Тяжелая нефть и битуминозный песок.

тяжелая нефть и битуминозный песок, сырая нефть с температурой ниже 20° по шкале Американского нефтяного института (API), требующая добычи полезных ископаемых или термической добычи. Хотя более легкие традиционные сорта нефти часто закачиваются водой для повышения нефтеотдачи, этот метод по существу неэффективен для тяжелых сортов нефти с плотностью от 20 до 10° API, и становится необходимой термическая добыча. Тяжелая сырая нефть обладает достаточной подвижностью, поэтому со временем ее можно будет добывать из скважины с помощью методов термической добычи. Битуминозные пески, плотность которых составляет менее 10° API и содержат неподвижный битум, не поступают в ствол скважины даже при термическом воздействии и, следовательно, требуют добычи.

История использования

Открытие

В древние времена эламиты, халдеи, аккадцы и шумеры добывали неглубокие залежи асфальта или битума для собственных нужд. Месопотамский битум экспортировался в Египет, где использовался для различных целей, в том числе для сохранения мумий. Мертвое море было известно как Асфальтитовое озеро (от которого и произошел термин «асфальт») из-за кусков полутвердой нефти, выброшенных на его берега из подводных источников.

В древнем мире битум имел множество других применений. Его смешивали с песком и волокнистыми материалами для использования при строительстве водотоков и дамб, а также в качестве раствора для кирпича. Его широко использовали для конопатки кораблей и в дорожном строительстве. Битум также использовался для склеивания инструментов, оружия и мозаик, а также для инкрустации и оправы драгоценностей. В различных областях его использовали в красках, а также для гидроизоляции корзин и циновок. Художественные и религиозные предметы вырезались из пропитанных битумом песков, а добыча каменного асфальта была важной отраслью промышленности.

Столетия спустя, в эпоху геологоразведочных работ, сэр Уолтер Рэли обнаружил знаменитое месторождение «Питч-Лейк» на Тринидаде. Голландцы сделали аналогичные открытия на Яве и Суматре.

Потенциал в качестве источника сырой нефти

Из общих мировых запасов нефти около 21 процента приходится на тяжелую нефть и около 30 процентов на битуминозные пески, хотя не все эти ресурсы считаются извлекаемыми. Разработка запасов тяжелой нефти и битума растет во всем мире. Растущий объем более дешевой тяжелой нефти в структуре поставок послужил стимулом для нефтеперерабатывающих заводов модернизировать свое оборудование для переработки более тяжелой нефти более низкого качества. Инвестиции в модернизацию помогли сохранить спрос на тяжелую нефть, несмотря на снижение цен на традиционную нефть с начала 1980-х годов. Поскольку спрос на тяжелую нефть и сырую нефть из битуминозных песков остается высоким, в нескольких частях мира инициируются проекты разработки тяжелых углеводородов. Кроме того, безуспешные попытки найти в последние годы новые гигантские месторождения традиционной нефти заставили некоторых производителей обратиться к малорентабельным тяжелым углеводородам для замены истощенных запасов.

Состав и происхождение

Химический состав

Геохимические анализы показывают, что тяжелые углеводороды состоят преимущественно из асфальтенов, смол и металлов (чаще всего ванадия и никеля). Природа отдельных месторождений тяжелой нефти широко варьируется, поскольку они редко бывают химически однородными. Распределение битума в залежи также варьируется в зависимости от проницаемости и пористости породы-коллектора.

Формирование

Практически все месторождения тяжелых углеводородов представляют собой деградированные остатки скоплений традиционных нефтей. Разложение начинается, когда нефть мигрирует к поверхности и сталкивается с нисходящей метеорной водой (дождевой водой или любой другой водой атмосферного происхождения), содержащей кислород и бактерии, при температуре ниже 93 °C (около 200 °F). На водонефтяном контакте образуется смолоподобный материал, который со временем проникает во все нефтяное скопление. Процесс, известный как «промывка водой», удаляет более растворимые в воде легкие углеводороды, особенно ароматические соединения. Биодеградация преимущественно удаляет нормальные парафины. Накопления тяжелых углеводородов могут составлять всего лишь 10 процентов исходной традиционной нефти. Они содержат асфальтены, смолы, серу и такие металлы, как ванадий и никель, что приводит к увеличению плотности. По-видимому, это остатки естественного процесса концентрации, а не другие источники. Таким образом, залежи были размещены в виде нефти средней плотности, которая позже была иммобилизована в результате разложения в резервуаре. Однако некоторые из тяжелых нефтей кажутся термически незрелыми и поэтому могут оставаться неизмененными.

Геологическая среда

Почти все месторождения тяжелых углеводородов обнаружены в отложениях мелового, палеогенового и неогенового возраста (возраст около 145–2,58 млн лет). Исключение составляют некоторые месторождения в Альберте, Канаде и России. В Альберте битуминозные палеозойские карбонаты несогласно подстилают мезозойские породы (палеозойская эра началась около 541 млн лет назад и продолжалась до начала мезозойской эры, примерно 252,17 млн ​​лет назад). В России большая часть тяжелых углеводородов залегает в пластах, относящихся к палеозойской эре и ранее (т. е. к позднему докембрию, завершившемуся около 541 млн лет назад). Некоторые тяжелые углеводороды обнаружены в палеогеновых и неогеновых породах Центральной Азии.

Наиболее богатыми отложениями-коллекторами тяжелых углеводородов являются песчаники, которые первоначально отлагались в речных и дельтовых прибрежных средах. Исключение составляют битуминозно-карбонатные породы Альберты, России и Средней Азии. Небольшие месторождения асфальто-карбонатных пород распространены, особенно на Ближнем Востоке и в Италии. Многие резервуары тяжелой нефти были обнаружены на шельфе континентальных шельфов Африки, Северной и Южной Америки. Кроме того, тяжелые углеводороды обнаружены в водах Каспийского, Средиземного, Адриатического, Красного, Черного, Северного, Бофорта и Карибского морей, а также в Персидском и Мексиканском заливах.