Краткое руководство по сланцу

Не потеряйте наш закрытый телеграмм канал ВЭД Логика. Все самое важное по логистике и ВЭД связанной со строительной, карьерной и навесной техникой.

Что такое сланец?

Горючий сланец — это мелкозернистая осадочная порода, состоящая из слоев твердого органического материала, полученного из наземных растений, водорослей, древесных растений, морских существ и других давно вымерших растений и животных. Это уникальное осадочное горное образование становится все более важным энергетическим ресурсом, поскольку глобальный спрос на нефть продолжает расти.

С течением времени это органическое вещество разлагается на нефть и газ, которые можно извлечь путем дистилляции, процесса, разрушающего горные породы. Геологические процессы, в результате которых образуются залежи горючих сланцев, занимают миллионы лет, поскольку органические материалы сжимаются и трансформируются под сильным давлением и теплом в земной коре.

Понимание сланцевого масла

Синтетическую сырую нефть, полученную из сланца с помощью этого процесса, называют сланцевым маслом. Этот нефтепродукт представляет собой альтернативный источник энергии, который в последние десятилетия привлек к себе значительное внимание энергетической отрасли.

Горючий сланец также известен как квасцы, каннельский уголь, водорослевый уголь, битуминозный сланец, газовый уголь и керосиновый сланец. Эти различные названия отражают разнообразные характеристики и составы месторождений сланца по всему миру.

История добычи сланца

Древние Истоки

Добыча сланцевого масла из осадочных пород началась еще в древности. Исторические записи показывают, что горючий сланец использовался для отопления и освещения в нескольких древних цивилизациях, демонстрируя давнюю связь человечества с этой нефтеносной породой.

Развитие в Соединенных Штатах

Сланцевая промышленность получила распространение в Соединенных Штатах в 1850-х годах, когда первые пионеры осознали потенциал этих осадочных горных пород. Однако он не получил развития до начала 20-го века, когда промышленный бум, вызванный Первой мировой войной, и возросший спрос на автомобили побудили топливные компании искать пути расширения своих производственных мощностей.

Воздействие сланца на окружающую среду

Разработка сланца в последние годы подвергается критике из-за значительного воздействия на окружающую среду, связанного с процессом добычи. Экологические проблемы привели к усилению внимания к добыче сланца и дебатам о будущей роли этого источника нефти в мировом производстве энергии.

Как и их аналоги из битуминозных песков, нефтеносные сланцы часто добываются открытым способом, что может нарушить местные экосистемы и выщелачивать вредные химические вещества в воду. Воздействие добычи сланца на окружающую среду остается одной из наиболее серьезных проблем, стоящих перед отраслью.

⛏️ Типы горючих сланцев

Понимание классификации сланцев

Горючий сланец, газ и сланцевое масло, производимые для энергетики, производятся из трех типов сланца. Эти осадочные горные породы классифицируются в зависимости от среды, в которой они образовались, а также типов органического вещества и карбонатных минералов, из которых они состоят.

Наземный горючий сланец

Как следует из названия, наземный горючий сланец образуется из богатого липидами органического вещества, полученного из растений и наземных животных. Эти месторождения сланца в основном расположены в болотах и ​​болотах, где растительный материал накапливался в течение миллионов лет. Шотландия и Ирландия содержат значительные наземные залежи горючих сланцев, которые исторически добывались.

Озерный сланец

Озерный сланец содержит органические вещества, полученные из водорослей и других водных организмов. Залежи горючих сланцев этого типа можно обнаружить на русле давно пересохшей реки или озера. Формация Грин-Ривер и большинство крупнейших в мире месторождений горючего сланца имеют озерное происхождение и содержат богатые карбонатами слои сланца, образовавшиеся в древних озерных условиях.

Морской горючий сланец

Морские горючие сланцы представляют собой третью категорию осадочных пород, содержащих запасы сланцевой нефти. Эти нефтеносные образования образованы из доисторических морских растений и животных.

Морские месторождения сланца обычно встречаются в регионах, которые когда-то были покрыты обширными мелководными морями, и являются наиболее распространенным типом месторождений в мире. Морские сланцы часто содержат богатые карбонатами слои сланца, которые указывают на древнюю океанскую среду.

⛏️ В чем разница между нефтью и сланцем?

Сравнение обычной нефти и сланца

Оба ископаемого топлива образуются из давно умерших растений и животных, и их можно добывать посредством подземных горных работ. Однако методы добычи каждого источника нефтяной энергии существенно различаются, поскольку каждый продукт принимает разную форму.

Обычная добыча нефти

Обычная нефть существует в жидкой нефтяной форме. Как только месторождение обнаружено, к источнику можно пробурить скважину, а топливо выкачивать из земли традиционными методами добычи нефти.

Сложность добычи сланца

Извлечение сланца и преобразование его в сланцевое масло — более сложный процесс. Компании, занимающиеся природным газом и нефтью, часто называют этот продукт «плотной нефтью» из-за сложности его добычи. Термин «плотная нефть» отражает проблему извлечения нефти из этих плотных осадочных пород.

После обнаружения месторождений горючих сланцев их необходимо добывать и подвергать интенсивному нагреву для извлечения керогена, который затем можно преобразовать во многие из тех же нефтепродуктов, что и обычная сырая нефть, таких как дизельное топливо, углеродные волокна и добавки для почвы. Этот процесс добычи сланцевого масла требует значительно больше энергии и ресурсов, чем традиционная добыча нефти.

⛏️ Для чего используется сланец?

Основные области применения сланца

Сланцевая промышленность использует эти ресурсы во многом для тех же целей, что и обычные нефтяные масла. Энергия является основным продуктом, получаемым из сланца, и химическая промышленность широко использует это вещество для производства удобрений и других продуктов на основе нефти.

Вторичные продукты и побочные продукты

Отработанный сланец, побочный продукт переработки сланца, является распространенной добавкой в ​​производстве цемента. Такое вторичное использование помогает компенсировать некоторые затраты, связанные с добычей сланца, и снижает количество отходов в процессе добычи.

Добыча нефтяного газа из сланца

Сжиженный нефтяной газ – еще один продукт нетрадиционной добычи сланца. Производство бензина из этого сланцевого ресурса является более дорогим и ресурсоемким, чем использование жидкой нефти из традиционных источников. Обычно эти масла превращаются в бензин только тогда, когда цены на газ высоки, а запасы обычной нефти ограничены.

Кроме того, сланец можно использовать непосредственно в качестве низкосортного топлива в некоторых промышленных целях, особенно в регионах, где залежи сланца обильны, а других источников энергии недостаточно. Соединенные Штаты и другие страны со значительными запасами сланца продолжают исследовать новые возможности использования этого универсального нефтяного ресурса.

⛏️ Переработка сланца

После того, как образец сланца обнаружен и оценен, породу извлекают открытым способом или с помощью гидроразрыва пласта. Этот последний процесс, обычно называемый «разрывом», включает в себя закачку жидкости под высоким давлением в пласты осадочных пород для раскрытия существующих трещин и облегчения добычи нефти и газа.

Переработку сланца также можно разделить на два основных метода: переработка ex situ и обработка in situ. Каждый метод предлагает определенные преимущества и проблемы при добыче нефти из месторождений горючих сланцев.

Обработка ex-situ

Обработка ex-situ происходит над землей. Горючие сланцы добываются поверхностными или подземными методами, а нефть и газ добываются с помощью процесса перегрева, называемого автоклавированием. Этот метод является традиционным подходом к добыче сланца в США и других странах с развитой сланцевой промышленностью. С другой стороны, обработка на месте происходит под поверхностью Земли без предварительного извлечения горных пород. Кероген в горючих сланцах нагревается на месте, а добытая нефть выкачивается на поверхность по трубам и собирается в скважины для добычи.

Переработка на месте дает потенциальные экологические преимущества за счет уменьшения воздействия на поверхность, хотя технология все еще совершенствуется для промышленного производства сланца.

⛏️ Где обнаружены залежи сланца?

Формация Грин-Ривер: крупнейшее в мире месторождение сланца

Формация Грин-Ривер в Соединенных Штатах широко считается крупнейшим известным месторождением сланца. Это массивное осадочное образование охватывает части штатов Колорадо, Юта и Вайоминг и содержит от 1,5 до 1,8 триллионов баррелей нефтяного эквивалента.

Глобальные ресурсы сланца

Однако по всему миру имеются значительные запасы сланца, в том числе в Китае, Бразилии, Германии, Эстонии и России. Каждая из этих стран имеет разный уровень возможностей добычи сланца, причем Эстония особенно примечательна широким использованием сланца для производства электроэнергии.

Ресурсы сланца в США

Вдоль формации Грин-Ривер в Соединенных Штатах имеются огромные запасы горючего сланца, а горнодобывающие предприятия и исследовательские центры преобладают в Колорадо, Юте и Вайоминге.

Соединенные Штаты обладают большими ресурсами сланца, чем любая другая страна, причем одна только формация Грин-Ривер содержит больше извлекаемой нефти, чем все запасы традиционной нефти на Ближнем Востоке вместе взятые.

Основным стимулом интереса Соединенных Штатов к этим ресурсам сланца является желание уменьшить зависимость от иностранной нефти. В США расположены крупнейшие в мире месторождения сланца, включая богатые карбонатами сланцевые породы вдоль формации Грин-Ривер.

Бюро землеустройства США имеет право сдавать в аренду федеральные земли для добычи сланцевой нефти и битуминозных песков. Эти федеральные земли содержат обширные месторождения сланца, которые потенциально могут поставлять нефть на сотни лет, хотя экологические проблемы и затраты на добычу остаются серьезными проблемами.

⛏️ Горючие сланцы против сланцевого масла против сырой нефти

У меня проблемы с сохранением всех этих нефтяных масел в чистоте? Не волнуйтесь; ты не одинок. Терминология, связанная со сланцем, может сбивать с толку, поэтому давайте рассмотрим ключевые различия между этими тремя родственными терминами.

«Горючие сланцы» относятся к необработанным осадочным породам, которые могут содержать 60-90% минеральных веществ. До 33% этих пород могут представлять собой спрессованный органический материал доисторических растений, животных и других давно умерших организмов. Этот термин явно относится к самой горной породе, а не к нефтепродуктам, извлеченным из нее. Нефть, полученная из горючего сланца, отличается от обычной сырой нефти тем, что последняя существует в жидкой форме под земной поверхностью. Нефть в жидкой нефтяной форме может быть извлечена более эффективно, чем из твердых осадочных пород, и она требует менее интенсивной обработки для использования в качестве топлива и включения в повседневные продукты, такие как пластмассы и удобрения.

Добыча и переработка сланцевого масла, напротив, включает в себя несколько сложных этапов, прежде чем будет произведена пригодная для использования жидкая нефть. Это означает, что прибыльное промышленное производство сланца гораздо сложнее, чем обычной сырой нефти.

Из чего состоит сланцевая нефть?

Сланцевые масла состоят из тех же углеводородов, из которых состоят сырые и обычные нефтяные масла. Эти углеводороды образуются, когда кероген — соединение, полученное из останков древних растений, грибных спор, животных и протистов — разрушается под воздействием тепла и давления в осадочных породах горючих сланцев.

Качество и состав нефти, полученной из горючих сланцев, могут значительно различаться в зависимости от типа и зрелости органического материала в месторождении.

Что такое битуминозные пески?

Битуминозные пески являются еще одним источником нетрадиционных нефтяных углеводородов, хотя их переработка в США гораздо менее распространена, чем в Канаде. По оценкам, битуминозные пески в Юте содержат от 12 до 19 миллиардов баррелей нефти; однако их свойства несовместимы с современными технологиями переработки, поэтому этот потенциальный ресурс нефти остается в значительной степени неисследованным.

⛏️ В чем проблема со сланцевой нефтью?

Битуминозные пески на нефтеперерабатывающем заводе в Техасе

Добыча сланцевого масла из сланцевых месторождений наносит вред окружающей среде во многих отношениях. Процесс добычи полезных ископаемых разрушает естественную среду обитания и вносит вредные вещества в почву и водные системы. Экологические проблемы, связанные с добычей сланца, продолжают вызывать споры в Соединенных Штатах и ​​других странах со значительными запасами.

Ретортация сланца для создания синтетического нефтяного топлива приводит к выбросу в атмосферу значительного количества углекислого газа. Углеродный след добычи сланца значительно выше, чем при обычной добыче нефти, что поднимает вопросы о его долгосрочной устойчивости как источника энергии.

Помимо серьезных экологических проблем, добыча и переработка сланца менее эффективны, чем другие методы добычи ископаемого топлива. Специализированное оборудование, необходимое для нагрева осадочных пород до необходимой температуры для добычи нефти, является сложным и дорогим в изготовлении. Эти требования к химическим веществам влекут за собой как затраты, так и воздействие на окружающую среду на весь производственный процесс.

Текущее издание World Energy Outlook предполагает, что ископаемое топливо, включая нефть из сланца, останется важнейшим компонентом глобального потребления энергии в обозримом будущем.

Однако воздействие на окружающую среду и ресурсоемкие требования, связанные с добычей и переработкой горючих сланцев и битуминозных песков, могут побудить больше стран, включая Соединенные Штаты, использовать альтернативные методы производства энергии в ближайшем будущем.

⛏️ Добыча сланца: итоги

Извлечение нефтяных масел из осадочных пород имеет долгую историю в США и во всем мире. Тот факт, что на американском Западе самая высокая концентрация залежей сланца в мире, делает его одним из наших наиболее важных потенциальных нефтяных ресурсов.

С другой стороны, наши земли и местное население платят высокую цену за эти ресурсы сланца. Загрязнение почвы и подземных вод из-за гидроразрыва и открытой добычи сланца может сохраняться бесконечно, создавая долгосрочные проблемы со здоровьем для жителей региона и разрушая естественную среду обитания.

Углекислый газ, выбрасываемый в процессе переработки сланца, способствует изменению климата и загрязняет местный воздух. Фактически, добыча сланца считается даже более грязной, чем добыча и сжигание угля, что делает его одним из наиболее экологически проблемных источников нефти.

Может ли быть способ упростить процессы, связанные с удалением и очисткой этих нефтяных масел из сланца? Будущее неопределенно, хотя исследователи продолжают изучать более эффективные методы добычи и технологии переработки на месте, которые могли бы уменьшить воздействие нефти на окружающую среду. сланцевая добыча.

Как и в случае с большинством источников ископаемого топлива, лучшее решение, которое на данный момент придумали ученые и представители энергетической отрасли, — это продолжать добычу достаточного количества сланца, чтобы удовлетворить текущие потребности в энергии из нефти, одновременно проводя исследования по разработке и расширению возобновляемых ресурсов, таких как энергия ветра и солнца.

Роль горючего сланца в энергетическом будущем Соединенных Штатов, вероятно, будет зависеть от технологических достижений, экологического законодательства и дальнейшего развития альтернативных источников энергии. Пока Соединенные Штаты и другие страны оценивают свои энергетические стратегии, горючий сланец останется важным, но противоречивым компонентом мирового нефтяного ландшафта.

Если вы новичок в подземной добыче полезных ископаемых или хотите углубить свое понимание, изучите дополнительные образовательные статьи на сайте An Underground Miner, где мы разбираем концепции, методы и системы добычи полезных ископаемых простым и практическим языком.

<стр>Для читателей, плохо знакомых с подземной добычей полезных ископаемых, в нашем руководстве «Разъяснение терминов горного дела» представлены общие термины, используемые в этой статье.

<стр>

<стр>Эту статью написал Подземный Шахтер

Все вопросы и ответы в Телеграмм канале и чате автора.