Сага про нафтових пісках Канади
Ця історія почалася давно і почалася вона з робіт Карла Кларка
Канадський хімік Карл Кларк народився в 1888 році в містечку Джорджтаун, штат Онтаріо. Вищу освіту він здобув в університеті Макмастер, а в 1915 році в університеті Іллінойсу він отримав ступінь доктора хімічних наук.
Треба сказати, що Канада має величезні запаси важкої нафти (бітуму). Поклади бітумінозних пісків були відомі вже давно (наприклад, найбільше родовище Атабаска було відкрито ще в 1778 році), але ефективного способу розробки таких покладів знайдено не було. Їх розробка зводилася в основному до поверхневого збору бітуму з використанням його в будівельних цілях.
Для вивчення способів розробки нафтових пісків уряд Альбер (провінції, в якій розташовані всі основні запаси важкої нафти) в 1921 році заснувало Рада з наукових і промислових досліджень (Scientific and Industrial Research Council). Першим учасником цієї організації став Карл Кларк, а його основним завданням було знайти ефективний спосіб переробки нафтових пісків.
Карл почав експериментувати з різними способами відділення нафти від твердих частинок піску з використанням гарячої води і хімікатів. У 1923 році він зі своїм колегою Сідні Блером збудував невеликий експериментальний завод з переробки нафтової піску. Завод був здатний переробити до 85 тонн вихідної речовини в рік, але великою проблемою залишалися високі витрати на нагрів води. У 1925 році в процесі роботи на Рада Карл Кларк, нарешті, знайшов ефективний спосіб видобування нафти з нафтових пісків за допомогою гарячої води і хімічних реагентів, який він запатентував в 1929 році.
Метод цей полягає в тому, що нафтовий пісок, видобутий кар'єрним способом, змішують з гарячою водою або в спеціальному барабані, або безпосередньо в трубопроводі. Крапельки нафти (бітуму) при цьому відокремлюються від мінеральних частинок піску і прикріплюються до невеликих повітряним бульбашок, які допомагають їм переміститися в верхню частину суміші. Потім вся ця маса розміщується в спеціальних розділових судинах, де насичена бітумом піна просто відкачується з поверхні рідини. Відкачує піна містить близько 65 відсотків нафти, 25 відсотків води і 10 відсотків твердих частинок.
Коли великі зерна піску осідають, їх перекачують на спеціальні утилізаційні майданчики, де з них формують свого роду дамби у вигляді ставка. У ці ставки закачують відпрацьовану воду з рештою в ній дрібними частинками піску. Деякий час вода відстоюється і після повного осідання всіх твердих часток, що залишилася чисту воду використовують повторно.
Цікавий факт: оскільки частинки мінерального речовини після їх обробки і вилучення з них нафти не осідають з початкової щільністю, то виходить, що кожен кубічний метр видобутого нафтового піску перетворюється в 1,4 м³ відходів.
Зазвичай таким методом вдається витягти 88-95 відсотків нафти, що міститься в нафтовому піску, що робить цей метод дуже ефективним.
Коли канадські компанії почали комерційний видобуток нафти з нафтового піску в кінці 1960-х, навіть в нафтовій галузі мало хто звернув на це увагу. Нафта була укладена в напівтвердий в'язкої пасти званої бітумом, змішаної з твердими мінеральними частинками. Поклади бітумної нафти застигали взимку, а влітку перетворювалися в болотисті місця, в яких тонуло обладнання. Довгий час ніхто не сприймав серйозно можливості видобутку нафти з таких трудноразрабативаемих покладів. Але з часом нафтові піски були визнані повноцінної і невід'ємною частиною нафтової галузі. А доктора Карла Кларка в Канаді тепер шанують, як розробника ефективної технології видобування нафти з них.
Перехід до технологій видобутку важкої нафти з пласта
Кар'єрний спосіб розробки нафтових пісків за допомогою величезних екскаваторів і гігантських вантажівок дозволяє залучити в видобуток тільки 20% нафтових запасів. Решта запаси залягають на великій глибині поза межами досяжності кар'єрного методу. Тому наступним логічним кроком у розвитку процесу освоєння нафтових пісків був перехід до видобутку нафти безпосередньо з пласта (так званий in situ process). З цією метою були розроблені такі методи як метод SAGD. блискуче описаний в статті Метод парогравітаціонного дренажу. VAPEX, CHOPS і деякі інші (наприклад, метод N-Solv).
Ще в 1940-х Карл Кларк прийшов до висновку, що поверхнева видобуток нафтового піску і його подальша переробка - не найефективніший спосіб отримання нафти. «До сих пір я був дуже песимістичний щодо видобутку важкої нафти безпосередньо з пласта, але зараз я стаю все більш оптимістичний» - писав він. Але основна заслуга в розробці комерційно успішного методу видобутку важкої нафти з пласта належить доктору Роджеру Батлеру - розробнику методу SAGD.
Народився Роджер Батлер в 1927 році у Великобританії в містечку Илфорд, який з 1965 року вважається частиною Лондона. У 1951 році Роджер отримав докторський ступінь в галузі хімії в Імперському коледжі Лондона і майже відразу після цього іммігрував до Канади.
У 1955 році він почав роботу в компанії Імперіал Ойл, де пропрацював наступні 27 років, протягом яких не тільки розробив технологію розробки важкої нафти методом SAGD, але і близьку їй технологію VAPEX, в якій замість пара використовується спеціальний розчинник.
У 1970-х Батлер, будучи працівником компанії Імперіал Ойл, розробив концепцію використання двох паралельних горизонтальних свердловин із закачуванням пара в одну з них, як можливий спосіб розробки глубокозалегающих покладів важкої нафти. Його концепція і її подальше перетворення в комерційно успішну технологію SAGD дало поштовх до розвитку інших методів розробки глубокозалегающих покладів важкої нафти.
Визнається в даний час як батько технології SAGD, Роджер Батлер зіграв ключову роль у розвитку методів розробки глубокозалегающих покладів важкої нафти. «Винахід Роджером концепції SAGD стоїть в одному ряду з винаходом Карлом Кларком процесу використання гарячої води і є однією з критично важливих інновацій, які дозволили нафтовим пісках Канади стати одним з ключових джерел енергії в світі в масштабах Саудівської Аравії» - пише Даг Лілліко, менеджер Ради з досліджень Альберти.
Карта розміщення покладів бітумінозних пісків Канади на півночі провінції Альберти
Розвиток інноваційних технологій видобутку нафти дозволило Канаді створити багатомільярдну індустрію з видобутку важкої нафти і природних бітумів. І хоча витрати на видобуток такої нафти набагато вище, ніж традиційної, вона грає все більш значущу роль в сучасній нафтової індустрії.
В цілому можна виділити три стадії освоєння покладів нафтових пісків Канади:
- Поверхнева видобуток нафтового бітуму і його використання для потреб будівництва, в тому числі дорожнього;
- Розробка нафтових пісків кар'єрним способом з їх подальшою переробкою;
- Видобуток важкої нафти безпосередньо з пласта
Таким чином, саме завдяки розвитку інноваційних технологій видобутку важкої нафти і природних бітумів Канаді вдалося стати другою найбільшою країною в світі за величиною доведених запасів нафти.
