной державы поможет, к примеру, разработка горючих сланцев Сибири. Месторождения именуются Ачимовской и Баженоской свитами. Обе залежи базируются на западе Сибири.

Общие запасы российских сланцев – 75 миллиардов баррелей. Для сравнения, в США 58 миллиардов. На третьем месте по запасам горючей породы – КНР. В недрах Китая сокрыты 32 миллиарда баррелей сланцевой нефти.

Добыча горючих сланцев ведется и в Аргентине. Там разведанные запасы породы, точнее нефтепродуктов в ней, составляют 27 миллиардов баррелей. На 1 миллиард меньше в Ливии.

Вот, собственно, 5-ка стран, на которые приходится основная масса месторождений горючих сланцев. Общие же запасы нефти оценены в 650 триллионов тонн. Что не перечислено?

Многое, к примеру, отложения Таджикистана. Там находят горючие сланцы времен Палеогена. Это одна из геологических эр земли. Немало сланцевой нефти и в Бразилии.

Добытчики горючих сланцев, как правило, делят их на две фракции. В одной куски не превышают в диаметре  до 25-ти миллиметров. Их называют энергетическими, собственно, пускают на выработку энергии.

Фракцию от 25-ти до 125-ти миллиметров именуют технической. Из недр оба класса извлекают либо шахтным методом, либо установками прямого и обратного бурения.

Последняя приобретена нефтедобытчиками Саратовской области. Крупные залежи сланцев на западе России имеются, кстати, и под Санкт-Петербургом. Там применяют ту же технологию бурения.

Виды горючих сланцев

Горючие сланцы делятся по содержанию в них керогена и его качеству. В первосортной с точки зрения добычи нефти породе горючих веществ почти половина. Однако, там, где добывают горючие сланцы, рассматривают керогены под микроскопом.

Тонкозернистые частицы органики, плотно связанные с глиной считают средними по качеству. Лучше, если керогены будут крупными и отделенными от минеральной составляющей.

Что же касается процентов, углерода в керогенах сланцев бывает от 67 до 80%. Предпочтителен последний вариант. Примеси азота и кислорода не нужны вовсе, но неизбежны.

Азота, как правило, около 1%,. Кислорода в горючих сланцах бывает от 9-ти до 17-ти процентов. Если планируется добывать из породы нефть, примеси предварительно удаляют.

Рассмотрение керогенов под микроскопом дает, так же, понимание происхождения сланцев. Так, в породе, добываемой в Шотландии, видны остатки морских водорослей.

Соответственно, сланцы начинали формироваться в соленой воде. В американских пластах формации «Грин-Ривер» просматриваются останки пресноводных растений и микроорганизмов.

Сланцы, образовавшиеся на мелководье, в основном, темные, почти черные. В таких породах органическое вещество организовано. Проще говоря, оно может единой прослойкой в камне. В породе, образовывавшейся на средних глубинах органика, как правило, рассредоточена. Сами же сланцы 2-го типа бурые, а порой, даже желтые.

Применение горючих сланцев

В России 80% применения горючих сланцев связано с электростанциями. Сырье просто сжигают, ориентируясь на дешевизну. Нефть и газ добывают лишь из 20% залежей. Извлечение классическим способом нерентабельно.

Пользуются технологией, придуманной американцем Джорджем Митчеллом. Вместо вертикального бурения он предложил наклонное, причем, совместив его с фрекингом.

Так называют разрыв пластов горючего сланца. Торф и прочие углеродные составляющие стекаются в образовавшийся резервуар. Уточним принцип его образования. До нефтеносного слоя бурят вертикально.

Достигнув углеводородов, скважину ведут уже вдоль горизонта. Остается загнать в нее под давлением смесь из воды, песка и химических реагентов. Они разрывают пласты породы.

Желательно максимальное число трещин. Из них, словно из ран, начинают сочиться углеводороды. Они стекаются в скважину. Остается выкачать нефть с газом и очистить их от примесей.

Фрекинг вызывает вопросы у экологов. Из химикатов в скважины загоняют почти 700 наименований, большинство из которых опасны для природы и, в частности, человека.

В смеси для разрыва пластов горючих сланцев есть и канцерогены, и мутагены и позиции, поражающие эндокринную систему, и вещества, которые организм не в силах вывести.

Стоит предположить, что с подземными водами смеси для фрекинга постепенно просочатся в почву, а значит, и растения. Из них в животных. В общем, экология под угрозой.

Однако, применение горючих сланцев, пока, нет. За неимением альтернативы, особенно в регионах бедных обычно нефтью, сильные мира сего готовы разрабатывать месторождения сланца.

Попутно топливу, из него добывают смолы. Они нужны и в химической промышленности, и в строительстве. В общем, заявления «Гринписа», пока, оставляют без внимания.

В «Гринписе», кстати, подняли еще один вопрос. Он тоже касается фрекинга, но уже не химикатов, а воды. На разрывы сланцевых пластов уходит масса пресной влаги, которой в мире нехватка.

В Азии и Африки, к примеру, уже введены ограничения на потребление воды. Несколько лет об этом поговаривают и в американском штате Калифорния, а тут колоссальные объемы пресной воды «коту под хвост», точнее земле. В общем, как любой вопрос, применение горючих сланцев «тянет» за собой как плюсы, так и минусы.