На фоне газа, нефти и угля, считающихся основными источниками энергии, горючие сланцы все еще принадлежат к группе альтернативных источников энергии. Однако в последнее десятилетие, вокруг них стал наблюдаться довольно сильный ажиотаж. Он связан, скорее не с тем, что основные источники вот-вот иссякнут, а с большим желанием стран, не имеющих подобных источников избавиться от зависимости от стран их добывающих. И вот здесь горючие сланцы могут стать наилучшим кандидатом для выполнения этой функции. И для этого есть ряд причин.

Во-первых, месторождения горючих сланцев, в том или ином количестве, есть практически везде и запасы их в основном безграничны. Во-вторых, из горючих сланцев можно получать и газ, и нефть и еще десяток химических компонентов. Правда, сейчас разговоры идут, в основном о сланцевом газе. В тоже время есть у проектов по освоению горючих сланцев есть и определенные минусы, которые до недавнего времени практически тормозили разработку этого вида полезных ископаемых. Во-первых, добыча сланцевого газа дело технологически сложное и не всегда было экономически оправданно, а  во вторых здесь постоянно возникают серьезные экологические проблемы.

Горючие сланцы и сланцевая нефть

Горючие сланцы относятся к твердым каустобиолитам и представляют собой органоминеральные образования, сформированные в водных условиях примерно 450 млн лет назад. Геологи определяют горючие сланцы как осадочные породы, содержащие в основном аквагенное органическое вещество (вымерших морских и озерных животных, альгу и т.п.), что роднит их с нефтью.

Горючие сланцы — важный вид топлива и энергетического сырья. Они используются в различных отраслях народного хозяйства: в энергетике, химической промышленности, при производстве строительных материалов, в сельском хозяйстве и дорожном строительстве. Сланцевая смола является одним из источников получения жидкого топлива, а также различных ценных химических продуктов (серы, олифы, красок, ядохимикатов). Иногда горючие сланцы содержат повышенные концентрации редких и радиоактивных элементов. Из горючих сланцев можно получить синтетическую нефть.

Горючий сланец состоит из преобладающих минеральных  и органических частей (керогена). Согласно теории образования органических нефтяных материалов, остатки растений и морских организмов под воздействием высоких температур и давления преобразуются в первую очередь в кероген, затем в битум и, наконец, в нефть и газ. Именно содержание керогена в породе, которое колеблется от  10 до 70 процентов  и определяет энергетические качества сланца.

При нагреве сланцев без доступа воздуха образуются жидкие и газообразные углеводороды (20-70% от первоначальной массы). Жидкие углеводороды представляют собой сланцевое масло – смолу, которая близка по составу нефтяным углеводородам и, по сути, может считаться нетрадиционной (сланцевой) нефтью.

По разным оценкам, в мировых запасах сланца содержится от 550 до 630 миллиардов тонн сланцевой смолы (искусственной нефти), из которой можно получить до 26 трлн тонн сланцевой нефти. Таким образом, объем  нефтеподобного сырья, содержащегося в сланцах и условно называемого сланцевой нефтью, примерно в десять раз больше, чем запасов традиционной нефти.

В тоже время запасов сланцевой нефти, добыча которой экономически оправдана, гораздо меньше. По данным компании Shell, экономически целесообразна добыча лишь на наиболее богатых месторождениях, с содержанием нефти от 90 литров на тонну сланца. Кроме того, толщина продуктивного пласта должна составлять не менее 30 метров. Только треть запасов сланцевой нефти сосредоточена в месторождениях с содержанием нефти в 90 и более литров на тонну и далеко не все эти месторождения могут похвастаться толщиной пласта в 30 и более метров.

Практически половина разведанных ресурсов (52%)  сланцев сосредоточены в  США — порядка 450 трлн тонн (24,7 трлн т сланцевой нефти). Большие запасы горючих сланцев есть в Бразилии – 21% от мировых запасов, в КНР — 5%, меньшие — в Болгарии, Украине, России (849 млрд тонн, 5% мировых запасов), в ряде европейских стран, а так же Канаде и Австралии.

Добыча сланцевой нефти

Существует два основных способа получения необходимого сырья из горючих сланцев. Первый – это добыча сланцевой породы открытым или шахтным способом с ее последующей переработкой на специальных установках-реакторах, где сланцы подвергают пиролизу без доступа воздуха, в результате чего из породы выделяется сланцевая смола. Этот метод ранее активно развивался в СССР, Китае и Бразилии. В целом этот метод весьма является затратным способом с высокой себестоимостью конечной продукции. В среднем в начале 2000-х годов  себестоимость подобного барреля сланцевой нефти составляла 75-90 долларов.

Второй способ — добыча сланцевой нефти непосредственно из пласта. Метод предполагает бурение горизонтальных скважин с последующими  множественными гидроразрывами пласта. При этом часто необходимо проводить термический или химический разогрев пласта. Очевидно, что такого рода добыча существенно сложнее и дороже добычи традиционной нефти вне зависимости от прогресса технологий. Поэтому и при такой добыче себестоимость сланцевой нефти, так или иначе, будет заметно выше традиционной. По оценкам самих добывающих компаний, добыча сланцевой нефти рентабельна при минимальном уровне цен на нефть в 50-60 доллар за баррель.

Оба способа страдают теми или иными существенными недостатками. Развитие добычи горючих сланцев с их последующей переработкой в значительной степени сдерживалось проблемой утилизации большого количества углекислого газа (СО2), выделяющегося в процессе извлечения из него сланцевой смолы,  что естественно грозило масштабными экологическими катастрофами. Решение этой проблемы было  предложено учеными из Стэнфордского университета. Новая технология EPICC, сочетающая производство электроэнергии и захват углекислого газа, может сделать доступными ныне закрытые запасы энергоресурсов.

При добыче сланцевой нефти непосредственно из пласта возникает другая проблема. Это во первых возможно сильное загрязнение подземных источников воды, а во вторых очень высок темп падения дебитов пробуренных скважин. В начальный период скважины, благодаря горизонтальному закачиванию и множественным гидроразрывам, характеризуются очень высоким дебитом. После этого, примерно через год работы происходит резкое снижение (до 80%) объемов добываемой продукции. Для компенсации такого резкого падения и выравнивания профиля добычи, скважины на сланцевых месторождениях вынуждены вводить поэтапно, что в принципе сказывается на всей себестоимости проекта.

«Газовая революция» в США

В последнее десятилетие в США наметились серьезные успехи в технологии переработки горючих сланцев. Масштабное промышленное производство сланцевого газа на месторождении Barnett Shale было развернуто компанией Devon Energy в начале 2000-х годов, когда для повышения газоотдачи стали бурить горизонтальные скважины и применять методику гидроразрыва пласта. Столь резкий рост добычи сланцевого газа, дал повод СМИ называть этот процесс «газовой революцией». По мнению экспертов научной организации Shale Oil Information Center, с появлением целого ряда инновационных технологий и ростом мировых цен на нефть добыча нефти из сланцев становится прибыльным делом.

Наиболее удачным примером успешного применения технологий добычи сланцевой нефти считается месторождение Bakken в Северной и Южной Дакоте. Разработка этого месторождения породила своего рода эйфорию на рынке нефти Северной Америки. Если 5 лет назад добыча сланцевой нефти на этом месторождении составляла 60 тысяч баррелей в сутки, то сегодня, по мере внедрения новых технологий, 500 тысяч. По мере проведения разведочных работ запасы нефти этого месторождения увеличились со 150 млн баррелей до 11 млрд баррелей нефти.

Развитие технологий добычи сланцевого газа и адаптация их для добычи нефти из плотных коллекторов позволило США переоценить свои извлекаемые запасы нефти, а с ними и перспективы наращивания добычи нефти и снижения зависимости от импорта углеводородов. Быстрый рост добычи сланцевого газа в США во второй половине 2000-х годов позволил американцам выйти на самообеспечение экономики газом. В результате Америка из крупнейшего в мире импортера топлива превратилась в экспортера. В 2009 году США обогнали по производству газа Россию, и с тех пор удерживают лидерство на этом рынке.

Месторождение горючих сланцев в Израиле

Залежи горючих сланцев,  представляющие промышленную ценность, были обнаружены в Израиле и некоторых соседних с ним странах (Иордании и Сирии) еще в пятидесятые  годы. В настоящее время в стране разведано более двадцати месторождений, большинство из которых расположены под поверхностным слоем почвы. Первое месторождение сланцев было найдено в местечке Наби Муса и районе Эйн Бокек (недалеко от Мертвого моря), где  извлеченные из недр камни в течение веков использовались в качестве отопительного материала. Другие участки залегания данного минерала были выявлены в северном и центральном районе пустыни Негев,  в ходе разведочных работ по поиску фосфатов.

В целом,  по информации Министерства инфраструктур (ныне министерства энергии и водных рессурсов) Израиля,  запасы нефтяных сланцев в стране составляют около 15 млрд тонн, то есть более  600 млн тонн в нефтяном эквиваленте. Теоретически, геологические резервы горючих сланцев в Израиле огромные и могут достичь более сотни миллиардов тонн.  Толщина пластов варьируется от 30  до 450  метров  в большинстве месторождений. Крупнейшими месторождениями,  являются «Shfela», площадью около тысячи кв. километров и  расположенным практически в центре страны, а так же комплекс месторождений «Mishor Rotem», площадью более 60 кв. километров, на севере пустыни Негев.

Содержание органического вещества израильских горючих сланцев составляет 10-25% от  величины органических веществ и примерно 6-15%  от общего содержания  органического углерода. Это приблизительно эквивалентно 40-100 литров сланцевого масла/нефти из битуминозных сланцев на каждую тонну.

Разработка горючих сланцев в Израиле.

Интерес к проектам с горючими сланцами в Израиле возник в конце 80-х, начале 90-х годов. Министерство инфраструктуры приложило немало  усилий и средств для проведения обширных исследований и проектов со сланцами.

В период между 1982 и 1986 гг. компания РАМА (Energy Resources Development) создала пилотный проект по производству электроэнергии на месторождении «Mishor Rotem». Данной компанией при финансовой поддержке Министерства национальной инфраструктуры в размере 30 млн долларов в 1989 году завершено строительство демонстрационного предприятия мощностью 13 МВт. Вырабатываемая им электроэнергия поставлялась Израильской электрической корпорации, а пар низкого давления смежным промышленным предприятиям. Электростанция ежегодно потребляла около 0,5 млн тонн нефтяных сланцев, добываемых в расположенном неподалеку открытом разрезе. Большая часть  пепла, образованного в результате процесса, используется для производства других продуктов. Однако в дальнейшем из-за серьезных экологических проблем данный проект был закрыт.

Израильская компания «AFSK Horn Tov» (г.Хайфа), так же занималась технологией производства нефти из горючих сланцев, разработав проект строительства специального предприятия в Мисхор Ротем . Предполагалось, что предприятие будет перерабатывать около 6 млн тонн сланцев и 2 млн тонн битума в год, при этом будет производить 3 млн тонн нефти. Суть технологии AFSK такова — сланец перемешивается и покрывается битумом, рафинируется, потом пропускается через каталитический конвертер под относительно низким давлением. Выходная продукция является синтетической нефтью, которая может быть переработана в газолин или другой продукт.

Компания «TS Oil» (президент компании Михаил Сомин, который одновременно является директором компании «Sand & Shale Oil», США), так же разработала технологию и экспериментальную установка добычи нефти из горючих сланцев методом подземного нагрева смесью воздуха и рециркулирующего газа. На плато Ротем, где слой горючих сланцев находится на глубине от 22 метров, себестоимость добычи сланцевой нефти по своей технологии М.Сомин оценивалась  всего в 2,5 доллара за баррель. Но далее экспериментов дело не пошло.

Сегодня около пяти компаний, заинтересованных в продолжение работ по разработке горючих сланцев на месторождении «Mishor Rotem» получили лицензии от государства. Однако большинство работ на этом участке застопорилось из-за финансовых и экологических проблем.

«Проект века» остановили экологи.

В июле 2008 года Министерство инфраструктуры Израиля выдало лицензию  израильской  компании «Israel Energy Initiatives» для работы на месторождении «Shfela». На лицензионном участке площадью 238 квадратных миль, должно быть построено  опытное производство, для доказательства рентабельности  предлагаемой технологии и оценки возможного ущерба для окружающей среды и качества жизни в регионе. Производство заключается в использовании технологии — разработанной в США и основанной на прогреве сланцевых пород при температуре  320 градусов в течение трех-пяти лет.

Базирующийся в Лондоне Всемирный энергетический совет оценивает запасы месторождения «Shfela»  в 250 миллиардов баррелей сланцевой нефти. Подобный ресурс ставит страну  на третье место по запасам сланцевой нефти, за Соединенными Штатами и Китаем, и конкурирует c 250 млрд. баррелей обычных нефтяных запасов Саудовской Аравии. По мнению экспертов, данный ресурс не использовали отчасти не потому, что технологии, необходимые для извлечения топлива, были дорогими, а в основном из-за того, что транснациональные нефтяные компании, которые владеют этими технологиями, боялись обидеть мусульманские страны.

«Ни одна из крупных нефтяных компаний не готова делать бизнес в Израиле, потому что они не хотят быть отрезанными от ближневосточных поставок нефти», — объясняет Говард Джонас, генеральный директор компании IDT, американской компании, которой принадлежит концессия Шфела через дочернюю компанию «Israel Energy Initiatives».

Поскольку транснациональные нефтяные компании опасаются развивать месторождение Шфела, за развитие этого «Проекта века» на крупнейшем в мире месторождении взялась компания, которая ранее не занималась этим бизнесом. Компания IDT занимается телекоммуникационными и медиа услугами, она является относительным новичком в мировой энергетической отрасли. Однако компания смогла привлечь опытнейших «старых солдат» энергетической отрасли — среди них бывший президент «Mobil Oil» (Юджин Ренна), бывший президент «Occidental Oil Shale» (Алан Сас), бывший президент «Halliburton» (Дик Чейни), а так же Харолд Винигера,  бывший главный учёный «Shell Oil», имеющий около 240 патентов по добыче сланцевой нефти.

Согласно проекту, на лицензионном участке должно быть пробурено более 200 скважин, через которые подогреваемые стержни вставляются в толщу сланца, при этом выделяется газ и жидкая составляющая. Добываемый природный газ должен был обеспечивать потребность проекта в тепле. По мнению экспертов компании, ожидается  нефть себестоимостью около 35 — 40 долларов за баррель и чрезвычайно низкое воздействие на окружающую среду. После того, как на участке было пробурено несколько геологоразведочных скважин, проект был заморожен из-за серьезного давления со стороны Министерства экологии Израиля, а так же различных «зеленых» организаций и объединений жителей местных поселковых советов. В настоящее время вся энергия компании направлена на судебные разбирательства и лоббирование проекта.

Международное сотрудничество.

Не смотря на фактическую заморозку всех проектов, связанных с горючими сланцами министр энергетики и водных ресурсов Израиля д-р Узи Ландау продолжает как поиск новых технология и инвесторов, так и стратегических партнеров. Так недавно он  принял участие в совместной канадо-израильской бизнес-конференции. Мероприятие проходило в Торонто и было направлено на поиск и поощрение иностранных инвестиций в израильскую энергетику. Там же Ландау встретился со своим коллегой министром природных ресурсов Канады Джо Оливером, после чего было объявлено о создании совместного канадо-израильского фонда промышленных исследований в области энергетики.

Для развития сотрудничества между двумя странами, было решено, что Канада выделит фонду сумму в 5 миллионов долларов в течение ближайших трех лет. Израильское правительство, со своей стороны, обязуется предоставить необходимые ресурсы для каждого из будущих проектов. Посредством данного фонда обе, стороны стремятся содействовать научным исследованиям в области энергетики, повышению конкурентоспособности и производительности труда, а также увеличению показателей уровня жизни. Накануне, на пресс-конференции, г-н Оливер сказал в своем заявлении об «огромных возможностях для Канады и Израиля, тесно сотрудничать по вопросам энергетики».

Как сообщили в Financial Post г-н Оливер так же побывал в Израиле с целью обсудить, как Канада могла бы помочь стране разрабатывать нетрадиционные  месторождения  нефти и газа. «Большие запасы подземных сланцевых образований были обнаружены в Израиле, ее огромный потенциал в настоящее время изучается, а также основания готовятся к расширению деятельности», отмечается в выписке из соглашения.
И в заключении. В настоящее время в Израиле найдены огромные запасы газа на морском шельфе, которые еще ждут своих стратегических инвесторов и разработчиков. На фоне успехов «газовой революции» в США, разработка месторождений горючих сланцев, так же становиться, более чем привлекательна, но тоже только для стратегических партнеров и инвесторов. Ведь все эти разработки не только помогут  Израилю приобрести энергетическую независимость, но и выйти в разряд поставщиков энергии, что может резко поменять геополитическую карту и не только в регионе. Вопрос только с кем и как будет создавать эту новую энергетическую и политическую реальность Израиль.

Источники

1. Новая энергия Израиля   http://www.jewishnet.ru/articles/360/
2. Сайт Министерства  энергии и водных ресурсов Израиля (горючие сланцы) http://energy.gov.il/Subjects/OilSearch/Pages/GxmsMniOilSearchOilShales.aspx
3. Полезные ископаемые Израиля    http://www.rehes.org/lst2/story3.html
4. О переработке горючих сланцев в Израиле  http://byzeev.clan.su/load/0-0-0-7-20
5. Сайт компании  «Israel Energy Initiatives» http://iei-energy.co.il/
6. Canada, Israel sign energy deal http://business.financialpost.com/2012/06/26/canada-israel-sign-energy-deal/