Тема 3.1.Добыча тяжелой нефти и битумов.

Высокие цены на углеводородное сырье делают рентабельными практически любые проекты по его добыче. Ведущие нефтедобывающие компании рассматривают как сратегический резерв тяжелые сорта нефти и битумы. Мировые геологические запасы тяжелых углеводородов всех категорий оцениваются в 4,7 трлн баррелей нефтяного эквивалента. Из них 1,0 трлн баррелей являются извлекаемыми, что примерно равно мировым ресурсам обычных сортов нефти.

Тяжелая нефть и природные битумы представляют собой продукты выветривания нефти или разложившиеся флюиды. К природным битумам относятся мальты, асфальты, киры, кериты и другие разновидности, представляющие собой разные стадии разрушения нефти. Основные стадии преобразования нефти примерно такие. Легкая малосмолистая нефть в отсутствие свободного кислорода через процессы микробного окисления превращается в тяжелую нефть, богатую смолоасфалтеновыми веществами. Вследствие последующего излиянияэтой нефти на поверхность или доступа водыбиохимическое окисление дополняется химическим окислением и физическим выветриванием. В результате нефть утрачивает свой определяющий признак-преимущественно углеводородный состав. Таким образом, нефть превращается в вязкую или твердую мальту. Продуктом дальнейшего преобразования мальт за счет окисления масел и конденсации смол являются асфальты.

Ряд «мальты-асфальты» составляют подавляющую массу первичных продуктов преобразования нефти. Существуют пластовые залежи , которые образовались в местах залегания первичной нефти. Существуют покровные залежи, образовавшиеся в результате преобразования нефти, излившейся на поверхность. В случае крупных масс излившейся нефти образуются асфальтовые озера.

В основу классификации тяжелых сортов нефти положена вязкость.Вязкость тяжелых сортов категории «А» колеблется в пределах от 10 до 100 сП, а сверхтяжелых категории «В»- от 100 до 10⁴ сП. Эти две категории включают все так называемые подвижные сорта нефти, разработку которых можно вести без дополнительного подогрева.

Высоковязкие углеводороды категории «С» являются битумами. В пластовых условиях они представляют собой застывшее вещество, и их добыча ведется термическими методами или методом карьерной разработки. К категории «D» относятся битуминозные пески, приравненные к материнским породам и добываемые либо карьерным способом, либо через скважины методом внутрипластового горения.

Мировая наука считает тяжелую нефть и природный битум основным сырьем ХХ11 в. Примерно половина нефтедобывающих стран наряду с легкими добывает и тяжелые сорта нефти, применяя термические и химические методы повышения нефтеотдачи. Большинство традиционных разновидностей нефти содержит от15до 25% бензиновых фракций, выкипающих до 180^о С. В тяжелой нефти бензиновые фракции отсутствуют.

Самые крупные месторождения тяжелых и сверхтяжелых сортов нефти сосредоточены в рыхлых песках Пояса Ориноко (Венесуэла) и в битуминозных песчаниках провинции Альберта (Канада). Венесуэла заканчивает количественную и международную сертификацию залежей тяжелой и сверхтяжелой нефти в бассейне реки Ориноко. Сейчас здесь добывается около 500 тыс. баррелей нефти в сутки из нефтепесков. Плотность пропитанной природным битумом породы близка к единице.

Благодаря наличию битуминозных песков Канада вышла на второе место в мире по разведанным запасам углеводородов. В настоящее время в этой стране ежесуточно добывается около 2,6 млн баррелей нефти, из которых половина добывается из нефтеносных песков.

В отличие от обычных месторождений нефтеносные песчаникиили выходят на поверхность, или залегают непосредственно под земной поверхностью. Однако, добыча нефти из песчаников обходится значительно дороже получение этого сырья из других источников. Для производства одного барреля тяжелой нефти требуется примерно две тонны нефтеносного песка.

Добыча осуществляется карьерным способом с использованием крупной землеройной и транспортной техники. Автомобили грузоподъемностью до 400 тонн доставляют насыщенные нефтью песчаники на перерабатывающую установку, где они смешиваются с горячей водой и нефть отделяется от песка. Битумная нефть непригодна для переработки на обычных НПЗ. Полученное тяжелое сырье разжижается и перекачивается по нефтепроводу на установку по производству синтетической нефти с добавлением водорода. Далее из этой нефти получают бензиновое и дизельное топливо с низким содержанием серы, ароматических углеводородов и асфальтенов.

Например, провинция Альберта (Канада) располагает глубокими залежами битумов. Для извлечения сырья компания Shell применяет циклическую паростимуляцию, парогравитационный дренаж и другие новейшие технологии. Эти процессы предусматривают закачку пара в грунт, в результате чего вязкость нефти снижается и появляется возможность ее перекачки на поверхность. Компания Chevron является мировым лидером в области внедрения технологий паростимуляции и переработки тяжелой нефти с помощью модифицированной технологии вакуумного гидрокрекинга. Кроме технических сложностей добычи имеются и экологические проблемы. В частности, остро стоит вопрос сокращения выбросов СО₂ при извлечении из недр битумов. Каждая добывающая компания отрабатывает свой арсенал технологий извлечения и переработки тяжелого углеводородного сырья.

Обширны залежи природных битумов в Тимано—Печорском нефтегазоносном бассейне (Россия), в котором битумные скопления расположены на глубинах до 50 м. Уникальным является комплексное Ярегское месторождение тяжелой вязкой нефти и природных битумов.

Мощность нефтенасыщения продуктивного горизонта достигает 12 м, под ним расположен пропитанный нефтью пласт песчаника, содержащий до 11% двуокиси титана. Добыча Ярегской нефти ведется с 1932 года шахтным способом. Применяется паротепловое воздействие на пласт. Нефть в пластовых условиях имеет плотность 0,933 г/см³. В ее составе преобладают нафтеновые (50%) и ароматические (30%) углеводороды. Эта нефть пригодна для производства трансформаторного масла.