Современные технологии добычи горючих сланцев (стр. 12 )

Второй способ подземной переработки сланцев, предложенный корпорацией, начинается также с операции создания каверны, заполняемой обломками породы продуктивного пласта. В основании каверны прокладывается туннель, сообщающийся с каверной; на дне каверны укладывают отводящие газ трубопроводы, снабженные отверстиями, диаметр которых увеличивается от входа в каверну до конца трубопроводов. Через кровлю каверны в нее закачивают воздух и инициируют горение кусков породы. Газообразные продукты перегонки извлекают из каверны через трубопровод. При площади каверны 10,5x10,5 м предусматривается диаметр труб в 76,2 мм, а диаметр отверстий в них от 25 до 50% диаметра труб расстояние между отверстиями берется 0,6 м.

В США разработан способ извлечения жидких углеводородов из горючих сланцев, который заключается в ступенчатом нагреве сланцев в массиве, раздробленном с помощью ядерного взрыва [24]. Заряд располагают таким образом, чтобы бедные по содержанию органики сланцы находились в нижней части, а богатые - в верхней части столба обрушения. Раздробленные породы нагревают газом, обеспечивающим нагрев сланцев до 260-300 °С. Такую температуру выдерживают в течение 30сут с последующим повышением ее (на 0,5-2°С в сутки) до температуры 315-345 °С на протяжении от 3 до 70 сут, а затем быстрым повышением        до 370-426 °С. Такой нагрев обеспечивает сохранение проницаемости раздробленной породы в процессе перегонки.

Существует способ, по которому предлагается пробуривать наклонную скважину в основание столба обрушения, создан­ного взрывом в скважине. В верхней и нижней частях стол­ба обрушения устанавливаются электроды, подсоединенные к источнику электроэнергии. По скважине в центральную часть столба обрушения подается электролит (например,  насыщенный хлорид натрия), который проходит через раздробленную породу в виде сравнительно узкой вертикальной зоны. В мо­мент, когда электролит достигнет нижней части столба об­рушения, на электроды подают высокое напряжение. При испарении электролита за счет теплоты, генерируемой элек­трическим током, происходит выделение углеводородов и в центре столба обрушения образуется высоко проницаемая зона. После ее образования в верхнюю часть столба обруше­ния подают нагретый флюид, который равномерно распреде­ляется по обрушенной части и обеспечивает перегонку поро­ды, содержащей углеводороды: большая часть газов устремляется в зону, а затем через ее боковую поверхность (поскольку проницаемость раздробленных обломков в столбе обрушения достаточно высока) распространяется по столбу обрушения в течение всего процесса перегонки, обеспечивая равномерный охват всех обломков сланцев обрушенной части. Подводя итог изложенному, следует отметить, что резуль­таты лабораторных исследований и опытно-промышленных работ показали принципиальную возможность извлечения жидких углеводородов из горючих сланцев как Методами на­земной перегонки, так и внутрипластовыми, скважинными способами.

Рисунок 14 – Внутрипластовый процесс перегонки горючих сланцев, разработанный ком­панией "Оксидентл Ойл" [10]

Обозначения: 1        - воздух и закачиваемый обратно в пласт газ;  2  -  газ; 3 - перекрывающая по­рода; 4 - выжженная  зона; 5 - зона горения; 6 - дви­жение фронта горения; 7 - зона перегонки сланца и па­рообразования; 8 - зона кон­денсации пара; 9 - газы, нефть и вода (направление движения сред); 10 - нефть; 11 - целик

Рисунок 15 - Внутрипластовая  перегонка, горючих сланцев, за­ключённых в карбонатных породах [20]

Обозначения: 1 - закачка пара; 2 - фронт процесса  выщелачивания; 3 - рассол из скважины; 4 - закачка горячего газа; 5 - фронт ретортной перегонки; 6 - извлечение нефтепродуктов

Рисунок 16 - Принцип процесса ретортинга сланцев, заклю­ченных в карбонатных породах [20]

Обозначения: 1 - пар; 2 - удаление би­карбоната натрия выщелачи­ванием; 3 - соли натрия; 4 - горячий газ; 5 - ретор­тинг сланца; 6 – нефть и газ; 7 - углекислый натрий; 8 - подача раствора;  9 - глинозем и соли натрия; 10 - воздух; 11 - оконча­тельное сжигание (отходов)

Рисунок 17 - Способ перегонки "сланца с пропусканием элек­трического тока через цент­ральную часть столба обру­шения.

Обозначения: 1 - продуктивный пласт; 2 - столб обрушения; 3 - зона циркуляции;  4 - электроды; 5 - наклонная скважина; 6 - зарядная (в последующем эксплуатационная) скважина; 7 - кабели для подачи напря­жения на электроды

Промышленное освоение ресурсов углеводородного сырья
битуминозных пород и горючих сланцев является сложной научной и народнохозяйственной проблемой. Для ее решения необходимо привлечение усилий научных организаций Российской Академии Наук, научных, проектно-конструкторских и производственных организаций многих министерств страны, в частности, нефтяной, химической, нефтеперерабатывающей, угольной, приборостроительной, машиностроительной отраслей промышленности.

При планировании разработки проблемы следует исходить из жизненно-необходимой целесообразности привлечения ре­сурсов углеводородного сырья битуминозных пород и горю­чих сланцев в топливно-энергетический баланс страны (и ее отдельных экономических районов), а также из реальных технических и экономических возможностей страны по со­зданию условий разработки месторождений этих видов сырья.

Безусловно, необходимо учитывать и зарубежный опыт путем глубокого изучения геологических, технологических и экономических аспектов проблемы по фактическим материа­лам Канады, США и других стран.

Успешное решение проблемы потребует выполнения в бли­жайшие годы следующих основных работ в области геологии и разведки месторождений битумов в горючих сланцев на территории России:

- систематизируются накопленные сведения о размещении запасов битумов и горючих сланцев на территории России. При этом внимательно изучаются материалы поискового и разведочного бурения на нефть, газ и другие полезные ис­копаемые, при которых встречающиеся прослои и пласты битуминозных пород и горючих сланцев только фиксирова­лись в геологической документации, но детально не изуча­лись; в свете этого можно ожидать, что во многих  нефтедобывающих, разведанных и разведываемых районах страны, особенно в восточных, азиатских ее регионах, таким путем будут выявлены новые, пока неизвестные или малоизвестные залежи битумов и горючих сланцев;

- классифицируются известные, и выявленные месторождения и запасы битумов и горючих сланцев по геологическим ус­ловиям формирования и залегания, методическим, техноло­гическим и сырьевым принципам разведки, разработки, про­изводства жидких углеводородов и возможного их использо­вания;

- изучаются условия формирования, закономерностей и пространственного размещения скоплений битумов и залежей горючих сланцев различного генетического типа и наиболь­шей перспективности;

- разработка научных основ прогнозирования и поисков крупных бассейнов и отдельных месторождений битумов и горючих сланцев в различных экономико-географических и горно-геологических условиях;

- создание методики подсчета промышленных и оценки прог­нозных запасов битумов и горючих сланцев в терригенных и карбонатных вмещающих породах, в том числе обоснование кондиционных параметров рентабельной их разработки;

- проведение подсчета промышленных и оценка геологиче­ских и прогнозных запасов битумов и горючих сланцев стра­ны (в ее отдельных экономических районах), в том числе извлекаемых из них жидких углеводородов;

- организация целенаправленных работ на поиски и разведку
месторождений битумов и горючих сланцев, особенно в азиатской части России с привлечением специализированных организаций Минприродресурсов, буровых и поисковых организаций нефтяной, газовой и угольной промышленности, цветной металлургии и других ведомств - в пределах их территориальной деятельности;

- создание детальных карт размещения промышленных, геологических и прогнозных запасов битумов и горючих сланцев на территории России с учетом глубин залегания и мощностей продуктивных горизонтов, типов вмещающих пород.

В области техники и технологии добычи и переработки битумов и горючих сланцев с целью глубокого изучения механизма, технических возмож­ностей и условий эффективного применения известных и применяемых методов добычи и извлечения нефти из битуми­нозных пород и горючих сланцев и воздействия на продук­тивные пласты необходимо:

- исследование технологических особенностей и условий эффективного применения открытых (карьерных), шахтных и внутрипластовых методов разработки месторождений битумов и горючих сланцев с учетом особенностей размещения их в терригенных и карбонатных вмещающих породах, создание научных основ систем этой разработки; выполнение комплексных теоретических, лабораторных и натурных исследо­ваний различных физических и химических методов извле­чения нефти, из этих пород;

- исследование новых направлений в добыче и извлечении битумов с использованием горной физико-химической техно­логии, микробиологии и др.;

- отбор технологического оборудования и аппаратуры для
производства указанных экспериментов, их проектирование и
изготовление, разработка предложений по приобретению импортного оборудования и аппаратуры;        

- создание классификации битумов и горючих сланцев по их природным, химико-технологическим свойствам с учетом возможности их дальнейшей глубокой переработки и комп­лексного использования в народном хозяйстве; разработка оптимальных технологических схем переработки для произ­водства котельных и моторных топлив, масел, нефтехимиче­ского сырья, а также строительных и дорожных материалов.