Нетрадиционно масло: „трудното дете“ на земните слоеве

Потреблението на петрол нараства всяка година, така че чудно ли е, че човечеството вече е използвало по-голямата част от запасите си (според различни оценки, от 57 до 66% от наличните въглеводороди)? Някои учени се плашат, че на планетата са останали само 50 години нефт и трябва да търсим алтернатива на него. Други се насърчават, че има много повече. Вярно, за да го получите, трябва да се потите доста.

"Лесно" и "трудно"

Специалистите разделят маслото на „традиционно“ и „трудно за извличане“. Традиционните нефтени находища се идентифицират, когато в близост до нефтеносната геоложка формация има така наречен резервоар. Това е скала с добра пропускливост на масло, през която маслената смес може да се движи - като течност през пореста гъба. Като правило, отгоре резервоарът се заключва от "тапа", скала с по-висока плътност и по-ниска пропускливост. За да стигнете до масло, тази тапа трябва да бъде перфорирана. Методът за извличане на черно злато чрез пробиване на вертикални кладенци в резервоари е известен от века преди.


ИНТЕРЕСЕН ФАКТ

Традиционните запаси от нефт са сравнително плитки - на дълбочина две десетки метра. Първата нефтена яма в света е пробита от руски специалисти в Баку през 1846 г. на дълбочина 21 метра. На дълбочина, по-голяма от 3 километра, могат да възникнат нетрадиционни резерви.

Обаче доказаните традиционни запаси от нефт, които човек произвежда по антикварния начин от десетилетия, приключват. Коврите колекционери, готови да дадат съкровищата си без съпротива, стават все по-малко. И търсенето на течни въглеводороди нараства по целия свят - както в развития Запад, така и в бързо развиващите се азиатски икономики, които вече догонват САЩ и Европа. Алтернатива на фона на изчерпването на съществуващите находища и така наречените трудно възстановими и нетрадиционни резерви се превръщат в обещаващ източник на нефт. Те имат голям потенциал, но производството им се усложнява от трудни геоложки условия, което изисква използването на напълно нови подходи в областта на проучването и производството. Разработването на такива находища се усложнява не само от суровите климатични условия, но и от неравностите на скалите, дълбочината на пробиване, малката дебелина на образуването и понякога липсата на технологии за тяхното рентабилно развитие. „Трудно“ нефт е скрит в древните и почти необезпокоявани слоеве на Баженовската формация, находищата Доманик и резерватите на предюрския комплекс. Най-просто казано, говорим за „хазна“, ключовете, до която човек не би могъл да вземе. И достъпът до това масло е възможен само чрез създаването на технологии, които надхвърлят използваните днес решения.

Източно Месояхское поле (Ямало-Ненецки автономен окръг, полуостров Гидан)

По-голямата част от "трудния нефт" е скрит в шисти - източникът на геологична скала, "люлката" на въглеводороди. В същото време по пътя към него дълбоко под земята петролните работници често се натъкват на скали с много висока плътност - опитайте се да пробиете! Основните запаси от шистов нефт се намират на дълбочина около 3 километра. Най-големите находища на този ресурс във всички отношения притежават Русия (според различни оценки, от 30 до 60% от световните резерви), САЩ, Китай, Аржентина и Либия. Конвенционалното вертикално сондиране в такива находища е нерентабилно, тъй като шистите имат ниска непроницаемост на нефт - изключително неохотно е даването на нефт в кладенеца поради високата плътност на скалата. На езика на аналогиите традиционното находище е гъба за битова пяна, която може да се пресова в леген без много усилия, а шистият парче е парче масло, напоено с твърд и порест пемза или дори силен камък. Изглежда, че е ясно, че нефтът е вътре, но как да го извлечем от там е сериозен въпрос и истинско предизвикателство за цялата индустрия.

Bazhenov Suite - масло на бъдещето

В Русия днес са известни следните големи шистови формации: Доманиковата формация на Волго-Уралската, Хадумската и Баталпашската формации от серията Майкоп на Кавказките, Куанамското формиране в североизточната част на Сибирската платформа, както и най-богатото от проучените и най-големите в света - Баженовската формация на Запада Сибирска петролна и газова провинция. Разположен е в по-голямата част от териториите на автономните области Ямало-Ненец и Ханти-Манси.

Площта на Баженовската формация е около 1 200 000 квадратни километра, дебелината на нефтеносните скали е от 10 до 100 метра. Според най-оптимистичните оценки на геолозите, неговият ресурсен потенциал може да бъде до 60 милиарда тона нефт. Това е 4-7 пъти повече от оценката на потенциала на формацията Бакен в САЩ, станала родно място на шистовата революция! Апартаментът се намира на дълбочина от два до три километра и е бил образуван от морски седименти на границата на периода от Юра и Креда (преди около 145 милиона години). Важен момент: според експерти праисторическото масло е с отлично качество: лесно се обработва, но е трудно да се произвежда. Все още е трудно.

Апартаментът се изучава активно от 60-те години. Неговият откривател може да се нарече Фабиан Григориевич Гурари, който през 1952-1954 г. е главен геолог на Омската експедиция за проучване на нефт, а през 1955-1957 г. ръководи екс-експедицията Об-Иртиш. Откриването на индустриално значимите нефтоносни свойства на формацията на Баженов става по-късно - през април 1968 г. на полето Салим по време на задълбочаването на проучвателния кладенец 12-Р в юрски находища. Геолозите не очакваха специални резултати. Но на дъното на дълбочина от 2840 метра нефт удари мощния фонтан от кладенеца. През следващите десетилетия бяха проведени внимателни изследвания на новооткрития сибирски клондике. По това време обаче тук беше невъзможно да се установи промишлено производство на петрол - технологията все още не беше нараснала. И през трудните 90-те години на миналия век интересът към свитата на Баженов напълно отшумя. Както и на много други суперпроекти на огромната страна.

Източен участък от находището на нефтен и газов кондензат в Оренбург

Нефтената общност на Русия се върна към дискусията за възможността за индустриално развитие на формацията Баженов едва в средата на 2000-те години. През 2007 г. беше стартирана мащабна научна работа по темата: „Провеждане на основни изследвания, разработване на технологични решения и оборудване за производство на трудновъзстановими и нетрадиционни въглеводородни суровини“, което беше извършено от водещи университети и изследователски организации на Русия. Това произведение е Библията на свитата на Баженов. Той е най-строгото изследване по тази тема през първото десетилетие на XXI век.

До 2013 г. само няколко руски компании активно изучаваха формацията на Баженов. Ситуацията се промени коренно, когато на фона на шистовата революция в САЩ (въвеждането на нови технологии за производство на „труден“ нефт в началото на 2000-те години) интересът към формацията на Баженов отново избухна. Между големи вътрешни и западни предприятия възникнаха няколко съюза. Но след налагането на западните санкции всички те бяха спрени или отменени. САЩ наложиха пряка забрана на износа на технологии за развитието на формацията Баженов. Към днешна дата „Газпром нефт“ се занимава активно с избора на ключове от това огромно поле.


ИНТЕРЕСЕН ФАКТ

Единицата масло - барел - се превежда от английски барел като „барел“. През 1866 г. няколко предприемачи се присъединяват към Съединените щати, за да транспортират и продават нефт съвместно. За да спестят от опаковката, те закупиха вече използвани варели с 42 галона или 159 литра, които бяха предназначени за транспортиране на масло, вино и други течни стоки. Смятало се, че този размер е оптимален за товарене в железопътни вагони. Оттогава обемът на 159 литра масло обикновено се нарича барел.

Метод на раздробяване: как да се произвежда „твърдо“ масло

При разработването на такива сложни обекти като формацията на Баженов традиционните решения с вертикални кладенци вече не работят. Основната технология за развитието на Bazhene е изграждането на високотехнологични кладенци със сложен дизайн и хоризонтални разклонения от основния ствол, както и многоетапно хидравлично разрушаване. Днес средната дълбочина на кладенеца в Русия е около 2, 5 километра - почти като пет телевизионни кули Останкино! Но дори и при такава спираща дъха дълбочина, далеч от всички находища, все още има приток на нефт към дъното (дъното). Хидравличното разрушаване ви позволява да отворите пътя на нефта към кладенеца. С помощта на мощни помпи, в нея се изпомпва течност за хидравлично разрушаване.

Течността под огромно налягане започва да се изпомпва в скалата и образуването се напуква. Чрез тях маслото се влива в лицето. За да изтласкат въглеводородите към повърхността, те също използват вода, която има по-висока плътност от нефта. С прости думи, методът на хидравлично раздробяване позволява на кладенеца да пусне коренови пукнатини в околния нефтен резервоар и да получава черно злато от него за дълго време. За да се предотврати затварянето на пукнатини с течение на времето, в тях допълнително се изпомпва проппант - насипно зърнест материал, например обработен кварцов пясък. Той служи за фиксиране (предотвратяване на затваряне под въздействието на скалното налягане) на пукнатини, създадени по време на хидравлично разрушаване.

Има много разновидности на тази технология, което позволява да се получат пукнатини от различни конфигурации. Руските петролни компании работят по методи, които биха позволили използването на хидравлично разбиване по най-ефективния начин. Например, „Газпром нефт“ провежда моделиране на геометрията на счупване, използвайки специално създаден софтуер и цифрови модели - това ви позволява предварително да определите в коя посока и до колко кладенецът ще се напука. Състоянието на готовите пукнатини се поддържа под постоянно наблюдение с помощта на инструментални сеизмични методи. Наистина хирургическа работа - компанията трябва да пробие в области с минимална проницаемост на слоевете от 0, 1 милиарси (Дарси е единица проницаемост на пореста среда, приблизително равна на 1 квадратен микрометър).

Големи данни и познавателна технология: цифрови ключове към Бажен

Днес петролните компании използват целия арсенал от цифрови технологии, за да повишат ефективността, точността на решенията и сроковете за изпълнение на проекта - от BigData и изкуствен интелект до blockchain и създаването на цифрови двойници на полета, фабрики и кладенци. И почти всички тези решения се прилагат от „Газпром нефт“ при разработването на Баженовската формация - на етапа на проучване и проучване на резервоари преди изграждането на високотехнологични кладенци и проектирането на инфраструктура на активите.

Депозит в района на Оренбург

За да повиши ефективността, „Газпром нефт“ реализира над 500 цифрови проекта и инициативи. Днес, благодарение на използването на познавателни технологии в ранните етапи на развитие на активите, е възможно да се оптимизират 70-80% от рутинните операции на геолозите, а цифровите продукти могат да ускорят анализа на основните данни, проучванията на кладенците и сеизмичните данни няколко пъти.

Изкуственият интелект се използва при търсенето на наситени с нефт интервали в полетата, експертните системи предполагат оптималните траектории за разполагане на километрични хоризонтални кладенци в 2-3 метра формации, а също така ви позволяват да изчислите хиляди сценарии на сложни проекти за развитие на активи, като изберете най-ефективния. В рамките на три години „Газпром нефт“ ще въведе програма за дигитално развитие, която ще оптимизира подготовката на големи проекти с 40% или повече и ще намали до минимум времето, необходимо за получаване на първата нефт от находищата. Експертите казват, че именно съвременните технологии ще помогнат на индустрията да направи същия пробив в развитието на Бажен, който е бил невъзможен през всички предишни десетилетия.

Център за управление на сондажите на Газпром нефт в Санкт Петербург: той контролира пробиването на стотици високотехнологични кладенци в различни части на света - от района на Волга, Ямал, Ханти-Мансийски автономен окръг до руския арктически шелф, Сахалин и дори Ирак.

Обща цел

Миналата година проектът на "Газпром нефт" за разработване на технологии за развитието на Баженовската формация на Министерството на енергетиката на Русия бе удостоен с национален статут. Тази година „Газпром нефт“ създаде спомагателен технологичен център „Бажен“ в автономния окръг Ханти-Манси - Угра, въз основа на който ресурсите на научната, промишлената и бизнес общността, както и на държавата се комбинират за създаване на технологии за рентабилно производство на нетрадиционни запаси от въглеводороди на формацията Баженов. Опитите за намиране на пътища към съкровищата на Баженов вече многократно са предприемани от различни фирми отделно и всички те са се провалили. Новият подход включва решаване на стратегически проблем за цялата индустрия - съвместно. И над 20 различни организации от Русия и други страни вече са се присъединили към технологичния център „Бажен“, създаден от „Газпром нефт“: това са петролни компании, организации за научни изследвания и услуги и производители на промишлено оборудване. Именно те заедно ще изградят технологичния пробив, който ще позволи на Русия в бъдеще да остане един от най-големите участници на международния пазар на петрол.

Депозит в Ямало-Ненецкия автономен окръг

През последните пет години „Газпром нефт“ систематично прилага мащабна програма за геоложки изследвания и разработване на технологии за добив на нефт на формацията Баженов: извършват се основни проучвания, извършват се мащабни изследвания, извършват се редица пилотни полеви изпитания на сондажно оборудване и е адаптирана многоетапна технология на хидравлично разрушаване. През 2018 г. са пробити повече от 10 високотехнологични хоризонтални кладенци, което потвърждава ефективността на хидравличното разрушаване за формацията на Баженов и в резултат на това потенциалната му производителност. Според предварителните прогнози до 2025 г. обемът на нефтеното производство от формированието Баженов може да достигне 10 милиона тона годишно, 25% от които ще се дължат на "Газпром нефт".

Първият „твърд“ нефт, получен от формацията „Баженов“ в Русия, струваше около 95 долара за барел, сега „Газпром нефт“ вече успя да намали цената си до 60 долара за барел. До 2021 г. компанията планира да създаде технология за промишлено проучване и производство и да постигне производствена цена от 40 долара за барел. Според експерти постигането на това ниво ще позволи въвеждането на резерви на Баженов хоризонт в индустриалното развитие и да го направи възможно най-рентабилен. Предвижда се през 2025 г. да започне търговско производство на нефт Баженов, като дотогава, поради развитието на пазара на услуги в Русия, цената му може да спадне до 30 долара за барел.

Американски опит за шисти

Търсенето на нови запаси от нефт е доста нетривиална задача. Това не означава непременно разширяване на територии. Американците, изправени пред проблема с изчерпването на запасите от черно злато, започнаха да „копаят дълбоко“ и да извличат нефт от шисти. Най-голямото шистово образувание в САЩ е полето Bakken, което заема площ от около половин милион километра и се намира на дълбочина от 2500 до 3500 метра. Той е открит през 1953 г., но индустриалното развитие на Bakken започва едва в началото на 2000-те години. Добивът на нефт тук се извършва по два метода: хоризонтално насочено сондиране и хидравлично разрушаване. Развитието на Бакен (и редица други големи находища) продължи да нараства. До 2013 г. американците са достигнали темпове на производство от 2, 3 милиона барела шистов нефт на ден, до началото на 2014 г. те са го увеличили до 3, 5 милиона, което възлиза на повече от 4% от световното производство на всички видове черно злато. До средата на 2018 г. Съединените щати достигнаха ниво на добив на шистов нефт от 6, 2 милиона барела на ден (общо производство - 11 милиона барела на ден). В същото време, според The ​​Wall Street Journal, общата загуба на 50 компании, ангажирани с производствения процес в страната, надхвърли 2 милиарда долара само през второто тримесечие.

Територии, съседни на находищата на групата Чонкой в ​​Източен Сибир

Една от основните причини е натоварването на дълга върху шистовите петролни компании. Според Федералната агенция за енергийна информация на САЩ само обслужването на дълговете на компаниите, ангажирани в индустрията, отнема 1, 5 милиона барела на ден, което е една четвърт от цялото произведено шистово масло. В допълнение към високата цена на обслужването на дълговете, непрекъснато нарастващите разходи за модернизиране на сондажните съоръжения предотвратяват печалбата. И това въпреки факта, че в сравнение с руското, американското шистово масло не е толкова „трудно“.

Говоря о стоимости добычи нетрадиционной нефти, необходимо обозначить различие между российскими сланцами и американскими. В общем случае нефтематеринские пласты, как бы они ни назывались — баженовская свита или Баккен, — это плотные сланцевые породы, содержащие кероген (полимерный органический материал — одна из форм нетрадиционной нефти) и включения в виде трещин или карбонатов с «легкой» нефтью. Но в случае с Баккеном американцам повезло. Эта пачка пород сложена тремя пластами: верхний и нижний — из сланцев, а средний, который и является основным коллектором, преимущественно из песчаников и доломитов с приемлемой пористостью и хорошей проницаемостью. Помните аналогию с «пробкой» из вступительного пояснения про «традиционные» запасы нефти?


ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ

Промышленная добыча нефти фактически спасла мировую популяцию кашалотов. В XIX веке их жир широко применялся в осветительных лампах, свечах, для изготовления медицинских препаратов, средств гигиены. Им покрывали фотографии и смазывали часовые механизмы. Процветало китобойное производство. С появлением керосина необходимость в китовом жире частично отпала и охота велась в меньших масштабах

Какво следва?

Рентабельность — главный камень преткновения, лежащий на пути к полномасштабному освоению нетрадиционных запасов нефти баженовской свиты. В России драйвером развития разработки технологий для этого выступает «Газпром нефть». И это касается не только Бажена, но и Доманика в пределах Тимано-Печорской и Волго-Уральской нефтегазоносных провинций. Общая площадь Доманика не столь обширна, как у Бажена, но достаточно высокое содержание в нем органических веществ (среднее — порядка 5%, максимальное — около 20%) позволяет рассматривать свиту в качестве дополнительного источника ресурсов. Тем более что залегает она в регионах с истощающейся добычей. Еще одна нефтематеринская свита — куонамская — расположена в Восточной Сибири. Но о ее освоении речь пока не идет — в этом регионе нефтяникам предстоит сначала заняться извлечением традиционной нефти. Поэтому куонамские сланцы можно отнести к запасам на далекое будущее. Кроме того, стоит упомянуть Палеозойские отложения в Западной Сибири, в частности, в Томской области, освоение которых также относится к числу проектов «Газпром нефти».


ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ

Принято считать, что нефть бывает лишь черной. Однако она может быть и красной, зеленой, янтарной, голубой, бесцветной. Цвет нефти зависит от количества, характера и окраски смолистых веществ, содержащихся в ней, и никак не влияет на ее качество. Например, нефть Восточно-Мессояхского месторождения в зависимости от глубин залегания имеет различный цвет. Так, в верхних продуктивных слоях она имеет ненасыщенно-коричневый цвет, который обусловлен соотношением тяжелых (асфальтены, смолы) и легких углеводородов. Чем темнее нефть, тем больше в ней тяжелых углеводородов. В средних слоях нефть имеет зеленый цвет, обусловленный тем, что соотношение тяжелых и легких углеводородов в ней примерно 50 на 50. Нефть нижних продуктивных пластов имеет оранжевый цвет — она состоит из смеси легких углеводородов.

К 2027 году «Газпром нефть» намеревается пробурить на баженовской свите более 100 горизонтальных скважин с проведением многостадийного гидроразрыва пласта. Технологический задел, который страна может получить при освоении этих месторождений, способен серьезно продвинуть вперед не только нефтедобывающую отрасль. Это и новые рабочие места, и новые градообразующие предприятия, и новые знания о геологической истории планеты, и создание нового рынка технологий с оборотом в десятки миллиардов рублей. Предстоит еще много десятилетий тяжелого труда, но уже можно с уверенностью судить о том, что слухи о скором прекращении разработки месторождений черного золота, регулярно появляющиеся в СМИ, сильно преувеличены. Сегодня над трудноизвлекаемыми запасами этого ценного ресурса работает «Газпром нефть», но их полноценное освоение — задача всей отрасли. Нефти хватит еще на много поколений. Главная цель — уже в ближайшие годы создать необходимые условия для ее добычи.

Полуостров Ямал

Чудя се как работи ядрен реактор и могат ли роботите да построят къща?

Всичко за новите технологии и изобретения! добре Съгласен съм с правилата на сайта Благодаря. Изпратихме потвърждение на вашия имейл.

Препоръчано

Зрителната острота може да се подобри чрез тренировка.
2019
Излъчване на онлайн презентация на Apple: нови iPhone, часовници и аксесоари
2019
Coxsackie virus в Турция: опасен или не?
2019