Высоко в горах возле города Райфл (штат Колорадо, США), расположено самое необычное добывающее предприятие в мире.

Вид на залеж горючих сланцев около Райфл, штат Колорадо

С горным инженером мы поднимаемся на гору, новая дорога это почти вертикальные зигзаги на отвесной скале. Автомобиль поднимается вверх на километровую высоту по горному серпантину длиной 12 километров, на последнем резком повороте останавливаемся около входа в туннель.

Грузовики и легковые автомобили используют горный серпантин для подьема на высоту 1000 метров к нефтяной шахте

«Вот мы и приехали» - восклицает с гордостью инженер - «нефтяная шахта».

Для передвижения по огромному туннелю используются джипы

Здесь не видно следов нефти, и даже не пахнет ей как на нефтяных месторождениях. Порода в туннеле тяжелая, коричневая и твердая. И на вид абсолютно бесполезная.

Однако данная порода обладает одним уникальным и ценным свойством. При нагреве до 640ºС из породы начинает вытекать зелено-черная нефть. Из кубического метра породы можно извлечь до 250 литров сырой нефти.

Более 300 литров можно извлечь из двух тонн нефтяных салнцев в день с помощью небольшой экспериментальной установки разработанной компанией Юнион Ойл

Это знаменитый нефтяной сланец, из которого в недалеком будущем будут получать достаточное количество бензина и топочного мазута. Огромные залежи горючего сланца, содержат в 2 раза больше нефти по сравнению с количеством нефти добытой за всю мировую историю. В США сланцевых породах содержится нефти, которой хватит на следующие 100 лет.

Большие залежи сланцев расположены в штатах Колорадо, Юта и Вайоминг. Кентукки и Индиана богаты месторождениями нефтеносных сланцев, достаточно большие залежи находятся также в Неваде, Пенсильвании и Западной Вирджинии. Некоторые пласты имеют толщину в 1000 метров и могут давать до 5000 тонн нефти с 1000 квадратных метров, это в два раза больше чем с самых больших нефтяных месторождений. 

Крупные месторождения принадлежат главным образом крупным нефтяным компаниям. Некоторые ресурсы сланца принадлежать военно-морскому флоту.

Бензин и топочный мазут являются идеальным топливом, потому что они легко транспортируются и их просто контролировать. В настоящее время наиболее удобным источником этих видов топлива являются глубокие подземные резервуары. Вероятность того, что добыча нефти из сланцев в США начнется, все выше по мере того как истощаются традиционные нефтяные месторождения. Это может произойти в ближайшие 10-30 лет.

Шотландия вырабатывает нефть из горючих сланцев более 80 лет, и и данная нефть является важным источником нефтепродуктов для Британских островов. Во время Второй мировой войны Германия поспешно добывала нефть из собственных сланцев и угля и, хотя немецкие методы производства были дорогостоящими, таким образом было произведен значительный объем жидкого топлива.

Двадцать лет назад Горное Бюро США начало исследовательские работы по получению нефти из горючих сланцев. Но затем были обнаружены огромные месторождения нефти в Техасе. В то время нефти было больше, чем США могла бы потребить и программу по горючим сланцам отложили на будущее.

В настоящее время в Соединенных Штатах идет поиск синтетического жидкого топлива, которое в будущем возможно будет использовать вместо нефти. В 1944 году на эти цели конгрессом США выделено тридцать миллионов долларов. К настоящему моменту накоплен более пяти летний опыт научных исследований и строительства экспериментальных установок. В результате исследований жидкое углеводородное топливо было получено из угля, горючих сланцев, древесных отходов и сельскохозяйственной продукции, а также из других источников.

С помощью специальных пневматических сверлильных машин в твердой нефтной породе делают отверстия для закладки в них взрывчатки.

После расчистки от разрушенной породы, в пласте будут пробурены новые отверстия. Из каждой тонны такой породы получается до одного бареля нефти.

Автоматический совок подбирает породу и укладывает ее в вагонетку.

Буровая установка для исследования глубины месторождения горючих сланцев в Колорадо. Пласт иногда залегает на глубине 700-800 метров.

Хотя США и располагает запасами угля, которые могут удовлетворить потребности в жидком топливе на следующие 1000 лет, однако извлечение нефти из сланцев является более экономически выгодным. Кроме того сланец не может быть использован для других целей, в отличии от угля.

Технически в сланцах нет нефти. Горючие сланцы представляют собой глинистые минералы насыщенные органическим материалом - керогеном. Предположительно кероген образовался в результате жизнедеятельности одноклеточных организмов живших в пресноводных озерах Эоценской и других эпох.

Твердые углеводороды, из которых состоит кероген, при нагревании становятся жидкими. Образующаяся таким образом тяжелая нефть имеет сильный и неприятный запах. Эта нефть методами обычной перегонки и крекинга преобразуется в бензин, дизельное топливо, масла и другие продукты.

Горное бюро США на своем экспериментальном заводе возле Райфл изучает все фазы производства нефти из сланцев. Прокладывает различные виды туннелей для добычи нефти из породы - маленькие для «качественного отбора» и большие тоннели для массовых работ. Для этих целей использубтся самые современные методы и применяется самое современное оборудование.

Под руководством Бойда Гатри, супервайзера, строятся несколько малых пилотных установок для тестирования различных технологий добычи и переработки. Различные методы добычи оцениваются с точки зрения доходности и стоимости. Все новые методы переработки, в том числе полимеризации и гидрогенизации, опробуются чтобы определить, какой из них эффективнее для получения из сланца на нужных нефтепродуктов.

Эксперты привыкли думать, что самое недорогое производство нефти из сланца будет стоить около двух долларов за баррель сланцевой нефти. Это примерно в полтора раза выше текушей цены на нефть. Сейчас многие специалисты готовы сократить данные оценки в два раза.

Это важная новость для всей нефтяной промышленности, и это может означать, что Соединенные Штаты начнут добычу нефти из сланцев раньше, чем ожидалось. Один из процессов, усовершенствован компания Юнион Ойл из Калифорнии, в буквальном смысле позволяет сланцу самому выполнять работу по извлечению нефти.

Процесс использует тот факт, что раздробленная сланцевая порода будет гореть. Богатые нефтью образцы, по сути, можно зажечь от спички. Процесс Юнион Ойл состоит в том, чтобы продвигать раздробленный сланец вверх через открытую цилиндрическую печь. Слой сланца, который достигает верхней части этой открытой трубки горит, и горячие газы двигаяются вниз через сланец всасываясь с помощью насоса. Практически вся нефть, содержащеяся в сланцах, освобождается от горячих газов и стекает вниз в поддон. Горячие газы, тем временем, содержащие много углеводородов, горят так же как и любой коммерческий светильный газ. Эти газы используются для выработки электроэнергии необходимой для работы всасывающего вентилятора, а также механизма, который дробит и толкает сланец вверх печи. Отработанный сланц в верхней части печи периодически удаляется. Процесс автономно поддерживается за счет внутренней энергии сланца. Часть нефти, которая расходуется на поддержание процесса, не может быть извлечена с помощью других менее эффективных методов, поэтому выделемое ее тепло для поддержания процесса можно считать даровым.

Рисунок показывает, как работает колонна выделения нефти из горючих сланцев в компании Юнион Ойл

Первые экспериментальные печи компании Юнион Ойл имеют всего лишь восемь футов в высоту и мощность переработки до двух тонн сланцевой породы в сутки. С помощью данной печи можно получить от полутора до двух баррелей нефти в сутки из двух тонн сланца.

По оценкам крупный перерабатывающий завод с батареями больших печей будет в состоянии вырабатывать сланцевую нефть стоимостью менее половины доллара за баррель. Если затраты добычу сланцевой породы снизить до половины доллара за тонну, а это вполне возможно, то сланцевая нефть будет стоить около доллара за баррель. В лучшем случае сланцевая нефть по стоимости будет такой же как нефть добытая традиционным путем.

Два препятствия стоят на пути начала производства сланцевой нефти. Первым из них является то, что большинство крупных месторождений сланцев удалены на сотни километров от крупных нефтеперерабатывающих заводов.

Во-вторых, сланцевая нефть являются более сложными по компонентному составу, чем большинство природных нефтей. Углеводороды в сланцевой нефти находятся в различных соединениях с азотом, серой и кислородом. Это добавляет сложности при их переработке. Наибольшей проблемой являетс высокое содержание азота. Этот элемент сильно влияет на детационные свойства топлива, а также на смолообразование. Дешевый способ удаления азота или снижение его негативного действия в настоящее время не найден. По большинству других свойств сланцевая нефть это просто еще один вид нефти.

С точки зрения национальной безопасности данные исследование позволяет говорить о том, что синтетического жидкого топлива из наших сланцев и угольных ресурсов, хватит до 2946 года, что позволит США быть независимыми от остального мира.

С точки зрения обычного автомобилиста эти исследования означают, что его топливный бак никогда не иссякнет. В самом деле, нефтепродукты будут доступны многие поколения и его дети так же будут говорить: «полный бак, пожалуйста».