Датско-норвежский проект, направленный на строительство самого большого и мощного в мире парома на водородном топливе, подал заявку на финансирование ЕС. Планируется, что к 2027 году будет запущена линия Копенгаген-Осло.

Несколько судоходных и энергетических компаний объединились, чтобы построить паром, способный перевозить 1800 пассажиров между двумя скандинавскими столицами. Судно, которое будет называться Europa Seaways,будет работать на водородных топливных элементах с нулевым уровнем выбросов.

Водород будет производиться в Дании с использованием энергии морского ветра, то есть это будет "зеленый водород", а не серый или синий, который предполагает использование ископаемого топлива в производственном процессе.

Согласно первоначальным расчетам проекта, паром позволит избежать 64 000 тонн выбросов CO2 в год, а также убрать с дороги более 13 000 легковых автомобилей. Europa Seaways также сможет перевозить транспортные средства, либо 380 легковых автомобилей, либо 120 грузовиков, примерно за 48 часов туда и обратно. Для достижения этой цели он будет питаться от 23-мегаваттного топливного элемента, который затмит все существующие двигательные установки.“Крупнейшие системы топливных элементов сегодня производят всего 1-5 МВт, и разработка таких крупномасштабных установок топливных элементов для электрического парома является монументальной задачей", - сказал Торбен Карлсен, генеральный директор паромной фирмы DFDS, которая будет управлять судном.

“Мы можем добиться успеха только в партнерстве с компаниями, которые вместе могут собрать лучшие мировые знания в области проектирования, утверждения, строительства, финансирования и эксплуатации инновационных судов”, - добавил он.

DFDS настаивала в своем заявлении, что, поскольку таких судов еще не существует, потребуются государственные деньги, чтобы спустить корабль на воду. Проект подал заявку на поддержку со стороны инновационного фонда ЕС в размере 10 миллиардов евро.

Для справки: Создание двух морских паромов «MV Stena Hollandica» и «MV Stena Britannica» обошлось в 1 миллиард долларов.

ПАТЭС Академик Ломоносов - приблизительно 450 млн. евро.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Горение_водорода 

Зелёные бесы...

https://www.euractiv.com/section/shipping/news/denmark-and-n...

Часть 1: Легко ли добыть нефть. Битум - это не только сырье для производства асфальта, но и ценный альтернативный энергоноситель. Часть 1

Часть 2: Легко ли добыть нефть. Битум - это не только сырье для производства асфальта, но и ценный альтернативный энергоноситель. Часть 2

Кроме битумных писков, которые можно добывать открытым способом, существует масса месторождений, которые находятся далеко от поверхности земли, поэтому их разработка карьерным способом невозможна. Та применяют шахтный или скважинный метод добычи. Но как и при разработке битумных песков надо приложить немало усилий, чтобы извлечь битум на свет Божий для дальнейшего его использования. Существует несколько способов для уменьшения его вязкости.

Первый способ подходит для высоковязких мальт, которые ещё не потеряли подвижность, но поднять с помощью обычного насоса их очень трудно – слишком большая нагрузка. Для этого применяется циклическая закачка в нефтеносный пласт углекислого газа. Английское название этой технологии Huff & Puff, не смотря на то, что практически она применяться стала в нашей стране компанией РИТЭК (входит в АО «Лукойл»). Она заключается в том, что в пласт циклически закачивается углекислый газ, который смешивается с нефтью и ее вязкость снижается до десяти раз

Но как вы понимаете, этот способ неприменим для уже затвердевшего битума. Поэтому на помощь приходят старые, но эффективные тепловые методы в различных вариациях. В настоящее время доминируют два основных метода теплового воздействия с использованием пара в качестве теплоносителя:

• Циклическая закачка пара;

• Парогравитационный дренаж.

Но надо учитывать, что все эти тепловые методы эффективны только на небольших глубинах, не превышающих 500 метров, т. к. потери на нагревание настолько велики, что пар конденсируется, еще не попав на забой. Но в то же время глубина должна быть достаточной, чтобы не было прорывов пара на поверхность.

Наиболее старым из распространенных в современной практике нефтедобычи методов извлечения тяжелых нефтей является метод циклической закачки пара. Технология подразумевает чередование циклов стимуляции призабойной зоны пласта горячим паром и добычи нефти. Продолжительность таких циклов может исчисляться месяцами.

Схема разработки месторождения методом циклической

закачки пара

Сначала с помощью парогенераторов создают перегретый пар, который закачивают в пласт определенное время, достаточное для прогрева определенного объема нефтеносной мощи И затем выкачивают разогретый битум, который, как и всякое аморфное вещество, меняет свою вязкость при нагреве.

Данный метод отличается сравнительной технологической простотой и нетребовательностью к характеристикам пласта. При этом использование одной вертикальной скважины означает небольшой охват пласта прогревом и, соответственно, невысокий коэффициент извлечения на уровне 15-25 %. Дополнительным недостатком является цикличность процесса, что, по сути, означает продолжительный простой в добыче в 1 и 2 фазы цикла.

Парогравитационный дренаж, или SAGD (Steam-Assisted Gravity Drainage) представляет собой дальнейшее развитие технологии циклической закачки пара. SAGD подразумевает бурение двух горизонтальных скважин, расположенных параллельно, в среднем в 5 метрах друг от друга.

Схема разработки месторождения методом парогравитационного дренажа

Верхняя используется для нагнетания пара в пласт и создания высокотемпературной паровой камеры, нижняя для добычи разогретой смеси нефти и воды.

Разработка технологии SAGD позволила преодолеть основные недостатки метода циклической закачки пара, сделав добычу постоянной после стадии предварительного прогрева и доведя коэффициент нефтеизвлечения до значительных 40-60 %.

Для эффективного применения SAGD существуют определенные требования к структуре пласта. В частности, пласт должен иметь достаточно большую мощность и быть однородным на протяжении горизонтального участка длиной несколько сотен метров.

Не смотря на страшную иностранную аббревиатуру, эта технология разрабатывалась одновременно канадскими и нашими нефтяниками и сейчас применяется на экспериментальных скважинах в Татарстане. Например, на Ашальчинском месторождении так работает 18 скважин, средний дебит составляет порядка 20 тонн в сутки, что в 8-10 раз больше, чем вертикальные скважины на этом же месторождении, но вертикальные и работающие по методу циклической закачки пара.

Следующий метод – это внутрипластовое горение. Честно говоря, никогда не слышал про практическое применение этого способа. Может он существует только на бумаге, но так как мы рассматриваем различные методы добычи битумов и сверхвязких нефтей, не могу не упомянуть его.

Схема разработки месторождения тяжелой или сверхтяжелой нефти, нефтяного

битума методом внутрипластового горения

Технология основана на инициации и поддержании процессов горения углеводородов внутри пласта при помощи закачки окислителя (воздух, кислород). Процессы горения обеспечивают разогрев пласта, крекинг тяжелых фракций, повышение внутрипластового давления и подвижности нефти. При этом считается, что такой способ затронет только самые тяжелые фракции нефти, по сути коксовый остаток, а все ценное тепленьким поднимется наружу.

И последний метод – CHOPS , метод холодной добычи тяжелой нефти с песком (Cold Heavy Oil Production with Sand, CHOPS).

Этот метод нельзя однозначно классифицировать как внутрипластовый, или внепластовый, поскольку добыча хоть и ведется внутри пласта, поступающая на поверхность смесь нефтяного сырья и песка нуждается в разделении, аналогично продукции карьерной разработки.

При традиционной добыче попадание песка и фрагментов нефтесодержащей породы в скважинную жидкость крайне нежелательно, поскольку приводит к абразивному повреждению эксплуатационных труб и механизмов, появлению песчаных пробок, которые забивают проход труб. Однако, при разработке месторождений тяжелых нефтей было сделано интересное наблюдение, что извлечение связанного с нефтью песка позволяет дольше поддерживать высокие уровни добычи и достигать сравнительно высоких коэффициентов извлечения нефти.

Развитие и внедрение насосов и труб, устойчивых к механическим повреждениям и позволяющих беспрепятственно перекачивать многофазные смеси в 1980-х и 1990-х годах сняло основное технологическое ограничение для этого метода добычи.

Схема разработки месторождения тяжелой нефти, или нефтяного битума методом

CHOPS

Этот метод заключается в намеренном создании в рыхлом битумном песке чети трещин, червоточин, размывов с помощью закачки воды под давлением, а затем его подъем с помощью насосов.

Из всех технологий разработки месторождений тяжелых нефтей, CHOPS является наименее энерго- и трудоемкой, при удовлетворительном коэффициенте извлечения нефти на уровне 10-20 %. Воздействие на окружающую среду значительно ниже, чем у карьерных методов, отсутствует необходимость в тепле, присущая методам теплового воздействия, можно вести разработку на гораздо больших глубинах (порядка 800 метров).

Но этот метод имеет и большие ограничения. В качестве скелета пласта должен быть рыхлый песчаник, т. к. другую породу разрушить весьма проблематично. И добыть таким способом можно только высоковязкую нефть, твердый битум просто останется под землей.

После того, как мы добыли битум, возникает вопрос – а что с ним можно сделать. Ну, во-первых, его можно использовать традиционно – для создания асфальта, строительных кровельных материалов, битумных мастик и тд.

Но ведь битум, в контексте этих статей, выступает не как сырье доя строительной промышленности, а энергоноситель. Поэтому первое, что приходит в голову – сжечь. Естественно не в машине, а вот на тепловой электростанции. Ведь все видели, как он горит, когда делают кровельные работы. Только коптит, но горит хорошо.

Но тут тоже, как говорят в Крыму дочери некоторых офицеров, не все так однозначно. Во-первых, как его жечь. Ведь на холоде он твердый, а в жаре плавится. Кинуть его в топку как уголек – не получится, стечет с колосников. Только если предварительно расплавить и сжечь распыляя, как мазут в ТЭЦ. Только затратится энергия на его расплавление, да еще и битум не обладает высокой теплотворной способностью, а чтобы максимально его жечь надо создать интенсивную подачу кислорода, иначе коптит похлеще угля. А если учесть современный тренд энергетики на экологичность (зачастую вопреки экономическому и здравому смыслу), то сомнительно его применение в этом качестве. По крайней мере я ни разу не слышал про ТЭЦ на битуме.

Остается только одно – переработать его в синтетическое топливо (нефть). Для этого на помощь придет старый добрый и ламповый процесс Фишера-Тропша (Легко ли добыть нефть. Трудно быть Богом. Часть-3). Только вот из 4 тонн битума получается всего 1 баррель нефти. 4 тонн= 1 бочка нефти. Такая вот математика.

Всем, кто прочитал до конца – спасибо. Бонус - видео про добычу тяжелой нефти в России

В планах написать про геологию пласта, освоение скважин, сбор, учет и подготовку нефти и газа, а также про КРС (ремонтные работы). Кому интересно – подписывайтесь. Правда я уезжаю на вахту, но постараюсь писать в свободное время

Источники материала для написания статьи:

1. SPE International PetroWiki. [Электронный ресурс] Энциклопедия сообщества инженеров-нефтяников - https://petrowiki.org/Cold_heavy_oil_production_with_sand

2. Призабойная зона [Электронный ресурс] Горная энциклопедия: http://news-mining.ru/analitika/21343_prizaboynaya-zona/

3. Разработка залежей тяжелых нефтей и природных битумов [Электронный ресурс]Портал «Все о нефти». http://vseonefti.ru/upstream/sagd.html

4. Seeking Alpha Oil&Gas Investor Showcase 2013 [Электронный ресурс] Сайт Seeking alpha

5. Canadian Heavy Oil Association. Recovery Process - Cold Heavy Oil. [Электронный ресурс]Официальный сайт Canadian Heavy Oil Association,  https://www.albertacanada.com/mexico/

documents/P5_Recovery_Processes_-_Cold_Sept_23.pdf

6. Oil sands magazine. From Diluted Bitumen to Synthetic Crude: Upgrading Explained[Электронный ресурс] Журнал Oil sands magazine.: https://www.oilsandsmagazine.com/

Часть 1: Легко ли добыть нефть. Битум - это не только сырье для производства асфальта, но и ценный альтернативный энергоноситель. Часть 1

Теперь давайте рассмотрим, как происходит процесс добычи битума. Проще всего добыть его с поверхности земли, как это имеет место быть с битуминозными песками Канады и Венесуэле. Несмотря на то, что Венесуэла начала разрабатывать их первыми в мире, еще в далеком 1979 году, по размаху сейчас она явно уступает Канаде, у которой куда больше денег на их разработку.

Канадские битумозные пески (tar sands) вышли на поверхность Земли уже в меловом периоде - когда по Земле ещё ходили динозавры. В своём "детстве" они, скорее всего, были обычным песчаником, который содержал в себе достаточно высококачественную нефть. За 60 миллионов лет нефть, конечно, пришла в полную негодность согласно промышленным стандартам, но даже остатки былой роскоши поражают своими размерами.

Они расположены в канадской провинции Альберта, всего там имеется три таких месторождения – крупнейшее в мире Атабаска, а также Пис-Ривер и Колд-Лейк. Общая площадь песков – 141 тысяча квадратных километров, размером с Омскую область. Согласно проведенным геологическим оценкам, месторождение битумозных песков в канадской провинции Альберта содержит около 1,7 трлн. баррелей нефтяного эквивалента. Это примерно в пять раз больше, чем объем нефти крупнейшей в США группы сланцевых месторождений – Баккеновской формации.

Но тут есть одно «но». Сланцевая нефть является все же трудноизвлекаемой, с большим числом примесей, но все же нефтью, которую можно поднять на поверхность обычными насосами, а вот битуминозные пески ими не являются. Поэтому и оценить их запасы как обычную нефть невозможно, поэтому и прибегают к понятию нефтяного эквивалента. Под ним понимается единица энергии, которая выделяется при сжигании одного барреля (158,9873 литра) сырой нефти.

При этом, как и в случае с любой нефтью, надо понимать, что существует разительная разница между оценками запасов и извлекаемым продуктом. Так по расчетам 2014 года говорят только о 177 миллиардах баррелях нефтяного эквивалента, которые можно извлечь, т. е. не более десяти процентов от всех запасов. Если брать аналогию с понятием КИН для жидкой нефти ( Легко ли добыть нефть. Запасы, ресурсы, КИН, методы разработки месторождения и хищническая эксплуатация. Часть 3  ), то он составляет всего 0,1, что очень мало.

При комнатной температуре природные битумы представляют из себя практически твёрдую массу, в случае же канадских месторождений - ещё и перемешанную с песком. Единственным преимуществом канадских песков является то, что некоторая часть из них (около 20%) лежит практически у поверхности. Поэтому добыча осуществляется карьерным способом, что остается после нее можно увидеть по этим картинкам. Впрочем, любые карьерные разработки представляют собой грандиозное, но при этом безрадостное зрелище.

Однако после довольно легкой и малозатратной процедуры добычи и перевозки горной массы начинается куда более сложный процесс переработки. Первое, что надо сделать – отделить битум от песка. Существует несколько способов, но используется наиболее дешевый – термический. Для этого массу битумного песка обрабатывают острым (перегретым) паром. Кстати, это разработка еще советских нефтяников, впервые этот метод был применен на Ярегском месторождении в Коми, где, правда, добывают высоковязкую нефть шахтным способом.

При этом, полностью отделить битум от песка практически невозможно даже при нынешнем высоком уровне технологии, в силу чего вокруг карьеров вырастают ещё более масштабные отстойники битумозного шлама - смеси остатков битума, песка и загрязнённой воды. При этом организовать полностью замкнутый по воде производственный цикл не получается - приходится практически всю воду сбрасывать в шламоотстойники, которые сейчас уже занимают площадь более 50 км2.

Этот процесс приводит к тому, что на 1 баррель синтетической нефти производителям приходится тратить от 2,5 до 4 баррелей свежей воды и, попутно, при росте производительности, увеличивать площади отстойников, чтобы хоть как-то обеспечивать использование воды в замкнутом цикле.

Космическая съемка одной из разработок битумного песка около городка Форт-Мюррей

Кстати, это роднит добычу битумов со сланцевой нефтью, потому что для этого нужно колоссальное количество нефти. Ведь сланцевая нефть тоже много имеется где, но вот добыть ее в степях той же Украины и внутреннего Китая весьма проблематично по причине ее дефицита. Это вам не Россия, США или Канада с огромными запасами водных ресурсов. Благо для этого требуется по сути любая вода (у нас ее набирают из рек, озер и даже болот, точнее заболоченных озер). Но во многих странах и это дефицит.

Правда в добыче битумов часть есть один дополнительный бонус. Дело в том, что, как правило, битумы имеют большое количество примесей, обычно это сера, оксид ванадия (V) и никеля. При этом их концентрация зачастую сопоставима с содержанием металлов в природных рудах. Та. например, в битумах Поволжья серы может быть до 7,2%, а ванадия и никеля 2000 г/тн и 100 г/тонну соответственно.  А в оренбургских асфальтитах ванадия и никеля 6500 г/тн и 640 г/тн. соответственно. Поэтому битумы можно использовать не только как источник альтернативных углеводородов, а как поликомпонентное сырье. 

Но этот бонус перекрывается куда большими минусам.  Самая серьёзная проблема битумных песков состоит в низкой энергетической эффективности процесса экстракции и последующей переработки полученного битума

По словам самого производителя, на получение одного барреля синтетической нефти из битума тратится порядка 1,5 гигаджоуля энергии. Примерно половина ее берется из технологических попутных гадов производства, а другая закупается. При этом энергетическая ценность конечного продукта 5,8 гигаджоуля энергии. Путем простого деления можно подсчитать, что EROEI (соотношение полученной энергии к затраченной на ее производство) получения нефти таким способом составляет всего 3,9. Это очень мало, если учесть, что EROEI того же каменного угля в США порядка 80 (!!!). А EROEI нефти по разным подсчетам от 10 до 30.

Не надо быть выдающимся финансистом и энергетиком, чтобы понять, что добывать битум из песков для получения синтетической нефти очень затратно. И если это делается, то только при достаточно высоких ценах на углеводородные энергоносители (40-50 долларов за баррель только позволяет выйти в ноль) и при мощной финансовой поддержке. Но несмотря на это, 2015 году в Канаде из битумных песков извлекали 2,4 миллиона баррелей углеводородов в сутки, что составляет примерно 11,8% суточного потребления в США.

Однако, проблема в большей мере состоит в том, что простые к отработке, открытые залежи песков сейчас уже по большей степени вовлечены в отработку (карьерным способом можно извлечь не больше 20% от общих извлекаемых резервов в 170 млрд. баррелей). Поэтому в дальнейшем Канаде (и не только ей) придется переходить к еще боле затратной и сложной скважинной/шахтной добыче, о которой я напишу в следующей части

При разборе механизма образования нефти я писал, что обязательным условием для накопления нефти и газа является не только наличие нефтематеринской породы, где они синтезируются, но и мощной покрышки из пород-ловушек (покрышек). Они непроницаемы для нефти и газа и благодаря им происходит накопление углеводородов: Легко ли добыть нефть. Откуда есть пошла нефть и газ. Часть-1

Обычно в качестве покрышек выступают массивные глиняные и солевые толщи. Они устойчивы, но так как процесс образования нефти длится миллионы лет, с ними может произойти разные изменения, в том числе и разрушение в ходе геологических процессов

При разрушении ловушки из нее, в первую очередь, улетучивается метан. Молекулы газа маленьких размеров, они легкоподвижные, поэтому вырваться наружу им гораздо легче.

В результате улетучивания метановой газовой шапки происходит снижение пластового давления, в результате чего из нефти начинает выделяться растворенные в нем легкокипящие газообразные углеводороды – этан, пропан, бутан и также улетучиваются. В результате чего пластовое давление падает до давления окружающих пород

Естественно это процессы длительные с точки зрения человеческой жизни – тысячи, десятки тысяч лет, но с точки зрения геологии они протекают практически мгновенно.

Затем в дело берутся кислород и… бактерии. Как правило такие месторождения находятся довольно близко к земле, при нарушении ловушки в него попадает кислород и бактерии с поверхности. Кислород окисляет нефть, а немногочисленные бактерии начинают ее «есть». Нельзя сказать, что нефть для них является основной "пищей», но многие ей совсем не брезгуют. В результате этого происходит два процесса – медленный химический распад и гораздо более быстрый биологический. При этом и химический, и биологический распад затрагивают в первую очередь лёгкие фракции нефти – битум, концентрат тяжелых фракций, слабо поддаётся влиянию как кислорода, так и бактерий с их ферментами. Результатом такой многомиллионной разрушительной эпопеи является обычно месторождение нефти, практически полностью состоящее из битума.

Сначала из нефти образуется т. н. мальта – густая высоковязкая нефть, которая не менее, чем на 35% состоит из асфальто-смолистых соединений. Затем из нее образуется битум. Я думаю, что все его видели, особенно дети советского поколения, которые часто жевали его как жвачку. Хотя это чаще был не битум, а гудрон. По сути своей он является тем же самым битумом, только битум имеет природное происхождение, а гудрон является остатком перегонки нефти.

Битумов на земле много, не просто много, а очень-очень много. По разным подсчетам запасы их достигают от нескольких сотен миллиардов тонн, до триллиона и более тонн. При этом они широко разбросаны по странам мира, больше всего их в т. н. битуминозных песках, которые в колоссальных количествах расположены в канадской провинции Альберта и долине реки Ориноко в Венесуэле.

Однако не только Канада и Венесуэла богата ими. В России есть не менее интересные структуры, например Тунгусский бассейн по предварительным оценкам может содержать не менее 51 миллиарда баррелей нефтяного эквивалента.

Вот какой ты битумный песок

Битумные месторождения бывают трех типов: пластовые, жильные и штокверковые. Пластовые представляют собой расположенные близко к земле пласты, во время генезиса которых были нарушены покрышки. Битуминозные пески – это и есть месторождения пластового типа.

Жильные и штокверковые расположены по путям вертикальной миграции углеводородов по местам нарушения пород-покрышек. В отличии от пластовых месторождений, они представляют собой чистый битум, а не его смесь с окружающими породами. Наибольшие крупные жильные тела расположены в Турции.

Часть битума образованы в местах прорыва на поверхность нефтей, в результате чего образованы т. н. асфальтовые озера. Наиболее известно расположенное в экзотической стране Тринидат и Тобаго асфальтное озеро Пич-Лейк. Но и в нашей стране имеется аналогичное, только меньших масштабов – Охинское на Сахалине.

Долгое время считалось, что в России наибольшими запасами битумов обладает хорошо изученный в геологическом строении Татарстан. Собственно, там давно уже ведется добыча битума, наиболее серьёзные объемы добывают на Ашальчинском и Мордово-Кармальсом месторождении.

Но затем были обнаружены гигантские запасы на севере Сибири, на Оленкском и Силигир-Мархинском поле. Общие прогнозные запасы у них составляют не менее 5 миллиардов тонн, это, меньше, чем в Татарстане (прогнозные запасы около 10 млрд. тонн), но и изучена эта территория гораздо меньше, чем Татарстан, да и Поволжье в целом.

В следующей части будет описана технология добычи битума и перспективы использования его как альтернативного энергоносителя. Кому интересно – подписывайтесь и ждите продолжения, а также новые темы по добыче нефти и газа

Источники для написания статьи:

http://vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/vgn-4-20...

http://www.kstu.ru/servlet/contentblob?id=206055

https://cyberleninka.ru/article/n/mehanizm-termicheskogo-raz...

https://cyberleninka.ru/article/n/prirodnye-bitumy-unikalnoe...

http://www.ngtp.ru/rub/9/10.pdf

https://www.eriras.ru/files/unconventional_oil_2019.pdf

https://cyberleninka.ru/article/n/prirodnye-bitumy-vostochno...

https://cyberleninka.ru/article/v/bituminoznye-peski-v-sibir...