Кіріспе
Ауыр шикі мұнай (немесе аса ауыр шикі мұнай) – қалыпты қойнау жағдайында өндіріс ұңғымаларына оңай ағып келмейтін, өте тұтқыр мұнай. Ол "ауыр" деп аталады, себебі оның тығыздығы немесе меншікті салмағы жеңіл шикі мұнайдан жоғары. Ауыр шикі мұнай – API гравитациясы 20°-тан төмен сұйық мұнай. Ауыр шикі мұнай мен жеңіл сұрыптардың арасындағы ерекшеліктерге жоғары тұтқырлық, меншікті салмақ және жоғары молекулалық салмағы бар көмірсутектердің құрамы жатады. 2010 жылы Дүниежүзілік Энергетика Кеңесі (WEC) аса ауыр мұнайды 10°-тан төмен гравитациясы және 10 000-нан астам тұтқырлығы бар шикі мұнай деп анықтады. Яғни, тығыздығы 1000 кг/м³ (немесе меншікті салмағы 1-ден асатын) және қойнаулық тұтқырлығы 10 000 сантипоизден асатын мұнай. Ауыр мұнайлар мен асфальт – тығыз, сулы емес фазадағы сұйықтықтар (DNAPL) болып табылады. Олардың ерігіштігі төмен, тұтқырлығы және тығыздығы судан жоғары. DNAPL-дің ірі мөлшерде төгілуі жағдайында, ол сулы горизонттың толық тереңдігіне жылдам сіңіп, түбінде жиналады.
Heavy crude oil (or extra heavy crude oil) is highly viscous oil that cannot easily flow from production wells under normal reservoir conditions. It is referred to as "heavy" because its density or specific gravity is higher than that of light crude oil. Heavy crude oil has been defined as any liquid petroleum with an API gravity less than 20°. Physical properties that differ between heavy crude oils and lighter grades include higher viscosity and specific gravity, as well as higher molecular weight hydrocarbon composition. In 2010, the World Energy Council(WEC) defined extra heavy oil as crude oil having a gravity of less than 10° and a reservoir viscosity of more than 10,000 centipoises. In other words, oil with a density greater than 1000 kg/m3 (or a specific gravity greater than 1) and a reservoir viscosity of more than 10,000 centipoises. Heavy oils and asphalt are dense nonaqueous phase liquids (DNAPLs). They have a low solubility and a viscosity greater than, and density higher than, water. Large spills of DNAPL will quickly penetrate the full depth of the aquifer and accumulate at the bottom.
Қарым-қатынас субстанциялары
Ауыр мұнай мұнай құмдарынан алынатын табиғи битуммен тығыз байланысты. Мұнай геологтары мұнай құмдарынан алынған битумды "өте ауыр мұнай" деп атайды, өйткені оның тығыздығы 10° API-ден төмен. Битум – мұнайдың ең ауыр, қалың түрі. Дүниежүзілік ресурстар институтының мәліметінше, Канада мен Венесуэлада ауыр мұнай мен мұнай құмдарының мол қоры кездеседі. АҚШ Энергиялық ақпарат басқармасы (EIA) 2001 жылы әлемдегі ең ірі ауыр мұнай қоры Ориноко өзенінің солтүстігінде, Венесуэланың шығысындағы Ориноко белдеуінде орналасқанын хабарлады – 270 мильге созылып, ені 40 миль. Сол кезде Венесуэла "қосымша ауыр шикізат ресурстарын өңдеу үшін бірлескен кәсіпорындарды" рұқсат етті, бұл Сауд Арабиясының дәстүрлі мұнай қорымен шамалас. Венесуэладағы Ориноко белдеуі кейде мұнай құмы ретінде сипатталғанымен, бұл кен орындары битумды емес, төмен тұтқырлығына байланысты ауыр немесе аса ауыр мұнай санатына жатады. Табиғи битум мен аса ауыр мұнай бактериялардың әсерінен бастапқы дәстүрлі мұнайлардан айырылу дәрежесімен ерекшеленеді. Тридцяттан астам елде мұнай қоры бар екені белгілі. Ауыр мұнайды өндіру, тасымалдау және қайта өңдеу жеңіл мұнайға қарағанда ерекше қиындықтар тудырады. Әдетте, ауыр шикі мұнайды тасымалдайтын құбыр желісіне оның ағымын жеңілдету үшін сұйытқыш белгілі бір аралықпен қосылады. Дильбит (сұйылтылған битум) – жоғары тұтқырлыққа ие көмірсутектерді тасымалдау тәсілі. Альберта мұнай құмдарының битумын бағалау әдістемесіне сәйкес, "Дильбит қоспалары" – "ауыр шикі мұнайдан және/немесе битумнан, әдетте конденсаттан жасалған қоспалар, құбыр желісінің тұтқырлығы мен тығыздығына қатысты талаптарды орындау мақсатында, қоспаға кіретін сұйытқыштың тығыздығы 800 кг/м³-тен төмен".
Экономика
Ауыр шикі мұнай мұнай өндіру экономикасы үшін қызықты жағдай тудырады. Әлемдегі ауыр мұнай ресурстары дәстүрлі жеңіл шикі мұнайдан екі еседен астам. 2009 жылдың қазан айында АҚШ Геологиялық қызметі Ориноко кен орындарының (Венесуэла) өндірілетін мөлшерін жаңартты, осы аймақты әлемдегі ең ірі өндірілетін мұнай кен орындарының біріне айналдырды. Дегенмен, ауыр мұнайды қалпына келтіру көрсеткіштері көбінесе мұнай қорының 5-30% ғана құрайды. Қалпына келтіру көрсеткішін анықтайтын маңызды фактор – химиялық құрамы. Ауыр мұнайды өндіруге қолданылатын жаңа технологиялар қалпына келтіру көрсеткіштерін үнемі арттырып келеді. Бір жағынан, ауыр мұнайды тазартудың жоғары құны және кейбір көздердегі күкірттің көп мөлшері салдарынан, оның бағасы жеңіл мұнайға қарағанда төмен болуы мүмкін. Сонымен қатар, жоғары тұтқырлық пен тығыздық өндірісті қиындатады (қорларды зерттеуге қараңыз). Екінші жағынан, ауыр мұнайдың ірі қоры Америкада, оның ішінде Канадада, Венесуэлада және Калифорнияда табылды. Ауыр мұнай кен орындарының салыстырмалы түрде аз тереңдігі (көбінесе 914,40 метрден кем) өндіріс шығындарын төмендетуге мүмкіндік береді; алайда, бұл өндіріс пен тасымалдау қиындықтарымен толықтай өтеледі, бұл дәстүрлі өндіріс әдістерін тиімсіз етеді. Дегенмен, шикі мұнай қолдану алдында тазартылып, крекинг және фракциялық дистилляция арқылы нақты алкандар алынатындықтан, бұл салыстыру практикалық мағынаға ие емес. Ауыр шикі мұнайды өңдеуге көбірек энергия жұмсалуы мүмкін, сондықтан егер соңғы өнімдер жеңіл көмірсутектер (бензин мотор отындары) болса, оның экологиялық әсері жеңіл шикі мұнайға қарағанда жоғары болуы мүмкін. Екінші жағынан, ауыр шикі мұнай жол асфальты қоспаларын жасау үшін жеңіл шикі мұнайдан жақсы көз болып табылады. Қазіргі технологиялармен ауыр мұнайды және мұнай құмдарын өндіру мен тазарту кәдімгі мұнайға қарағанда үш есеге дейін көп CO2 шығарындыларын тудырады, бұл негізінен өндіру процесінің (табиғи газды жылыту және қысымды сақтау үшін күйдіруді қоса) энергияны көп тұтынуына байланысты. Қазіргі уақытта өндіріс әдістерін жақсарту бойынша жүргізіліп жатқан зерттеулер осы экологиялық әсерді азайтуға бағытталған. 2009 жылғы баяндамада Ұлттық токсикалық желі АҚШ үкіметінің және Канадалық мұнай өндірушілер қауымдастығының (CAPP) көмірқышқыл газы туралы ақпараттық орталығы ұсынған деректерге сілтеме жасап, энергия бірлігіне шаққандағы CO2 шығарындылары көмірге қарағанда шамамен 84% жоғары (0,078/0,093) екенін мәлімдеді. Environmental Research Web сайтында "Канаданың мұнай құмдарынан алынатын мұнайды өндіру және өңдеу үшін қажетті энергияның арқасында, оның өмірлік циклындағы шығарындылары дәстүрлі табиғи отынға қарағанда 25%-ға дейін жоғары" деп хабарланды.