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