Тяжелая сырая нефть

Тяжелая сырая нефть (или сверхтяжелая нефть ) представляет собой высоковязкую нефть, которая не может легко вытекать из добывающих скважин при нормальных пластовых условиях.

Ее называют «тяжелой», потому что ее плотность или удельный вес выше, чем у легкой сырой нефти . Тяжелая сырая нефть определяется как любая жидкая нефть с плотностью API менее 20°. Физические свойства, которые различаются между тяжелой сырой нефтью и более легкими сортами, включают более высокую вязкость и удельный вес, а также углеводородный состав с более высокой молекулярной массой. В 2010 году Всемирный энергетический совет (WEC) определил сверхтяжелую нефть как сырую нефть с плотностью менее 10° и пластовой вязкостью более 10 000 сантипуаз. Когда измерения пластовой вязкости недоступны, WEC считает, что сверхтяжелая нефть имеет нижний предел 4° API. Другими словами, нефть плотностью более 1000 кг/м ³ (или с удельным весом более 1) и пластовой вязкостью более 10 000 сантипуаз . Тяжелая нефть и асфальт представляют собой плотные жидкости неводной фазы (ДНАПЛ). Они имеют низкую растворимость, вязкость выше и плотность выше, чем у воды. Крупные разливы ДНКПЛ быстро проникнут на всю глубину водоносного горизонта и скапливаются на дне.

Родственные вещества

Тяжелая сырая нефть тесно связана с природным битумом нефтеносных песков . Геологи-нефтяники относят битум нефтеносных песков к «сверхтяжелой нефти» из-за его плотности менее 10° API. Битум — самая тяжелая и густая форма нефти. По данным Геологической службы США, битум далее относят к сверхтяжелой нефти с более высокой вязкостью (т.е. сопротивлением течению): «Природный битум, также называемый битуминозными песками или нефтеносными песками, имеет те же свойства, что и тяжелая нефть, но в то же время более Плотный и вязкий. Природный битум — это нефть, вязкость которой превышает 10 000 сП». «Природные битумы (часто называемые битуминозными песками или нефтеносными песками) и тяжелая нефть отличаются от легких нефтей высокой вязкостью (сопротивлением течению) при пластовых температурах, высокой плотностью (низкая плотность API) и значительным содержанием азота, кислорода и серы. соединения и примеси тяжелых металлов. Они напоминают остатки переработки легкой нефти. Большая часть тяжелой нефти встречается на окраинах геологических бассейнов и считается остатком бывшей легкой нефти, потерявшей свои свойства. легкомолекулярные компоненты в результате разложения бактериями, промывания водой и испарения. Обычная тяжелая нефть и битумы различаются по степени разложения от исходной сырой нефти под действием бактерий и эрозии ( Meyer & Atanasi 2003 , p. 1) Зачастую битум более вязкий, чем холодная патока, и не течет в окружающей среды . условиях

По данным Института мировых ресурсов , концентрации значительных количеств тяжелой нефти и нефтеносных песков обнаружены в Канаде и Венесуэле. В 2001 году Управление энергетической информации США (EIA) сообщило, что крупнейшие запасы тяжелой сырой нефти в мире расположены к северу от реки Ориноко длиной 270 миль и шириной 40 миль , в поясе Ориноко на востоке Венесуэлы . В то время Венесуэла начала разрешать создание «совместных предприятий по добыче сверхтяжелой нефти». Компания Petroleos de Венесуэла, SA (PDVSA) на тот момент подсчитала, что извлекаемые запасы в этом районе составляли 270 миллиардов баррелей. столько же, сколько нефти обычные запасы Саудовской Аравии . Пояс Ориноко в Венесуэле иногда называют нефтеносными песками, но эти месторождения не битуминозны и вместо этого попадают в категорию тяжелой или сверхтяжелой нефти из-за их более низкой вязкости. Природный битум и сверхтяжелая нефть различаются по степени разложения их бактериями по сравнению с исходными традиционными маслами . Известно, что тридцать или более стран имеют резервы.

Добыча, транспортировка и переработка тяжелой сырой нефти представляют собой особые проблемы по сравнению с легкой нефтью. Обычно разбавитель добавляется через равные промежутки в трубопровод, по которому транспортируется тяжелая нефть, для облегчения ее потока. Дилбит (разбавленный битум ) — средство транспортировки высоковязких углеводородов. В соответствии с Методологией оценки битума нефтеносных песков Альберты, «смеси Дилбит» означают «смеси, изготовленные из тяжелой нефти и/или битума и разбавителя, обычно образующего конденсат , с целью соответствия спецификациям трубопроводной вязкости и плотности, где плотность разбавителя включена в смесь менее 800 кг/м ³ ."

Экономика

Тяжелая сырая нефть создает интересную ситуацию для экономики нефтяной промышленности. Ресурсы тяжелой нефти в мире более чем в два раза превышают запасы традиционной легкой нефти. В октябре 2009 года Геологическая служба США обновила извлекаемую стоимость месторождений Ориноко (Венесуэла) до 513 миллиардов баррелей (8,16 × 10 ¹⁰ м ³ ), что делает эту область одним из крупнейших в мире извлекаемых нефтяных месторождений. Однако коэффициенты извлечения тяжелой нефти часто ограничиваются 5-30% геологических запасов нефти. Химический состав часто является определяющей переменной в скорости восстановления. Новые технологии, используемые для добычи тяжелой нефти, постоянно увеличивают темпы добычи.

С одной стороны, из-за увеличения затрат на переработку и высокого содержания серы в некоторых источниках, тяжелая нефть часто продается со скидкой по сравнению с более легкой. Повышенная вязкость и плотность также затрудняют добычу (см. проектирование месторождений ). С другой стороны, большие количества тяжелой нефти были обнаружены в Америке, включая Канаду , Венесуэлу и Калифорнию . Относительно небольшая глубина месторождений тяжелой нефти. (часто менее 3000 футов (910 м)) может способствовать снижению производственных затрат; однако это компенсируется трудностями производства и транспортировки, которые делают традиционные методы производства неэффективными. Разрабатываются специализированные технологии разведки и добычи тяжелой нефти.

Добыча

Пар закачивается на многие нефтяные месторождения, где нефть толще и тяжелее обычной сырой нефти.

Производство тяжелой нефти становится все более распространенным во многих странах, при этом в 2008 году добыча лидировала в Канаде и Венесуэле. Методы добычи включают холодную добычу тяжелой нефти с использованием песка , гравитационное дренирование с помощью пара , закачку пара , экстракцию пара , нагнетание воздуха по принципу «от пятки до пятки» (THAI) и добычу открытым способом чрезвычайно песчаных и богатых нефтью месторождений.

Воздействие на окружающую среду

При нынешних методах добычи и транспортировки тяжелая нефть оказывает более серьезное воздействие на окружающую среду, чем легкая. По мере усложнения добычи приходится использовать различные методы повышения нефтеотдачи , включая закачку паром и более плотное размещение скважин, часто до одной скважины на акр. Тяжелая сырая нефть также содержит загрязняющие вещества. Например, Ориноко сверхтяжелая нефть содержит 4,5% серы , а также ванадий и никель . Однако, поскольку сырая нефть перед использованием очищается , образуя определенные алканы путем крекинга и фракционной перегонки , это сравнение некорректно в практическом смысле. Технологии переработки тяжелой нефти могут потребовать больше энергозатрат тем не менее, поэтому его воздействие на окружающую среду в настоящее время более значительно, чем воздействие более легкой нефти, если предполагаемыми конечными продуктами являются легкие углеводороды (бензиновые моторные топлива). С другой стороны, тяжелая нефть является лучшим источником дорожных асфальтобетонных смесей, чем легкая нефть.

При нынешних технологиях добыча и переработка тяжелой нефти и нефтеносных песков приводит к увеличению общего объема выбросов CO ₂ в три раза по сравнению с обычной нефтью. в первую очередь обусловлено дополнительным потреблением энергии в процессе добычи (который может включать сжигание природного газа для нагрева и создания давления в резервуаре для стимулирования потока). Текущие исследования лучших методов производства направлены на уменьшение этого воздействия на окружающую среду.

В отчете за 2009 год Национальная сеть по токсикологии со ссылкой на данные, предоставленные Центром анализа информации о углекислом газе при правительстве США и Канадской ассоциацией производителей нефти (CAPP), заявила, что выбросы CO ₂ на единицу произведенной энергии составляют ~84% от выбросов угля (0,078/0,093) – выше, чем выбросы CO ₂ от обычной нефти.

Сеть Environmental Research Web сообщает, что «из-за энергии, необходимой для добычи и переработки, нефть из канадских нефтеносных песков имеет более высокие выбросы в течение жизненного цикла» по сравнению с обычным ископаемым топливом; «до 25% больше».

Геологическое происхождение

Большинство геологи соглашаться эта нефть становится «тяжелой» в результате биоразложения , при котором более легкие нефти преимущественно поглощаются бактериальной активностью в пласте, оставляя после себя более тяжелые углеводороды. Эта гипотеза во многом опирается на методы нефтяной геохимии . Плохая герметизация геологического резервуара подвергает углеводороды воздействию поверхностных загрязнений, включая органическую жизнь (например, бактерии), и способствует этому процессу.

Тяжелая нефть может быть найдена в неглубоких молодых коллекторах с породами плейстоцена , плиоцена и миоцена . (моложе 25 миллионов лет). В некоторых случаях его можно встретить и в более древних меловых , миссисипских и девонских водоемах. Эти резервуары, как правило, плохо герметизированы, что приводит к образованию тяжелой нефти и нефтеносных песков.

Химические свойства

Тяжелая нефть асфальтирована и содержит асфальтены и смолы . Он «тяжелый» (плотный и вязкий) из-за высокого соотношения ароматических соединений и нафтенов к линейным алканам и высокого содержания НСО ( азота , серы , кислорода и тяжелых металлов ). Тяжелая нефть имеет более высокий процент соединений с более чем 60 атомами углерода и, следовательно, имеет высокую температуру кипения и молекулярную массу. Например, вязкость сверхтяжелой нефти Венесуэлы Ориноко находится в диапазоне 1000–5000 сП (1–5 Па·с ), тогда как вязкость канадской сверхтяжелой нефти находится в диапазоне 5000–10 000 сП (5–10 Па ·с). Па·с), примерно такое же, как у патоки, и выше (до 100 000 сП или 100 Па·с для большинства вязкие месторождения, пригодные для промышленной эксплуатации). Определение компании Chevron Phillips Chemical выглядит следующим образом:

«Тяжесть» тяжелой нефти является, прежде всего, результатом относительно высокой доли смешанного пакета сложных высокомолекулярных непарафиновых соединений и низкой доли летучих низкомолекулярных соединений. Тяжелые нефти обычно содержат очень мало парафинов и могут содержать или не содержать высокие уровни асфальтенов.

Тяжелая сырая нефть обычно классифицируется двумя способами. :

1. Те, которые содержат более 1% серы (сырая нефть с высоким содержанием серы), с ароматикой и асфальтенами . В основном они встречаются в Северной Америке ( Канада ( Альберта , Саскачеван ), США ( Калифорния ), Мексика ), Южной Америке ( Венесуэла , Колумбия и Эквадор ) и на Ближнем Востоке ( Кувейт , Саудовская Аравия ).
2. Те, которые содержат менее 1% серы (сырая нефть с низким содержанием серы), с ароматическими веществами , нафтенами и смолами , и они в основном встречаются в Западной Африке ( Чад ), Центральной Африке ( Ангола ) и Восточной Африке ( Мадагаскар ).

См. также

• Мазут – Мазут
• Нефтеносные пески - тип нетрадиционного нефтяного месторождения.
• Горючий сланец - богатая органикой мелкозернистая осадочная порода, содержащая кероген.
• Парогравитационный дренаж
• Закачка пара (нефтяная промышленность) - Способ добычи тяжелой сырой нефти.

Внешние ссылки

• Гушор Инк. - Геофизические исследования тяжелой нефти и разработка месторождений
• Научный центр тяжелой нефти OTS. Архивировано 4 марта 2021 г. в Wayback Machine.
• Карта мировых ресурсов тяжелой нефти Schlumberger
• Молекулярная основа тяжелых органических веществ в нефти и тяжелой нефти
• Технический обзор сырой нефти