Нетрадиционные (нефтяные и газовые) резервуары или нетрадиционные ресурсы (ресурсные комплексы) представляют собой скопления , в которых фазы нефти и газа прочно связаны с строением горных пород сильными капиллярными силами , что требует специальных мер для оценки и извлечения . [1]
Нефть и газ естественным образом образуются на глубине около 4 или 5 км ниже поверхности Земли . [a] Будучи легче, чем водонасыщающие породы ниже уровня грунтовых вод , нефть и газ с течением времени перемещаются под действием плавучести по водоносным путям к поверхности Земли. Часть нефти и газа просачиваются на поверхность в виде естественных просачиваний , либо на суше, либо на морском дне. Остальная часть остается в ловушке под землей геологическими барьерами [b] в различных геометриях ловушек . Таким образом, подземные карманы нефти и газа накапливаются путем вытеснения воды в пористой породе . Если карманы проницаемы , их называют обычными резервуарами . Скважины бурятся в этих резервуарах, чтобы создать путь для нефти и газа, чтобы достичь поверхности. Когда разница давлений относительно высока, нефть и газ поднимаются к стволу скважины естественным образом за счет плавучести. [c] Там, где давление низкое, поток может быть усилен с помощью насосов (например, кивающих ослов ). [2]
На заре нефтяной промышленности не было необходимости в стимуляции для повышения эффективности добычи , поскольку предложение значительно превышало спрос, и оставлять «трудную» нефть в земле было экономически целесообразно. [3] Две мировые войны , за которыми последовал огромный экономический рост, привели к резкому росту спроса на дешевую портативную энергию, [4] в то время как доступность новых традиционных ресурсов нефти и газа снизилась. [5] [6] [d] Первоначально отрасль стремилась улучшить добычу захваченной нефти и газа, используя такие методы, как ограниченный или малообъемный гидравлический разрыв пласта для дальнейшей стимуляции резервуара, [e] тем самым сокращая объем нефти и газа, остающихся в земле, до экономического минимума. [7] [f] К началу тысячелетия потребовался новый вид энергетических ресурсов , особенно в США, которые были вынуждены достичь энергетической независимости . США обратились к нетрадиционным резервуарам для достижения своих целей, [8] которые были известны в течение десятилетий, но ранее были слишком дорогими, чтобы быть экономически привлекательными. Сегодня нетрадиционные резервуары включают в себя газ, сосредоточенный в бассейне , сланцевый газ , метан угольных пластов (CBM), газовые гидраты , битуминозные пески , легкую плотную нефть и горючие сланцы , в основном из Северной Америки. [9] [10]
Различие между традиционными и нетрадиционными ресурсами отражает различия в качествах резервуара и /или физических свойствах нефти и газа ( т. е. проницаемости и/или вязкости ). [11] [12] [13] Эти характеристики существенно влияют на предсказуемость (риск обнаружения, оценки и разработки) и, в свою очередь, на методы добычи из этих резервуаров, такие как гидроразрыв пласта .
Традиционные нефтяные и газовые скопления концентрируются по водоносным путям, движущимся под действием плавучести , в дискретные геологические ловушки, которые можно обнаружить с поверхности. Эти ловушки представляют собой относительно небольшие, но высокоплотные месторождения . Большинство традиционных нефтяных или газовых месторождений изначально естественным образом поступают в ствол скважины только под действием плавучести, а их пределы определяются механикой жидкости, измеряемой из ствола скважины ( например, давление жидкости, OWC/GWC и т. д. ). В целом, технический и коммерческий риск, связанный с дискретными традиционными резервуарами, можно снизить с помощью относительно недорогих дистанционных методов, таких как сейсмология отраженных волн , и извлечь с помощью относительно небольшого количества оценочных и эксплуатационных скважин. [2]
Нетрадиционные резервуары, напротив, регионально разбросаны по большим площадям без индикативной геометрии ловушек, которая может быть использована для прогнозных целей. Нефть и газ в нетрадиционных резервуарах, как правило, имеют низкую плотность ресурсов, часто удерживаются в породе сильными капиллярными силами, неспособными течь естественным образом за счет плавучести. [14] Поэтому пределы нетрадиционного месторождения обычно определяются относительно дорогим испытанием скважин для доставки. Извлечение из нетрадиционных резервуаров требует изменения физических свойств резервуара или характеристик потока жидкости, [g] с использованием таких методов, как фрекинг или закачка пара . Технический и коммерческий риск, связанный с нетрадиционными резервуарами, как правило, выше, чем у обычных резервуаров из-за отсутствия предсказуемости протяженности ловушек и качества резервуара, что требует обширного размещения и испытания скважин для определения экономических запасов /предела скважин, определяемых по доставке скважин . [1] [h]
Как и в случае со всеми формами ископаемого топлива , существуют установленные проблемы с выбросами парниковых газов при экспорте (распределении), а также при потреблении (сжигании), которые идентичны, независимо от того, получены ли нефть или газ из традиционных или нетрадиционных резервуаров. [15] Однако их углеродный след радикально отличается: традиционные резервуары используют природную энергию окружающей среды для выкачивания нефти и газа на поверхность без посторонней помощи; нетрадиционные резервуары требуют помещения энергии в землю для извлечения, либо в виде тепла ( например, битуминозные пески и нефтяные сланцы), либо в виде давления ( например, сланцевый газ и МУП ). Искусственная передача тепла и давления требует использования больших объемов пресной воды , что создает проблемы с поставками и утилизацией . Распределение ресурса на больших территориях создает проблемы землепользования, что имеет последствия для местных сообществ в плане инфраструктуры, грузовых перевозок и местной экономики. Воздействие на окружающую среду является неизбежным следствием всей человеческой деятельности, но разница между воздействием традиционных резервуаров по сравнению с нетрадиционными является значительной, измеримой и предсказуемой. [16] [17]
