Что происходит с жидкими углеводородами на глубинах больше пяти километров
Первую в мире нефтяную скважину построили в 1846 году. Она уходила под землю всего на 21 метр — это меньше, чем глубина большинства станций метро в России. Сейчас скважины для добычи углеводородов в сотни раз глубже. Что ждет топливную энергетику дальше: будут ли искать нефть еще ближе к центру планеты и что ждет буровиков на таких глубинах.
Запасы легкодоступной нефти истощаются. Почти все жидкие углеводороды, что располагались у поверхности, давно превратились в топливо, моторное масло, одежду, лекарства, косметику, пластик и даже продукты питания. Сегодня средняя глубина залегания добываемой в России нефти — три километра. Еще 50 лет назад разработка таких ресурсов была настоящим вызовом, а сейчас технологии позволяют добывать «трудную» нефть с глубин до пяти километров.
Можно ли бесконечно наращивать глубину бурения и добычи или есть природный предел залегания пригодных для энергетики углеводородов? За ответом мы обратились в научно-технический центр «Газпром нефти».
Борис Белозерове
директор по развитию функции «Геологоразведочные работы» «Газпром нефти»
Нефть образовалась из органического вещества, например, погибших микроорганизмов из древних морей. Слой органики в течение миллионов лет погружался под «землю» — слои новообразованных осадочных пород. Они давили на погибшую органику сверху, а снизу ее подогревало тепло земной мантии.
«Как пища в пароварке, под действием давления и температуры органическое вещество на больших глубинах превращалось в сложные углеводороды. Чем глубже порода, выше температура и давление в ней — тем сильнее преобразовывалась органика», — объясняет эксперт.
На глубинах ниже пяти километров полезных для энергетики углеводородов нет, в редких случаях там можно наткнуться на газ. Породы на таких глубинах сильно сдавлены толщей вышележащих пород, потому они плотные и крепкие, как бетон. Объем пор (пустот) в них — всего 5-10% по отношению к объему всей породы. Это значит, что в них поместится совсем немного нефти. Бурить километры плотной породы ради небольшого количества энергоресурсов — экономически невыгодно.
«На глубинах свыше 20 километров температуры превышают 400 градусов по Цельсию. Если воды там много, углеводороды полностью растворяются в ней. Если мы говорим про чистую нефть, в таких условиях из нее образуется немного метана, а большая часть превратится в кокс — вещество, которого и без экстремального бурения достаточно в нефтяной промышленности», — говорит Борис Белозеров.
Нефтяной кокс — это твердый осадок, образующийся после завершающей стадии термической обработки нефти, когда из нее уже выделили все полезные фракции. Его используют как топливо на тепловых станциях и при выплавке алюминия. На изготовление одной тонны металла нужно 550-600 килограммов кокса.
Количество теплоты, выделяемое при полном сгорании килограмма кокса, примерно такое же, как у древесного угля — около 7000 ккал/кг. Но сжигать нефтяной кокс на тепловых станциях мешает его графитоподобная структура: на 90-99% он состоит из чистого углерода и воспламеняется при высокой температуре — от 450 градусов по Цельсию. Снизить ее можно с помощью катализаторов. Останется очистить кокс от примесей металлов и серы, негативно влияющих на горение. Все это превращает добычу природного кокса с огромных глубин в сложное и весьма бесполезное для энергетики приключение.
