Нетрадиционные углеводородные источники: новые технологии их разработки. Монография

Крейнин Е.В.

Возрастное ограничение: 0+ Жанр: Наука Издательство: Проспект Дата размещения: 15.09.2015 ISBN: 9785392195060 Язык: Объем текста: 168 стр. Формат: epub

Оглавление

Предисловие

Глава 1. Метан угольных месторождений

Глава 2. Сланцевые месторождения. Сланцевый газ

Глава 3. Природные газовые гидраты

Глава 4. Плотные песчаники

Глава 5. Тяжелые нефти

Глава 6. Получение синтетических углеводородов из угля при его подземной газификации

Заключение

Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу

Глава 2.
СЛАНЦЕВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ. СЛАНЦЕВЫЙ ГАЗ

2.1. Состояние проблемы

На территории бывшего СССР в середине двадцатого века были выполнены первые попытки разработки залежей горючих сланцев. Горючие сланцы Эстонии и Ленинградской области, залегающие на глубинах до 50–60 м, извлекались в основном карьерным или шахтным способом и термически перерабатывались в специальных наземных аппаратах. Основными продуктами были низкокалорийный горючий газ, который использовали, как правило, в теплоэнергетических установках, и жидкая углеводородная фракция [48, 49]. Углеводородная фракция является продуктом термической обработки органической части горючих сланцев, называемой керогеном, и ее содержание может достигать 40–50% от всей массы сланца. Выход широкой углеводородной фракции из керогена приближается к 80–85%, при этом в ней велика доля тяжелых углеводородов. Сегодня жидкую фракцию керогена сланцев часто называют «сланцевой нефтью», что не совсем объективно. Общим между традиционной нефтью и сланцевой нефтью является то, что обе служат исходным сырьем для глубокой переработки (перегонки) с получением широкой гаммы углеводородов, в том числе бензиновой фракции.

Первые попытки подземной (бесшахтной) переработки эстонских горючих сланцев, залегающих на глубине 50–60 м, были выполнены в начале пятидесятых годов двадцатого века учеными Института горючих ископаемых. Огневая обработка залежи сланцев оказалась вполне успешной, однако, вследствие ее малой глубины, обеспечить герметичность подземного генератора (даже при использовании дымососов на продуктоотводящих скважинах) не удалось [50].

Последние 8–10 лет мировая энергетика переживает период «сланцевой революции»: нарастающими темпами повышается добыча природного газа из сланцевых глинистых пород [51].

Сегодня вклад сланцевого газа в общее потребление природного газа в США превышает 200 млрд м3/год, что составляет 30% от общего потребления газового топлива. Более того, к 2035 г. США планируют увеличить его долю до 50%. Естественно, такие темпы прироста добычи сланцевого газа в США не могут не сказаться на мировой экспортно-импортной политике, прежде всего, в Российской Федерации и Катаре – основных мировых экспортерах природного газа [52].

В Российской Федерации сланцевая газовая проблема пережила этапы от «биржевого сланцевого пузыря», который лопнет в ближайшее время, до указания президента Российской Федерации «срочно и серьезно заняться проблемой». Отсюда массовое появление многочисленных публикаций в средствах массовой информации и научно-инженерной литературе, которые посвящены сланцевой проблеме. Добычей сланцевого газа и нефти начали активно заниматься в Китае, Израиле, Польше и других странах [52–54].

2.2. Горючие сланцы

В соответствии с данными, представленными в табл. 1, мировые ресурсы горючих сланцев, залегающих на глубине 300–400 м, оцениваются величиной 650 млрд т. В границах бывшего СССР основные запасы таких сланцев сосредоточены в Эстонии, Ленинградской области и Поволжье. В остальном мире основные ресурсы горючих сланцев сосредоточены в США, Бразилии и Китае. В последние годы обнаружены большие запасы горючих сланцев на прибрежных территориях Израиля.

Горючие сланцы – это однородные породы тонкослойной структуры. В сланцах различают минеральную (акаустобиолиты) и органическую (каустобиолиты) части. Органическая часть горючих сланцев (кероген) может быть гумусовой и сапропелитовой.

В ОАО «Газпром промгаз» разработаны новые технические решения подземной газификации и отгонки керогена горючих сланцев, использующие различные элементы технологии подземной газификации угля. Эти технические решения – гораздо эффективнее тех, которые испытывают сегодня в мире. Например, в Израиле испытывают технологию, в которой в одних вертикальных скважинах осуществляют электрический нагрев сланцевой залежи, а из других извлекают кероген. Энергетическая затратность и малая эффективность этой технологии очевидны.

2.2.1. Подземная газификация горючих сланцев

Известно техническое решение по подземной разработке горючих эстонских сланцев методом их подземной газификации с помощью серии вертикальных скважин [50]. Оно было реализовано на глубине 10 м с помощью многочисленных коротких вертикальных скважин. Для предотвращения утечек парогазовой продукции продуктоотводящие скважины были оборудованы дымососами. Такая технология неприменима для масштабной переработки глубокозалегающих горючих сланцев, прежде всего, из-за неизбежных экологических загрязнений и больших капитальных затрат на бурение большого количества вертикальных скважин, находящихся в зоне сдвижения вышележащего горного массива.

Необходима новая промышленная технология подземной газификации сланцевой массы, которая будет отличаться низкими капитальными и эксплуатационными затратами и учитывать все особенности термической переработки горючих сланцев.

Рассмотрим основные этапы реализации предлагаемого способа скважинной термической переработки горючих сланцев (рис. 18).

Рис. 18 – Схема модуля подземного газогенератора: 1 – продуктоотводящая скважина; 2 – дутьевая скважина; 3 – породная часть скважины; 4 – часть скважины по сланцу; 5, 6 – поперечная скважина; 7 – вертикальная розжиговая скважина; 8 – точки переноса подвода дутья; 9 – линии выгазования сланцевой залежи

На пласт горючего сланца бурят две продуктоотводящих скважины 1 и между ними – одну дутьевую 2. Каждая из этих скважин состоит из обсаженной 3, пройденной по породам с земной поверхности до сланцевого пласта, и необсаженной 4, пройденной по пласту сланца, преимущественно по нижней его пачке. На предполагаемом горизонте первоначального розжига бурится поперечная скважина, состоящая из обсаженной 5 и сланцевой 6 частей.

Наука Крейнин Е.В. Нетрадиционные углеводородные источники: новые технологии их разработки. Монография

Наука Крейнин Е.В. Нетрадиционные углеводородные источники: новые технологии их разработки. Монография

Современные тенденции развития мировой энергетики направлены на вовлечение в топливно-энергетический баланс нетрадиционных углеводородных источников: метансланцевых, угольных и газогидратных месторождений, а также высоковязкие нефти и битумы, извлечение которых пока проблематично.<br> В монографии изложены инженерные и научные основы разработки нетрадиционных трудноизвлекаемых углеводородных источников, добыча которых стала приоритетной задачей современного мирового топливно-энергетического комплекса. Предлагаемые технические решения подтверждены многочисленными патентами Российской Федерации.<br> Особый интерес представляет перспектива производства синтетических углеводородов (жидких и газообразных) из угля при его подземной газификации.<br> Практическая реализация разработанных технологий позволит существенно расширить ресурсную базу экологически чистых органических топлив. <br><br> <h3><a href="https://litgid.com/read/netraditsionnye_uglevodorodnye_istochniki_novye_tekhnologii_ikh_razrabotki_monografiya/page-1.php">Читать фрагмент...</a></h3>

Внимание! Авторские права на книгу "Нетрадиционные углеводородные источники: новые технологии их разработки. Монография" (Крейнин Е.В.) охраняются законодательством!