Revista Art-emis
Petrolul din ?isturi (1) PDF Imprimare Email
Dr. ing. Nicolae Tra?c?-Chiri??   
Duminică, 20 Martie 2016 20:31

Petrolul din ?isturi 1Acest articol readuce în aten?ie o surs? energetic? important? ?i anume ?isturile bituminoase ?i petrolul din ?isturi. Dup? o prezentare succint? a form?rii petrolului ?i a ?isturilor bituminoase, este eviden?iat poten?ialul energetic al ?isturilor bituminoase, poten?ial datorat con?inutului în materie organic? (kerogen ?i bitum) ?i acumul?rilor de ?i?ei ?i gaze. In continuare sunt prezentate câteva realiz?ri din România ?i Estonia privind utilizarea ?isturilor bituminoase, precum ?i numeroase date privind ?i?eiul ?i gazele din ?isturi. Explorarea ?i extrac?ia ?i?eiului ?i gazelor din ?isturi prezint? avantaje importante, iar riscurile sunt reduse ?i u?or de prevenit. Având în vedere aceste considera?ii ?i gradul redus de cunoa?tere a ?isturilor bituminoase ?i a ?i?eiului ?i gazelor din ?isturi, se impune sus?inerea lucr?rilor de cercetare ?i explorare a acestora, atât în România, cât ?i în majoritatea ??rilor din Europa.

Date generale

Este cunoscut faptul c?, în natur?, petrolul se g?se?te în stare lichid? - ?i?eiul, gazoas? - gazele naturale sau solid? - bitumul. Formarea petrolului are la baz? transformarea biochimic? ?i geochimic? a materiei organice din mediul marin de-a lungul a milioane de ani. Materia organic? este alc?tuit? din fitoplanctonul ?i zoo-planctonul marin care s-a depus pe fundul m?rilor ?i a format n?molul sapropelic, apoi sapropelul. In lipsa oxigenului ?i sub ac?iunea bateriilor sapropelul s-a transformat în kerogen care este un precursor al form?rii ?i?eiului. In continuare, sub ac?iunea unor temperaturi ?i presiuni ridicate, dar ?i a radioactivit??ii, kerogenul a generat hidrocarburile care alc?tuiesc ?i?eiul ?i gazele. Pe fundul m?rilor s-au depus ?i diferite minerale - silicioase, calcaroase sau argiloase - care au format diferite tipuri de roci. Rocile în care s-a format petrolul sunt roci surs?, denumite ?i roci „mam?" sau roci generatoare de petrol ?i au, în general, permeabilitate mic?, deci capacitate de curgere extrem de redus?. Sisturile bituminoase sunt roci cu structur? foioas? care s-au format din mine -rale argiloase depuse simultan cu materia organic?, astfel c? sunt roci generatoare de petrol. Datorit? presiunii litostatice ?isturile bituminoase s-au compactat puternic ceea ce a dus la expulzarea hidrocarburilor lichide ?i gazoase rezultate din kerogen, hidro -carburi care au migrat în diferite capcane geologice unde au format z?c?minte de ?i?ei ?i/sau gaze. Capcanele geologice sunt zone subterane de mari dimensiuni, izolate hidrodinamic de zonele din jur ?i sunt alc?tuite din roci nisipoase, calcaroase ?i marnoase care au porozitate ?i permeabilitate bun?, deci capacitate de înmagazinare ?i de curgere ridicat?. Acestea sunt roci colectoare, denumite ?i roci magazin[1]. Dup? migra?ia primar?, fiind roci generatoare de petrol, ?isturile bituminoase au generat în continuare ?i?ei ?i gaze care nu au mai putut s? p?r?seasc? roca mam? c?ci ?isturile au devenit impermeabile. Sisturile bituminoase con?in materie organic? sub form? de kerogen (cca 90%) ?i bitum (cca 10%) care sunt insolubile în solven?i orga - nici, dar prin piroliz? la temperaturi mai mari de 300șC se ob?ine „?i?ei (ulei) de ?ist" ?i „gaze de ?ist". ?i?eiul de ?ist este un ?i?ei sintetic, greu ?i vîscos, iar gazele de ?ist au putere caloric? mic?, respectiv 600-900 kcal/Smc. Cu aceast? ocazie se subliniaz? o eroare frecvent? de denumire a petrolului extras din ?isturile bituminoase ca fiind petrol de ?ist, denumirea corect? fiind „petrol din ?isturi"[1]. În România formarea ?isturilor bituminoase a început în era geologic? Jurasic ?i a durat pân? în Miocen, deci 300-400 milioane ani. S-a realizat prin depunerea fitoplanc- tonului ?i zooplanctonului din Marea Tethys împreun? cu sedimente fine pelitice.

Exploatarea ?isturilor bituminoase

?isturile bituminoase constituie o surs? energetic? de viitor deoarece resursele mondiale de ?isturi bituminoase sunt de 4-5 ori mai mari decât resursele de ?i?ei, de?i gradul actual de cunoa?tere este relativ redus (30-50%). Importan?a ridicat? a ?isturilor bituminoase este dat? atât de con?inutul de materie organic?, cât ?i de acumul?rile de ?i?ei ?i gaze din ?isturi, exploatarea acestor acumul?ri ducând la o adev?rat? revolu?ie industrial? în primul deceniu al acestui secol în S.U.A. Con?inutul în materie organic? al ?isturilor bituminoase ajunge pân? la 60 %, cel mai frecvent fiind întâlnite valori de 5-10%. ?isturile bituminoase pot utilizate în diferite moduri, respectiv de la producerea de energie termic? ?i electric? prin ardere în termocentrale, pân? la fabricarea unor produse petrochimice ?i anume ?i?eiul de ?ist ?i al?i combustibili (gaze de ?ist ?i reziduri care ard). Pentru prelucrare termochimic? eficient? prezint? interes doar cele care au mai mult de 10 % materie organic?. Referitor la ?isturile bituminoase din România, analizele de laborator au ar?tat un con?inut redus de materie organic? (4-10%), dar au fost analizate doar probe prelevate din aflorimente de suprafa??, astfel c? se a?teapt? ca ?isturile bituminoase de la adâncimi mai mari de 500 m s? con?in? 30-40% materie organic?. ?isturile bituminoase din zona Anina - care au fost exploatate industrial în România - au un con?inut redus de materie organic? (4-6 %, gravimetric) astfel c? la termocentrala de la Anina a fost necesar ca ?isturile utilizate s? fie f?râmi?ate ?i apoi s? fie introduse în ajutaje speciale în amestec cu p?cur? sau gaz metan[1,2]. În privin?a acumul?rilor industriale de ?isturi bituminoase utile, cele mai mari z?c?minte se afl? în S.U.A. (mai mult de 50% din resursele mondiale), China, Australia, Rusia, Brazilia, Estonia, Lituania ?i Noua Zeeland?.Exploatarea ?isturilor bituminoase se poate face atât prin metode "in situ", cât ?i prin minerit - în carier? sau în mine subterane. Exploatarea prin minerit este mai eficient? c?ci se ob?ine o recuperare ridicat? (60-80%), dar sunt necesare investi?ii mari ?i o monitorizare complex? pentru ca mediul înconjurator s? nu fie influen?at negativ. Exploatarea "in situ" se face prin sonde verticale sau orizontale ?i aplicarea metodelor termice (injec?ie de abur sau combustie subteran?), dar recuperarea final? pentru ?i?eiul din ?isturi este redus? (3-10 %), iar gazele care rezult? con?in mult CO2, [3]. Exploatarea industrial? a ?isturilor bituminoase a început în Fran?a (anul 1838) ?i în Irlanda (anul 1848) ?i a atins apogeul dup? 1960 în Estonia care a acoperit cca 90 % din necesarul de energie cu ?isturi bituminoase extrase, în principal, din regiunea Nerva. Produc?ia de ?isturi bituminoase din ultimii ani a fost de 12-17 milioane t/an ?isturi din care au rezultat 5-7 milioane t/an zgur? steril? care a fost utilizat? pentru realizarea a dou? dealuri artificiale, pe un deal fiind instalate 17 centrale eoliene, iar pe cel?lalt deal a fost construit? o pârtie de schi, [1,2].

În România ?isturile bituminoase au un grad de cunoa?tere redus (30-50 %), cele mai importante acumul?ri de ?isturi fiind puse în eviden?? în z?c?mintele Jurasic din zona Doman-Anina, Cretacic din Mun?ii Orientali ?i Miocen din stratele de Cornu. In privin?a resurselor geologice de ?isturi bituminoase din România, acestea au fost estimate la 10-15 miliarde t ?isturi brute, resursele utile fiind de 5-7,5 miliarde t. In func?ie de randamentul în ?i?ei (20-50 litri ?i?ei/tona de ?isturi utile) ?i pentru un con?inut de minim 10% materie organic?, rezult? rezerve de ?i?ei de ?ist de 90-250 milioane t. Deoarece ?isturile bituminoase din România au un con?inut redus de materie organic? acestea nu au fost exploatate industrial, cu excep?ia celor din zona Anina care au fost utilizate la o termocentral? local? care a func?ionat în perioada 09.1984-12.1988 cu ?isturi extrase din carier? sau din mine de mic? adâncime - mai pu?in de 100 m. Referitor la ?i?eiul de ?ist care poate fi produs, cele mai mari resurse se g?sesc în S.U.A. (530 miliarde t), China (75-80 miliarde t), Rusia (35-40 miliarde t), Congo (14-15 miliarde t), Brazilia (12-13 miliarde t), Israel (cca 12 miliarde t) ?i Iordania (4 miliarde t). Industria ?i?eiului de ?ist este dezvoltat? mai mult în China, Estonia, Brazilia, Rusia, Germania, Israel ?i Marea Britanie, maxima de ?i?ei de ?ist (10-12 milioane t/an) fiind realizat? în anii 2011- 2013, [1,2,4].

Exploatarea ?i?eiului ?i gazelor din ?isturi

A?a cum rezult? ?i din capitolul anterior, z?c?mintele de ?isturi bituminoase cu cel mai mare poten?ial energetic sunt cele care con?in acumul?ri industriale de ?i?ei ?i gaze care pot fi exploatate prin sonde. ?i?eiul ?i gazele din ?isturile bituminoase sunt acu -mulate între „foile" ?isturilor, în porii ?i în fisurile acestora. Exploatarea ?i?eiului ?i gazelor din ?isturile bituminoase este similar? cu exploatarea z?c?mintelor de ?i?ei ?i gaze conven?ionale, dar este mult mai costisitoare datorit? caracteristicilor ?isturilor bituminoase. Astfel, la primele sonde s?pate vertical sunt prelevate un num?r mare de carote mecanice care trebuie analizate complex pentru determinarea presiunii de fisurare, a con?inutului petroligen (carbon organic total), a temperaturii de ardere ?i a compozi?iei gazelor de ardere. Aceste elemente sunt importante pentru stabilirea modului de exploatare industrial? eficient?, respectiv prin sonde, prin prelucrarea termochimic? a ?isturilor sau prin arderea acestora în termocentrale. De asemenea, la exploatarea ?i?eiului ?i gazelor din ?isturile bituminoase se ?ine seama de porozitatea efectiv? ?i permeabilitatea acestora care sunt extrem de reduse, ceea ce face ca atât debitele de ?i?ei ?i/sau gaze, cât ?i cumulativele extrase s? fie mici. Astfel, declinul de produc?ie este foarte mare, respectiv 30-70 % în primii 3-4 ani, fa?? de 5-10 % la z?c?mintele conven?ionale, iar recuperarea final? este de 2-10 % pentru ?i?ei ?i 10-30 % pentru gazele din ?isturi fa?? de 20-60% pentru ?i?ei, respectiv 70-90 % pentru gaze la z?c?mintele conven?ionale. De aceea, pentru ca exploatarea petrolului din ?isturi s? fie rentabil? este necesar ca resursa ini?ial? s? fie foarte mare, iar adâncimea ?isturilor s? fie relativ mic?. În privin?a ?i?eiului din ?isturi, cele mai mari resurse se g?sesc în Rusia (300-325 miliarde t), S.U.A. (8-9 miliarde t), China (4-5 miliarde t), Australia (4-5 miliarde t), Argentina (cca 4 miliarde t) ?i Libia (4 miliarde t) . In Rusia cel mai mare z?c?mânt de ?isturi cu ?i?ei este Bazhedov din vestul Siberiei. Are suprafa?a de cca 230 ha ?i grosimea de 25-35 m, resursa de ?i?ei este de 300 miliarde t , iar rezerva recuperabil? este estimat? la 8-9 miliarde t. In S.U.A. cel mai mare z?c?mânt de ?i?ei din ?isturi este Bakken care are o resurs? de 3-4 miliarde t ?i?ei, produc?ia maxim? fiind atins? în anii 2012-2013 ?i anume 75-80 mii t/zi. Alt z?c?mânt de ?i?ei din ?isturi din S.U.A. este Eagle Ford din Texas care are o resurs? geologic? de 1-1,5 miliarde t ?i?ei. Produc?ia acestui z?c?mânt a crescut de la 50.000 t/zi în 2008 la cca 100.000 t/zi în 2013, dup? care a început s? scad? rapid c?ci nu s-au mai s?pat sonde noi.În Europa nu sunt evaluate rezerve de ?i?ei din ?isturi dovedite, deci în curs de exploatare, ci numai rezerve probabile ?i posibile, cele mai mari fiind în Fran?a (670 milioane t), Polonia (470 milioane t) ?i Olanda (415 milioane t). In România au fost puse în eviden?? - prin prospec?iuni seismice - dou? z?c?minte de ?isturi cu ?i?ei ?i anume în bazinul Com?ne?ti ?i în zona ora?ului Bal? din Oltenia, rezervele estimate fiind de 40-45 milioane tone.
- Va urma -

Not? bio-bibliografic? - Dr. ing. Nicolae Tra?c?-Chiri??,

S-a n?scut pe 20 august 1948 în com. Meline?ti, jude?ul Dolj. A absolvit liceul „Al. Sahia" din Bucure?ti în anul 1966, apoi Institutul de Petrol, Gaze si Geologie, Facultatea Forajul sondelor ?i exploatarea z?c?mintelor de ?i?ei ?i gaze. Ulterior (1977-1981) a urmat ?i cursurile f?r? frecven?? ale Facult??ii Economia industriei, constructiilor ?i transporturilor (actuala Facultate de Management) din cadrul A.S.E. Bucure?ti. A sustinut teza de doctorat „Contribu?ii la îmbun?t??irea proiect?rii, urm?ririi ?i dirijerii exploat?rii z?c?mintelor de ?i?ei prin combustie subteran?" în februarie 1999, ob?inând titlul ?tiin?ific de doctor în ingineria petrolului. In perioada 08.1971 - 08.1975 a lucrat la Schela de Extrac?ie Videle, apoi la I.C.P.T. Câmpina ca cercet?tor ?tiin?ific (C.S.), C.S.P. III ?i C.S.P. II. În luna mai 2005 a fost transferat la O.M.V. Petrom, Divizia E&P Ploiesti, iar din decembrie 2010 la Bucure?ti, Departamentul Managementul Zacamintelor. Este specialist în metodele de recuperare secundar? a ?i?eiului, in special metodele termice ?i injec?ia tehnologic? de CO2. A realizat 139 studii de cercetare ?i proiectare a exploat?rii z?c?mintelor de ?i?ei ?i gaze, a participat cu lucr?ri la 8 simpozioane ?i alte manifest?ri tehnico-?tiin?ifice (FOREN 2010, 2012 si 2014) ?i a publicat 14 articole în reviste de specialitate. Este autorul principal al celei mai mari lucr?ri de cercetare - proiectare din petrolul romanesc, respectiv „Studiul de exploatare pentru Megastructura Moreni" - 2007. Dup? februarie 2013 când a iesit la pensie, a mai lucrat doi ani la firma Bekata Consultind din Câmpina unde a realizat studii de cercetare-proiectare pentru O.M.V. Petrom.

------------------------------------------
[1] Tra?c? - Chiri?? N., Z?voianu R.,?isturile ?i nisipurile bituminoase - o provocare important? a mileniului III. Lucrare Bekata, Forumul European al Energiei (FOREN), 2014.
[2] Ro?oiu L., Petrolul de ?ist-o nou? revolu?ie la nivel mondial. „Petroleum Review", 2013.
[3] Tra?c? - Chiri?? N., Baciu, C. M.: Cre?terea rezervelor de ?i?ei la z?c?mintele O.M.V. PETROM prin aplicarea metodelor de recuperare neconven?ionale. FOREN 2012.
[4] Radu. Gh., Sandu. V.: Noi perspective privind gazele neconven?ionale în Europa. „Monitorul de petrol ?i gaze" (M.P.G.), nr. 11/2013.

footer