Введение
Тяжелая сырая нефть (или сверхтяжелая сырая нефть) – это нефть с высокой вязкостью, которая не может легко поступать в добывающие скважины при нормальных пластовых условиях. Она называется "тяжелой" из-за более высокой плотности или удельного веса по сравнению с легкой сырой нефтью. Тяжелая нефть определяется как любая жидкая нефть с API-гравитацией менее 20°. Физические свойства, отличающие тяжелую нефть от более легких сортов, включают более высокую вязкость и удельный вес, а также более высокий молекулярный вес углеводородного состава. В 2010 году Всемирный энергетический совет (ВЭС) определил сверхтяжелую нефть как сырую нефть с гравитацией менее 10° и пластовой вязкостью более 10 000 сантипуаз. Иными словами, нефть с плотностью более 1000 кг/м³ (или удельным весом более 1) и пластовой вязкостью более 10 000 сантипуаз. Тяжелые масла и асфальт являются плотными невзвешенными жидкостями (DNAPL). Они обладают низкой растворимостью, вязкостью и плотностью выше, чем у воды. Крупные разливы DNAPL быстро проникают на всю глубину водоносного горизонта и накапливаются на его дне.
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.
Связанные вещества
Тяжелая нефть тесно связана с природным битумом из нефтяных песков. Нефтяные геологи классифицируют битум из нефтяных песков как "сверхтяжелую нефть" из-за его плотности менее 10° API. Битум – самая тяжелая и вязкая форма нефти. По данным Института мировых ресурсов, значительные запасы тяжелой нефти и нефтяных песков сосредоточены в Канаде и Венесуэле. Управление энергетической информации США (EIA) сообщило в 2001 году, что крупнейшие запасы тяжелой нефти в мире расположены к северу от реки Ориноко, в поясе Ориноко протяженностью 435 км и шириной 64 км в восточной Венесуэле. В то время Венесуэла начала выдавать разрешения на "совместные предприятия для переработки сверхтяжелых нефтяных ресурсов", сопоставимые по объему с доказанными запасами нефти Саудовской Аравии. Пояс Ориноко в Венесуэле иногда описывают как нефтяные пески, однако эти месторождения не битуминозны и относятся к категории тяжелой или сверхтяжелой нефти из-за их более низкой вязкости. Природный битум и сверхтяжелая нефть различаются степенью деградации от исходных сортов нефти под воздействием бактерий. Известно о наличии запасов в тридцати и более странах. Производство, транспортировка и переработка тяжелой нефти сопряжены с особыми трудностями по сравнению с легкой нефтью. Как правило, для облегчения потока в трубопровод, транспортирующий тяжелую нефть, на определенных участках добавляют разбавитель. Дильбит (разбавленный битум) – это способ транспортировки высоковязких углеводородов. Согласно Методологии оценки битума нефтяных песков провинции Альберта, "дильбитные смеси" означают "смеси, изготовленные из тяжелой нефти и/или битума с разбавителем, обычно конденсатом, для соответствия требованиям к вязкости и плотности трубопровода, при этом плотность разбавителя, входящего в состав смеси, составляет менее 800 кг/м3".
Экономика
Тяжелая сырая нефть представляет собой интересную ситуацию с точки зрения экономики разработки нефтяных месторождений. Запасы тяжелой нефти в мире более чем в два раза превышают запасы обычной легкой нефти. В октябре 2009 года Геологическая служба США обновила оценку извлекаемых запасов месторождений Ориноко (Венесуэла) до , что делает этот регион одним из крупнейших в мире по извлекаемым запасам нефти. Однако коэффициент извлечения тяжелой нефти часто ограничен 5–30% от первоначальных запасов. Химический состав зачастую является определяющим фактором для коэффициента извлечения. Новые технологии, применяемые для добычи тяжелой нефти, постоянно повышают этот коэффициент. С одной стороны, из-за возросших затрат на переработку и высокого содержания серы в некоторых сортах, тяжелая нефть часто продается со скидкой по сравнению с более легкой нефтью. Повышенная вязкость и плотность также усложняют добычу (см. разработку месторождений). С другой стороны, значительные запасы тяжелой нефти обнаружены в Америке, включая Канаду, Венесуэлу и Калифорнию. Относительно небольшая глубина залегания месторождений тяжелой нефти (часто менее 914,40 м) может способствовать снижению затрат на добычу; однако это компенсируется сложностями добычи и транспортировки, которые делают традиционные методы неэффективными. Тем не менее, поскольку сырая нефть подвергается переработке перед использованием, в результате чего образуются определенные алканы посредством крекинга и фракционной дистилляции, данное сравнение не имеет практического смысла. Переработка тяжелой нефти может потребовать большего расхода энергии, поэтому ее воздействие на окружающую среду в настоящее время более значительно, чем у легкой нефти, если конечными продуктами являются легкие углеводороды (бензин). С другой стороны, тяжелая нефть является лучшим сырьем для производства дорожных асфальтобетонных смесей, чем легкая нефть. При использовании современных технологий добыча и переработка тяжелой нефти и битуминозных песков приводит к образованию в три раза больше общих выбросов CO2 по сравнению с обычной нефтью, главным образом из-за дополнительного потребления энергии в процессе добычи (который может включать сжигание природного газа для нагрева и поддержания давления в пласте с целью интенсификации притока). Текущие исследования, направленные на совершенствование методов добычи, призваны снизить это воздействие на окружающую среду. В отчете за 2009 год Национальная сеть по токсичным веществам, ссылаясь на данные, предоставленные Центром анализа информации о диоксиде углерода правительства США и Канадской ассоциацией производителей нефти (CAPP), заявила, что выбросы CO2 на единицу произведенной энергии составляли около 84% от выбросов угля (0,078/0,093) и были выше, чем выбросы CO2 при добыче обычной нефти. Environmental Research Web сообщает, что "из-за энергии, необходимой для добычи и переработки, нефть из канадских нефтяных песков имеет более высокие выбросы на протяжении всего жизненного цикла" по сравнению с традиционными ископаемыми видами топлива; "до 25% больше".