Разработка сланцевых месторождений

Битуминозные (горючие) сланцы – это тонкослоистая, иногда листоватая, глинистая или мергелистовая порода, пропитанная битуминозными веществами, часто придающими им темную окраску. Количество органического вещества в данных сланцах колеблется, в среднем, от 20 до 70%.

Некоторые разновидности их легко воспламеняются и горят с выделением черного дыма. При нагревании (сухой перегонке) из сланцев выделяются углеводороды в жидком и газообразном виде (иногда с различными примесями) и некоторое количество воды. Жидкая смесь углеводородов, которая получается из битуминозных сланцев и известная под названием сланцевой смолы или сланцевого масла, обнаруживает сходство с нефтью. Подобно последней из нее путем дробной перегонки добывают бензин, керосин, парафин и другие нефтепродукты.

Органическое вещество битуминозные сланцы произошло в одних случаях из массового скопления животных остатков, в других – из скоплений мельчайших водорослей, отлагавшихся в виде сапропеля на дне морских и пресноводных бассейнов. Как горючее ископаемые битуминозные сланцы уже давно разрабатываются в Шотландии, Франции и ряде других стран, причем идут они, главным образом, на перегонку.

Наибольшего развития достигла сланцевая промышленность в Шотландии, близ Эдинбурга, где в начале 20 века ежегодно перерабатывалось до 3 миллионов тонн сланцев. В СССР они были известны среди отложений силурийской, девонской, каменноугольной, юрской и третичной систем в виде небольших прослоев, местами разрабатываемых на топливо.

Наиболее важные районы сланцевых месторождений: Прибалтийский (Куккерские сланцы – в той части пластов, которая выходит из Эстонии в Ленинградскую область), Ухтинский (мощные пласты, известные под названием «доманик»), Средневолжский (около Ундор к северу от г. Ульяновска и в Кашпире близ Сызрани), Уфимский или Юрезанский и район Общего Сырта.

Добыча в довольно крупном масштабе была организована в 1920-21 годах в Кашпире и Ундорах, но позже она сильно сократилась. Эти сланцы шли преимущественно на топливо и частью на перегонку.

В настоящее время США в огромных объемах производится добыча газа из горючих сланцев. Для выделения газа из них используется технология горизонтального бурения и последующего гидравлического разрыва пласта. Сущность метода заключается в создании новых и увеличении существующих трещин породы для повышения проницаемости пласта в призабойной зоне посредством подачи жидкого агента под высоким давлением (свыше 60 Мпа). В качестве рабочей жидкости могут использоваться дизельное топливо, нефть, а также вода с различной степенью минерализации. Для стабилизации трещин после проведения разрыва в рабочую жидкость вводят механические включения (пластиковые или стеклянные шарики, крупнозернистые пески). Дополнительно при гидроразрыве применяется кислотная обработка скважин.

К сожалению, данный метод разработки сланцевых месторождений отличается высокой ресурсоемкостью и при этом оказывает существенное негативное воздействие на окружающую среду. Среди наиболее серьезных последствий подобных работ – выбросы метана, а также образование большого объема подвергшейся загрязнению воды.

Сегодня активно разрабатываются другие методы разработки сланцевых месторождений. Например, трехэтапная методика, которая включает разрыв пластов при помощи зарядов взрывчатых веществ (при этом осуществляется отбор газа и конденсата), последующую термическую обработку пластов (для получения твердых и вязких компонент) и выщелачивание редкоземельных микроэлементов из зольной части выгоревших пластов.