Материал: НЕТРАДИЦИОННАЯ НЕФТЬ

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ НЕФТЕЙ

ИНЭИ РАН

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ НЕФТЕЙ

В мировой практике существуют определенные разночтения в терминологическом обозначении нетрадиционных нефтей. Поэтому в данной работе с учетом имеющегося опыта [2], [3], [4], [5] сформирована обобщенная классификация нетрадиционных нефтей по ключевым особенностям их залегания и разработки. В целом к нетрадиционным нефтям принято относить запасы нефти, разработка которых традиционными методами неэффективна либо из-за нестандартных условий их залегания (в плотных и низкопроницаемых коллекторах), либо из-за того, что извлекаемые из залежи смеси существенно отличаются по своим фи- зико-химическим характеристикам (в частности по агрегатному состоянию) от традиционных нефтяных смесей, что ограничивает возможность их транспортировки по нефтепроводам и переработки на НПЗ и требует особых способов их подготовки к переработке и транспорту.

Таким образом, можно выделить два признака «нетрадиционности» нефтей (Рисунок 1):

Рисунок 1 – Классификация нетрадиционных нефтей

1. Нетрадиционность по признаку коллектора – когда сравнительно «традиционные» по своему составу нефти, или газовый конденсат залегают в настолько плотных породах, что для их извлечения необходимо существенное повышение трещиноватости породы (разрушение породы), как правило, проводимое методами многостадийного наклоннонаправленного гидроразрыва плата (МГРП). К таким нетрадиционным нефтям относятся широко разрабатываемые на территории Канады и США «сланцевые нефти», названные так из-за того, что залегают в сланцевых породах, которые являются низкопроницаемыми. При этом низкопроницаемыми породами также могут быть песчаники, глинистые известняки и т. д. Таким образом, корректно определять всю совокупность таких нефтей, как «нефти низкопроницаемых коллекторов»;

ИНЭИ РАН

2. Нетрадиционность по признаку характеристик сырья – углеводороды высокой плотности и вязкости, требующие термического, химического, или электролитического воздействия на нефтематеринскую породу для извлечения жидких фракций. К таким углеводородам относятся нефтяные пески Канады, сверхтяжелая нефть пояса Ориноко (Венесуэла), синтетические нефти, получаемые посредством переработки керогенсодержащего сланца.

Рассмотрим каждый из видов нетрадиционных нефтей более подробно:

•Нефти и газовый конденсат низкопроницаемых (плотных) пород (кол-

лекторов) (Light Tight Oil, LTO)

Нефти, залегающие в низкопроницаемых коллекторах. Одним из подвидов является «сланцевая» нефть, - легкая нефть, производимая из низкопроницаемых сланцевых коллекторов. Эта нефть по своему составу и свойствам близка к эталонным сортам Brent и WTI – легкая

инизкосернистая. При этом обширные ресурсы этого сырья долгое время считались не доступными к рентабельному извлечению из-за особенностей содержащих их пород: крайне низкой проницаемости (на один-три порядка ниже, чем в традиционных месторождениях) [3]

игидродинамической разобщенности залежей. Только внедрение современных достижений в технологиях гидроразрыва пласта и наклон- но-направленного бурения позволило выйти на крупномасштабную коммерческую добычу. В данную категорию также входят конденсат и ШФЛУ, получаемые в качестве побочных продуктов разработки жирного газа низкопроницаемых коллекторов. В дальнейшем в работе будет использоваться термин «нефти низкопроницаемых коллекторов» и аббревиатура LTO для нефтей этой категории.

•Тяжелые и сверхтяжелые нефти (Heavy oil, extra-heavy oil)

Относятсякнефтяномусырью,классифицируемомукак«нетрадиционное» по признаку характеристик сырья (отличаются от традиционных нефтей по своим физико-химическим свойствам). Согласно принятой в 1987 г. на XII Мировом нефтяном конгрессе в Хьюстоне (США) классификации [2], к таким нефтям относятся: нефти с плотностью 920-1000 кг/м3 (тяжелые) и нефти плотностью более 1000 кг/м3 при вязкости менее 10 000 мПа·с (сверхтяжелые).

Наиболее распространенным в экспертной среде является представление о тяжелых нефтях, как о «деградировавшей» нефти. Под деградацией, в данном случае, подразумевается постепенная потеря нефтью светлых фракций в результате биоразложения и/или их миграции в связи с нарушением герметизации коллекторов [6], [7], [8]. Продуктом этих процессов становятся смеси углеводородов высокой вязкости и плотности с большим содержанием смол и асфальтенов, а, в случае природных битумов, и кислых соединений.

В отличие от нефтей низкопроницаемых коллекторов, тяжелые нефти и природные битумы давно изучены и широко распространены, их мировые технически извлекаемые запасы по разным оценкам составляют порядка 150 млрд т [8], однако рентабельность извлечения ограничена невысокой ценностью сырья - тяжелого, вязкого, зачастую с высоким содержанием соединений серы и тяжелых металлов. В натуральном виде такие нефти зачастую крайне сложны в транспортировке и переработке и требуют предварительной переработки на промысле (upgrading) или разбавления легким сырьем (газовый конденсат,

ИНЭИ РАН

ШФЛУ). В дальнейшем в работе будет использоваться термин «тяжелые нефти» для нефтей этой категории.

•Природные битумы, битуминозные нефти и нефтяные пески (bitumen, tar sands)

Природные битумы характеризуются еще более высокой вязкостью, нежели тяжелые и сверхтяжелые нефти и извлекаются на поверхность не в виде «пасты», или пластичной жидкости, а в виде сухого материала. Их плотность более 1000 кг/м³ (менее 10 API) при вязкости свыше

10000 мПа·с.

•Синтетические нефти из керогенсодержащих пород (kerogen oil, oil shale)

Категория нетрадиционных нефтей, наиболее значительно отличающихся от традиционных по своим физико-химическим свойствам. Керогены - это природные высокомолекулярные твердые полимерные вещества, диспергированные (рассеянные) в осадочных породах, чаще всего в глинистых сланцах. В связи с этим керогены нередко называют «горючими сланцами» (oil shale), что создает некоторую терминологическую путаницу, поскольку значительная доля разрабатываемой нефти низкопроницаемых пород также содержится в отложениях глинистых сланцев или других плотных коллекторах, откуда и проистекает название «сланцевая нефть». Однако, в то время как LTO по составу и свойствам является аналогом традиционной нефти, кероген в природном виде представляет собой практически твердое вещество, плотно связанное с вмещающей его породой. Это не позволяет ему быть переработанным традиционными способами, но оставляет возможность использовать горючие сланцы в качестве сырья для производства синтетической (керогеновой) нефти посредством пиролиза, гидрирования, или термического растворения [4], [9]. Здесь и далее во избежание терминологической путаницы синтетическая нефть, производимая из нефтяного сланца, будет обозначаться «керогеновой нефтью».

В таблице представлены определения, используемые в настоящем исследовании для понимания классификационных категорий нетрадиционных нефтей и их основные характеристики (Таблица 1).

ИНЭИ РАН

ИНЭИ РАН