Бажен против Баккена. Перспективы сланцевой революции в России
Легкоизвлекаемых запасов нефти все меньше, и если ориентироваться только на них, то, по мнению большинства экспертов, уже к середине 2020-х годов России грозит потеря лидерства на мировом рынке нефти. При этом российские недра содержат ещё очень много разведанных запасов нефти — но трудноизвлекаемых (ТрИз).
Их нельзя извлечь и поднять на поверхность из недр земли за счет использования собственной энергии пласта или традиционными технологиями нефтедобычи. Это, в частности, сланцевая нефть — находящаяся в породах с низкой проницаемостью в так называемых алевролито-аргелитовых отложениях.
Баженовская свита — крупнейшее месторождение сланцевой нефти, по масштабам и значимости в мировой нефтяной отрасли аналогичное знаменитому американскому Баккену — главной сланцевой провинции США, благодаря которой Соединённые Штаты вышли на одно из первых мест в мире по объёму добываемой нефти.
Месторождение размером с Западную Сибирь
Бажен — очень крупный геологический объект, он расположен на всей Западно-Сибирской низменности — на территории пяти субъектов Федерации. Общая площадь Баженовской свиты (1,2 млн км2) составляет половину Западно-Сибирской низменности. Это, по-видимому, нефтематеринская порода: в ней древние органические остатки постепенно превращаются в углеводороды, часть из них по разломам ушла наверх, а другая осталась вместе с исходной органикой. Процесс образования нефти в ней продолжается.
На территории Бажена уже эксплуатируются тысячи нефтяных и газовых месторождений, в том числе такие гиганты по объему извлекаемых запасов, как Самотлор, Уренгой и Приобское. Но и объёмы сланцевых запасов чрезвычайно велики.
По оценкам американского энергетического агентства EIA, из 345 млрд барр. сланцевой нефти мира 22% (10,3 млрд т) находятся в Бажене.
Фонтан возник, где не ждали
Первая нефть Бажена получена в далеком 1968 году. Она была открыта почти случайно. В 1968 году на Салымском месторождении близ посёлка геологоразведчиков Горноправдинска во время углубления одной из разведочных скважин при забое 2840 м случилось неконтролируемое фонтанирование нефтью, из-за чего чуть не сгорела буровая установка.
Фонтан в несколько сот тонн в сутки, образовавшийся там, где его никто не ждал, вызвал сенсацию. После этого Правдинской геологоразведочной экспедицией Главтюменьгеологии Мингео СССР был произведен большой объем поисково-разведочных работ и организован опытно-промысловый участок из четырех-пяти эксплуатационных скважин. Этой экспедицией была сделана первая оценка строения Баженовской свиты и ее промыслового потенциала.
В конце 1970-х годов на Бажене впервые был проведен гидроразрыв пласта на спецтехнике советского производства (ГРП — изначально советская разработка, появившаяся еще в 1957 году, но не получившая у нас развития из-за отсутствия качественной спецтехники). Он подтвердил потенциал Баженовской свиты как объекта со значительным промысловым потенциалом.
Однако вскоре энтузиазм по поводу Бажена сменился более осторожным отношением к его перспективам. При последующем разбуривании того же Салымского месторождения из 72 скважин в половине получены ничтожные притоки, а 15% оказались вообще непродуктивными. Лишь четверть скважин имела хороший дебет.
Оказалось, что пласт очень сложный, а геологи не могли точно описать строение залежей Баженовской свиты в целом. В тот период шло освоение Самотлора, Федоровского и других богатейших месторождений Западной Сибири. На этом фоне Бажен отошел на второй план.
С одной стороны, было очевидно, что запасы весьма значительные. Сланцевой нефти в Бажене содержится по разным данным от 20 до 140 млрд т, возможно и больше. Но не хватает технологий для того, чтобы их эффективно извлекать.
На Бажене работают все
В Баженовской свите выделено 92 залежи нефти, сегодня на государственном балансе числится около 500 млн т извлекаемых запасов. С Баженом работают все российские ВИНК: «Роснефть», «Газпром нефть», «Сургутнефтегаз», ЛУКОЙЛ.
Одно время в освоении Бажена лидировал «Сургутнефтегаз» — он пробурил там более 600 скважин. Компания применяет прогрессивные методы: так называемые горизонтальные и многозабойные скважины, параллельно с ГРП использует целую палитру способов стимулирования дебитов скважин — не только физических, но и химических.
1,5 млн тонн нефти получены на Ай-Пимском месторождении. Начальные дебиты достигали 270 т/сут. Но даже лучшие скважины довольно быстро истощались, а более 80% пробуренных стволов и вовсе дали слабые и ничтожные притоки. Тем не менее «Сургутнефтегаз» продолжает эксплуатацию своих баженовских пластов и развивает технологии добычи.
«Газпром нефть» активно использовала на Бажене многоступенчатый гидроразрыв пласта (ГРП) в горизонтальном стволе. Метод уже вполне прижился в Западной Сибири. «Газпром нефть» успешно проводит ГРП с количеством стадий до 10 на более чем восьми десятках скважин.
В Баженовской свите результаты ГРП пока не очень впечатляют. На Верхне-Салымском месторождении скважина после пяти стадий ГРП принесла 33 т/сут нефти, но позднее дебит резко снизился.
Компания привлекла большой научно-производственный коллектив и фактически получила государственные полномочия как основного разработчика технологий, которые смогут решить проблемы Баженовской свиты.
«Роснефть» также использует на Бажене многостадийный ГРП. Компания сотрудничает с американским нефтесервисным гигантом Schlumberger в рамках соглашения о технологическом сотрудничестве в разработке ТрИз.
На Приобском месторождении выполнила в горизонтальном стволе семь ГРП. Начальный дебит — 246 т/сут. На Пальяновской площади Красноленинского месторождения компания бурила горизонтальные скважины, увеличивая число стадий ГРП. Работают несколько скважин при среднем дебите 37 т/сут — это очень хороший результат, но вопрос в том, как быстро дебит будет снижаться.
Более сложные скважины пробурены на Южно-Приобском месторождении. Здесь длина горизонтального ствола составляла 1500 м, а количество стадий ГРП увеличивалось с 15 до 30. При этом была использована оригинальная отечественная технология горизонтального бурения. Из последней скважины рассчитывали получить 130 т/сут нефти. Южно-Приобское месторождение (Южный лицензионный участок Приобского МР) и Пальяновская площадь Красноленинского МР в ХМАО — это лицензионные участки «Газпром нефти» (лицензии принадлежат дочкам ГПН — «Газпромнефть-Хантосу» и технологическому центру «Бажен»), которые сегодня являются одними из основных площадок для отработки технологий добычи нетрадиционной нефти.
Активно работает на Бажене ЛУКОЙЛ. ЛУКОЙЛ-РИТЭК разрабатывает Средне-Назымское месторождение. Первый результат — из пяти старых скважин было добыто 20 тыс. т нефти, появились новые скважины. Две горизонтальные — с системами многостадийного ГРП. В двух скважинах используется новый российский метод.
Компания исследует способ прогрева призабойной и удаленной зоны интервала Баженовской свиты путем закачки мощными компрессорами обычного воздуха. По мнению авторов метода (Боксерман А. А., Грайфер В. И. и др.) после закачки воздуха и при наличии высокой пластовой температуры (более 120 гр. С) происходит синтез природного керогена в подвижную нефть. Большой промышленный эксперимент продолжается.
Несколько лет назад компания заключила соглашение о сотрудничестве с Total. Но позднее французская компания вышла из соглашения, сославшись на антироссийские санкции, так что теперь ЛУКОЙЛ ведёт технологические разработки самостоятельно.
Были попытки организовать первый в России опытный полигон для отработки технологий добычи трудноизвлекаемых запасов углеводородов — на базе Арчинского месторождения в Томской области, позднее в районе Ханты-Мансийска. Но пока, увы, полигон остался лишь идеей.
Сегодня основную роль в разработке технологий играют ВИНК, а также российские нефтесервисные компании (иностранные в этом, понятно, не заинтересованы, так как это повлияет на сокращение заказов на ГРП).
Слоеный пирог
Сложности применения ГРП связаны с тем, что Бажен геологически сильно отличается от Баккена. Общая толщина Бажена невелика, 10−36 м. Отобранные из скважин образцы пород отличались очень низкой проницаемостью (от 10-5 до 1 мД).
Если Баккен напоминает пирожок с начинкой, то Бажен похож на слоеный пирог, и начинки в нём разные. Геологи выделили семь типов пород, все они содержат нефть, но все обладают разной способностью ее отдавать.
Изредка здесь встречаются линзы песчаников с проницаемостью до 10 мД, из них получали неплохие, но недолговечные притоки. Специалисты сошлись на том, что поступление нефти чаще всего происходит по системе трещин, которые имеются в слоях известняков, доломитов и других относительно крепких пород.
У американского Баккена толщина проницаемых песчаников и известняков достигает 36 м. Выше и ниже находятся более мягкие сланцы, они блокируют развитие трещин за пределы пласта.
В Баженовской свите толстых проницаемых пластов нет. В лучшем случае это известняки толщиной 5−6 м. С ними граничат прослои сланцев и глинистых пород, после ГРП они затекают в трещины разрыва и перекрывают их.
Еще одно препятствие — слишком малый размер пор, в которых содержится нефть. В традиционных пластах фильтрация нефти идет в порах от 2 до 30 мкм. В Бажене поры меньше на два-три порядка; по разным оценкам просветы между частицами там составляют от 0,005 до 0,4 мкм.
«Забрать» получается в основном нефть, что содержится в трещинах. К тому же трещины тоже засоряются, приток затухает.
ГРП или ПНП?
Прирост добычи нефти с помощью ГРП составляет в России в последние годы около 15 млн т. Стоимость услуг по проведению ГРП в нашей стране в среднем оценивается в $1 млрд в год.
Средняя же стоимость одной операции ГРП составляет 5−7 млн руб. Усовершенствованные варианты — многостадийный ГРП и так называемое горизонтальное бурение. Горизонтальное бурение использует ГРП в сочетании с другими физическими методами.
Эта технологическая разработка предполагает построение сначала вертикальной скважины до начала залегания продуктивного пласта, а затем бурение горизонтального участка скважины, вдоль продуктивной части пласта. Эти методы или аналогичный ГРП пропановый фрекинг более эффективны, чем классика, но также дороги.
ГРП дает быстрый результат, но имеет ряд недостатков: технология опасная и негативно воздействует на окружающую среду: нарушает целостность горной породы, что может спровоцировать геологические сдвиги и крупные землетрясения.
Данный метод применяется для добычи сланцевой нефти, которая залегает на глубинах 2000−3000 м. Если сланцевая нефть залегает ниже 3000 м, достать ее гораздо сложнее и дороже.
Российские технологические разработки предусматривают «замещение» ГРП. Они опираются на отечественные традиции использования целой палитры физических и химических методов работы с ТрИз. Речь идёт о комбинированных, физико-химических методах повышения нефтеотдачи пласта (ПНП). Средняя стоимость одной скважино-операции ПНП в два раза дешевле ГРП — при одинаковой эффективности. Это радикально меняет экономику сланцевой нефтедобычи.
Если говорить о «готовых» технологиях ПНП, то это, например, технология термогазохимического воздействия различными многокомпонентными химическими составами: передовое российское направление, которое разрабатывается уже более 10 лет. Опыт его применения — более 200 скважино-операций. Она разработана при участии АО «ГосНИИ «Кристалл» (ГК «Ростехнологии») и апробирована на 130 скважинах Усинского месторождения (карбонатная пермо-карбоновая залежь) в Республике Коми. Апробация планируется и на Баженовской свите.
Идти своим путем
Следует подчеркнуть, что применение технологии только на ГРП, буквально повторяя опыт Баккена, скорее всего мы не получим ожидаемого результата. Поэтому мы считаем, что необходимо модернизировать применяемые технологии и дополнить их российскими разработками. Для их развития и внедрения необходима поддержка выполняемой работы на федеральном уровне.
Для этого необходимы, во-первых, налоговые льготы, во-вторых, более широкий доступ к разработке месторождений малого и среднего бизнеса. В этом отношении использование опыта США весьма важно: сланцевой революции там предшествовало вложение миллиардов долларов в технологические разработки. Кроме того, сланцевая революция опиралась на малый и средний бизнес.
В США более 400 сланцевых компаний. Конкуренция создает условия для быстрого внедрения новых технологий. Конкурентная среда была создана за счет возможности быстрого кредита: компании имеют возможность начать бурение в реальном времени.
Значение ВИНК в сланцевой программе очень велико: они обладают большим инвестиционным потенциалом. Но небольшие нефтедобывающие компании более восприимчивы к передовым технологиям и, в отличие от крупных, готовы «возиться» со скважинами, дебит которых составляет 5−8% нефти от всего объёма добываемой жидкости.
Освоение Бажена — это вызов для России: проверка способности инновационного развития и создания экономической модели для реализации сланцевой программы. Есть все условия для того, чтобы страна справилась с этим вызовом.
Виктор ЗАВОЛЖСКИЙ, генеральный директор инновационной компании «Центр нефтяных технологий» (Москва)
Владимир БУРКО, генеральный директор нефтесервисной компании «НТРС-Коми» (Усинск)