Как найти газовое месторождение

Поиск, разведка и разработка газовых месторождений в России

Оглавление

Введение. 3

1. Разведка и разработка газовых месторождений. 5

1.1 Методы поиска и разведки газовых месторождений. 5

1.2  Бурение газовых скважин и добыча газа. 7

Глава 2. Методика ускоренной разведки газовых месторождений. 10

2.1. Основные положения ускоренной разведки и ввода в эксплуатацию газовых месторождений. 10

2.2 Совершенствование методики ускоренной разведки газовых месторождений  16

Заключение. 19

Список используемой литературы.. 21

Введение

Энергетика — важнейший показатель развития каждого государства. Недостаток естественных природных ресурсов заставляет учёных по всему миру разрабатывать новейшие альтернативные источники энергии. Все же, в силу сформировавшихся обстоятельств, сомнительно, что в ближайшее десять лет обнаружат какую-нибудь замену уже существующему виду топлива. Нефть, газ, уголь и атомная энергетика будут ещё продолжительное время удерживать звание главных видов получения энергии.

Российскую Федерацию по праву считают одной из лидеров по разработке, добыче и поставке газа на мировой рынок. Природа обильно наградила её этим типом сырья. В РФ разработали и освоили примерно двести месторождений по добыче газа и газового конденсата. Главный  пик открытий месторождений был в конце шестидесятых – начале восьмидесятых лет прошлого столетия.

На сегодняшний день, перед газовой отраслью России появляются  новые цели. Это имеет связь, в первую очередь, с геополитической необходимостью, кроме  имеющихся месторождений природного газа в Надым-Пур-Тазавском регионе (НПТР), необходимо  изучать  новые газоносные регионы. В эти регионы входят — Штокмановское газоконденсатное месторождение (ГКМ), месторождения полуострова Сахалин и северного Каспия и Прикаспия. В итоге, география перспективных газоносных регионов охватывает территорию от Баренцева до Охотского и Каспийского морей. В соответствии с этим, разные климатические условия этих регионов полагают наличие характерных гео-экологических особенностей, которые нужно учесть при формировании концепции развития газовой отрасли.

Газовая отрасль России, представляет из себя, довольно сложную систему, которая состоит из: геологоразведочных работ, добычи, транспортировки, хранения и переработки газа. Уровень воздействия этих под-отраслей на окружающую среду различен, также как и различны обратные воздействия. Соответственно, нужно на базе методов системного анализа проводить дальнейшие декомпозиции отрасли на отдельные элементы (объекты) до уровня, который позволяет проводить соответствующее математическое моделирование.

1.     Разведка и разработка газовых месторождений

1.1 Методы поиска и разведки газовых месторождений

Цель  поисково-разведочной работы  — оценивать запасы и подготавливать к разработке промышленных залежей газа.

В ходе поисково-разведочной работы применяют  геологический, геофизический, гидрогеохимический метод, а также бурят скважины и их исследуют.

Геологические методы.  Геологическая съемка предшествует всем остальным типам поисковых работ. Для этого геологи выезжают в исследуемые районы и осуществляют   полевую работу. В ходе неё они штудируют пласты горных пород, которые выходят на дневную поверхность, их состав и углы наклона. Затем роют шурфы глубиной до 3 м. А чтобы обрести представление о более глубоко залегающих породах, бурят картировочные скважины глубиной до 600 м.

Затем, они выполняют  камеральные работы, т. е. обрабатывают материалы. Итог  камеральной работы — геологическая карта и геологические разрезы местности.

Геофизические методы. К ним относят сейсморазведку, электроразведку, грави-разведку и магниторазведку.

Сейсмическая разведка базируется на применении закономерности распространений в земной коре искусственно организованных упругих волн (при помощи взрыва  специального разряда, вибратора, преобразователя  взрывной энергии в механическую). Изучая полученные графики колебания земной поверхности, специалист  определяет глубину залегания породы, которые отразили волны, и угол их наклона.

Электрическая разведка состоит в разнообразной электропроводности пород. Высокое электросопротивление — косвенный признак наличия газа.

Грави-разведка основывается на зависимости силы тяжести на поверхности Земли от плотности горных пород. Породы, которые насыщены газом, обладают меньшей плотностью, чем те же породы, которые содержат воду. Задача грави-разветки -определить место с аномально низкой силой тяжести.

Магниторазведка базируется на разной магнитной проницаемости горных пород. В зависимости от состава горной породы, наличия газа эти магнитные поля искажаются в разной степени.

Гидрохимические методы. К ним относят:

Газовую съемку, она заключается в нахождении присутствия углеводородного газа в пробах горных пород и грунтовых вод, которые  отобраны с глубины от 2 до 50 м.

Радиоактивную съемку выполняют для того, чтобы обнаружить указанные аномалии радиационного фона.

Бурение и исследование скважин. Этот метод используют для того, чтобы оконтурить залежи, а также определить глубину залегания и мощности нефтегазоносного пласта.

Этапы поисково-разведочных работ исполняют в два этапа:

1.Поисковый этап состоит из трех стадий:

-Региональная геолого-геофизическая работа;

-Подготовка площади к глубоким поисковым бурениям;

-Поиск месторождения.

2.Разведочный этап — это подготовка месторождений к разработкам.

Риск связан с  инженерно-экологическим обеспечением разведочной работы (нарушение почво-грунтов при строительстве дорог, которое сопровождается процессом  эрозии, солифлюкаций, термокарста и т. д.).

1.2  Бурение газовых скважин и добыча газа

Бурение — это процесс  сооружения скважин при помощи  разрушений горной породы. Скважина — это горная выработка круглого сечения, которая сооружается без доступа в нее людей, длина её сильно превышает диаметр.

Риск связан с  проведением самой буровой работы (применение бурового раствора, прокачка скважины, сбор газо-конденсата в соответственных амбарах).

Добыча газа состоит из трех этапов:

Первый — движение газа по пласту к скважине, при помощи искусственно   созданной разности давления в пласте и на забоях (низ) скважин. Его называют разработкой  газового месторождения.

Второй этап — движение газа от забоя скважины до его устья на поверхности.

Третий этап — сбор продуктов скважин и подготовка газа к транспортированию потребителю. На этом этапе нефть, а также сопровождающие ее попутный нефтяной газ и вода собираются, потом газ и воду отделяют от нефти, после чего вода закачивается вновь в пласт, чтобы поддерживать пластовое давление, а газ направляют  потребителям. В ходе подготовки природного газа от него отделяют  поры воды, коррозионно-активные (сероводород) и балластные (углекислый газ) компоненты, а также механические примеси.

С точки зрения оценки гео-экологических рисков подсистему «добыча газа» необходимо дифференцировать на стадии обустройств  и эксплуатаций месторождения. Следовательно, будет различаться как влияние объекта добычи на окружающую среду, так и обратное воздействие (рис. 1).

Рисунок 1. Декомпозиция полсистемы «добыча газа» для оценки гео экологических рисков.

Нужно заметить, что элементы подсистемы, которые связаны с бурением и сооружением скважины, промышленным  и хозяйственно-бытовым  объектом, характеризуют  точечными взаимодействиями с окружающей средой. В это же время взаимодействие с окружающей средой на уровне всего месторождения – рассредоточенное  и для оценки его количественного параметра на этапе синтеза полсистемы нужно применять модель интерференции.

Чтобы смоделировать влияние эмиссий загрязняющих веществ объекта добычи газа, на состояние окружающей среды нужно определить риски на различных этапах работ:

1.Этап обустройства месторождения:

-Авария при постройке скважины;

-Техногенное влияние строительной техники;

-Техногенные воздействия самих объектов;

2.Этап — эксплуатация месторождения:

-Авария на промышленном объекте, включая скважину;

-Разлив конденсата (для газоконденсатного месторождения);

-Утечка газа;

-Выброс  вредного вещества при сгорании природного газа на факелах;

-Продувка скважины.

Кроме этого, имеются и иные виды гео-экологического риска, которые нужно учитывать в процессе добычи газа. К примеру, понижение качества подземной воды в прибрежном районе из-за вероятной интрузии морской воды. Нужно учитывать и региональную особенность взаимообусловленных воздействий гео-экологических рисков в подсистеме «добыча газа – окружающая среда». Они имеют связь  как с географическим расположением объектов газодобычи  (северный или южный регион), так и с особенностью добычи газа на сухопутном, шельфовом и морском месторождении природного газа. Это также необходимо предусматривать при декомпозиции этой подсистемы.

Глава 2. Методика ускоренной разведки газовых месторождений

2.1. Основные положения ускоренной разведки и ввода в эксплуатацию газовых месторождений

Способы разведки газового месторождения помогают резко удешевить и ускорить проведение разведок и подготовок этих месторождений к разработке, поэтому их именуют рациональными или ускоренными.

Ускоренные разведки газовых месторождений должны обеспечивать в короткие сроки максимальный    эффект  от применения газа вновь открытых месторождений. Проблема эта комплексна,  её должны решать учитывая экономичес­кий аспект  и фактор времени.

Разведочные этапы, при ускоренной подготовке месторождения газа к разработке делят на две стадии: оценочная разведка и детальная разведка (до разведка). Стадию оценочных разведок для маленьких и средних месторождений завершают после получения притока газа в двух-трех скважинах, для больших и уникальных месторождений — после разбуривания разреженных сеток скважин (одна скважина на 50-100 км² площади залежи). Последующие до-разведки небольших и средних залежей осуществляют методами опытно-промышленных эксплуатаций. Буре­ние разведочной скважины при этом проводить  не нужно. При до-разведке крупного и уникального месторождения (залежи) уточняют строение внутриконтурной части залежей при помощи уплотнения сеток разведочной скважины за счет бурения ОЭС и наблюдательной скважины, а также единичной разведочной скважины за пределами зоны эксплуата­ционных  разбуриваний.

Применяют такие методы ускоренной разведки газового мес­торождения:

         —разреженные сетки разведочных скважин – небольшие и средние месторождения разведывают  четырьмя-пятью единичными скважинами, большие одно-залежные разбуривают из расчета одна скважина на 50 км² продуктивной площади, уникальные — из расчета одна скважина на 100 км² площади залежи;

                —опытно-промышленную эксплуатацию используют для развед­ки мелкого и среднего месторождения газа, ввод в опытно-промышленные  эксплуатации осу­ществляют при наличии двух-трех скважин, которые дали газ. Установлена продолжительность опытно-промышленной эксплуатации срок её три года, степень отбора газа за это время обязан составлять приблизительно 10 % от общего запасов разведуемой залежи; завершается опытно-промышленная эксплуатация подсчетом запасов газа по методу падения давле­ния; для обеспечения запроектированного уровня отбора газа в случае необходимости бурятся единичные ОЭС;

         -опережающее эксплуатационное бурение — высокопродуктивная зона эксплуатационного разбуривания, крупной и уникальной зале­жи, доразведываются опережающими эксплуатационными скважинами, сгущение за их счет сетки разведочной скважины производят  в зависимости от характера изменчивости параметров неоднородности и продуктивности.

Разведывая газовые месторождения  (залежи)  и подготавливая их к разработке необходимо обеспечивать:

         1.Доказательство (геологическими данными, пробными или опытно-промышленными эксплуатациями, газодинамическим  и технико-экономическим  расчетом) наличие или отсутствие нефтяных оторочек промышленных зна­чений и при наличии оторочки установить условия ее эксплуатации;

         2.Проведение полноценных опробований и исследований по нескольким скважинам для того, чтобы получить основные параметры залежи;

         3.Установление характерных структурных и геометрических особенностей строений залежей;

         4.Определение   основных  параметров   коллекторов, которые   довольно   цельно характеризуют горизонт  как по разрезам, так и по площадям;

         5.Выяснение гидрогеологических условий и возможные   воздействия водо­напорных  систем  на режимы разработки залежей;

         6.Определение положений контактов   (контуров)   газовых и газонефтяных залежей;

         7.Определение составов газа, числа конденсата и иного сопутствующего компонента;

         8.Выявление всех (основных по запасам) залежей в разрезе.

Особенное место среди ускоренных методов отводится разведке газового месторождения с использованием опытно-промышленных эксплуатаций, которые позволяют с наименьшими расходами на разведочное бурение получить нужную  и в большинстве случаев более достоверную информацию для составлений проектов разработок этих месторождений при одновременном отборе газа из них и подаче его потребителям. Последнее обстоятельство в особенности значимо для газодобывающего района, где действующее месторождение не обеспечивается нужной подачей газа потребителям. В этом случае ввод  газового месторож­дения в опытно-промышленную эксплуатацию осуществляют на ранних стадиях их разведки, причем для маленьких залежей или линз он может быть оправдан даже при наличии только одной разведочной скважины, которая дала  промышленный приток газа.

Разведки газовых залежей должны вестись при учете условия их формирования, которые определяют степень заполнений ловушек газом. Под абсолютными газо-упорами — выдержанные толщи солей, а также ангидрита (на определенной глубине), под выдержанными мощными толщами глин, которые обладают хорошим  газо-упорным свойством, необходимо ожидать заполнение ловушки газом до замка при любой высоте. При менее надежной покрышке ловушку могут  заполнять до замка при небольшой высоте, но при большой их высоте необходимо ожидать, что они не будут заполнены полностью.

         Сказанное отлично можно подтвердить практикой во всех газоносных районах, и это необходимо учитывать при определении положений газо-водяных контактов и установлении контуров газовых залежей.

В чисто карбонатной породе не может быть сколько-нибудь выдержанных газоупоров. Поэтому промышленная газовая залежь в них может  образоваться только при перекрытии их иными газо-упорными породами, которые и определяют уровень заполнения ловушки, а значит и высотное положение ГВК.

Газовая залежь находится в гидродинамическом равновесии с окружающей её пластовой водой. Изучение этого равновесия дает возможности определить высотные положения ГВК, по данным надежного замера  пластового давления воды и газа и смещение газовых или нефтяных залежей при движении пластовой воды, которое выражают в наклоне ГВК или водонефтяного контакта (ВНК)    в сторону наименьшего напора воды.

Применение указанной возможности при разведке газового меcторождения может очень удешевить и ускорить ее проведение.

При разведке пластовой газовой залежи очень часто первые скважины не вскрывают ГВК, но при этом уже есть скважины, которые вскрыли пластовую воду за контуром залежи.

Наряду с применением замера напора воды в скважинах пробуренных на месторождении или в непосредственной близости от него, необходимо изучить и региональную гидрогеологию, так как при отсутствии сведения о напоре воды, которое  получено в районе разведываемого месторож­дения,  можно по  региональным  изменениям этого напора определять направление и характер вероятного смещения залежей газа и нефти.

Так, при вскрытии несколькими разведочными скважинами залежи газа, в нижнепермских и каменноугольных карбонатных отложениях, Оренбургского газоконденсатного месторождения, высотное положение ГВК было неизвестным. Напор воды,  рассматриваемых продуктивных отложений в районе этого месторождения, оценивали по информациям  региональной гидрогеологии, на базе чего, рассчитали  ориентировочное высотное положение ГВК на отметке около —1800 м. Разведка залежи  ориентировалась  на вскрытие рассчитанных контактов, причем оказалось, что в действительности он находится на отметке —1756 м. В итоге, оценка высотного положения ГВК с применением информации региональной гидрогеологии значительно помогла правильно сориенти­ровать разведку рассматриваемой залежи.

Разработку газовых залежей проводят  без законтурных заводне­ний и с расстановками эксплуатационных скважин, по преимуществу, в более высоких частях залежей в существенном удалении от контура. За­пас  газа в при-контурной части залежи в основном составляет небольшую долю всех ее запасов. Это помогает проводить разведки залежей без детальных их оконтуривании, за исключениями случаев, когда локальные структуры недостаточно ясно выявляют геолого-поисковыми работами и ГВК обладает  наклоном или когда под газовой залежью может находиться нефтяная оторочка промышленного значения.

В соответствии с «Классификацией запасов нефти и горючих газов» ввод газовых залежей в разработку, в том числе и в опытно-промышленной эксплуатации, разрешают исключительно при отсутствии в них нефти промышленного значения. Поиск нефтяной оторочки под газовой залежью может значительно осложнить раз­ведку этой залежи. Поэтому существенное внимание уделяют прог­нозированию наличия и характера такой оторочки.

Основная задача разведки газовых месторож­дений в новых районах —  подготовка запаса газа категорий С1 для обоснования строительства новых магистральных газопроводов или ГХК.

Записанное, в «Классификации запасов нефти и горючих газов», право ведения проектной и изыскательской работы по строительству магистраль­ного газопровода и промыслового объекта на основе оперативного подсче­та запасов газа, помогает существенно ускорить ввод газовых месторож­дений новых районов в разработку.

На сегодняшний день, в ряде районов определены уникальные по разме­ру газовые месторождения, которые требуют строительства магистрального газопровода или ГХК (Ямбургское, Даулетабад-Донмезское, Астрахан­ское и др.). К одному такому месторождению нужно подводить несколько ниток газопровода или предусматривать поочередный ввод мощностей ГХК. Как газопроводы, так и ГХК строят  не одновременно, а последовательно. Чтобы обосновать строительство  первой нитки газо­провода (первой очереди ГХК) вовсе не нужно разведывать все запасы газа этого месторождения до известных соотношений категорий. Развед­ку можно осуществить только на части месторождений, запасы газа которых достаточны для обоснования строительства этой нитки газопро­вода или ГХК определенной мощности.

Принятие этого порядка помогает ускорить строительство газо­провода или ГХК. Одновременно ускоренный ввод части месторождения в разработку облегчит разведку месторождения в общем.

После окончания строительства  и ввода в работу магистрального газопровода в новом районе, в нем продолжают разведку новых газовых месторождений. При этом могут нарастать ресурсы газа для нового маги­стрального газопровода. Их определение может происходить от­носительно продолжительное время.

Не секрет, что магистральные газопроводы строят  на ба­зе запаса газа единичного уникального газового месторождения или груп­пы крупных газовых месторождений, запасы же средних и особенно небольших газовых месторождений при этом обладают небольшой ролью. В соот­ветствии с этим при наращивании запаса газа для строительства нового магистрального газопровода  разведанность  уникальных и больших га­зовых месторождений газа обязана соответствовать требованию «Клас­сификации запасов нефти и горючих газов», разведанность же запаса средних и особенно небольших газовых месторождений з этом случае обязана ограничиваться доведением их до категории C1.

Разведывая многозалежные газовые месторождения, запасы кото­рых разведывают  для обеспечения строительства новых магистральных газопроводов, внимание уделяют   первооче­редной подготовке к формированию залежей, которые содержат базовые запасы газа на месторождении (к примеру, сеноманские залежи многозалежных месторождений севера Западной Сибири). В итоге, разведывая газовые месторождения в новых районах, частично применяют  ускорен­ный метод.

Отсутствие систем  магистрального газопровода определяет  перво­степенную нужду в ускоренной подготовки запаса промышлен­ной категории базовых месторождений. Разведку небольших и средних мес­торождений при отсутствии местного потребителя газа завершают на оце­ночной стадии при помощи подготовки запасов категорий C1 + С2.

Ускорение разведки базового месторождения достигают при помощи применения на оценочной стадии разреженной сетки скважин и подготовкой запасов только промышленной категории С1. Периферийный участок базового месторож­дения доразведывается опережающими наблюдательными и пьезометри­ческими скважинами, а также единичными разведочными скважинами. До-разведка крупного и уникального месторождения проводится в услови­ях их поэтапного ввода в разработку, В этой связи сгущение сетки разве­дочных скважин обязано осуществляться участками в соответствии с за­проектированным направлением промыслового обустройства месторож­дения.

Для контрольных оценок достоверности запаса, больших и уникаль­ных месторождений газа, которые подсчитаны  объемными методами по разражен­ной сетке скважин, может также применятся метод падения давления. Оперативная оценка, этим методом, запасов газа дренируемых зон базо­вых месторождений в условиях их поэтапного ввода в разработку, увеличивает результативность ускоренной разведки.

2.2 Совершенствование методики ускоренной разведки газовых месторождений

  Высокие  темпы формирования газовой промышленности в России, можно определять необходимостью сокращения срока разведки и ускорения подготовок к разработкам газовых и газоконденсатных месторождений. Из-за этого первостепенное значение приобретает вопрос  дальнейшего усовершенствования методик  ускоренной разведки газовых месторождений, увеличение качества исходных данных для проектирования и быстрейшего ввода в эксплуатацию, рациональной разработки залежей.

Основная цель  разведки газового, газоконденсатного и газонефтяного месторождения, как и месторождений других полезных ископаемых, -установление их промышленного значения и условий разработки. Необходимо при этом установить нужный уровень разведанности месторождения, чем и определяют  срок их разведки. Эта задача обязана решаться с учетом особенностей разработки газовых и газонефтяных месторождений (залежей), необходимостью и возможностями ускоренного ввода их в разработку учитывая при этом, оптимальные технико-экономические показатели  планируемой разведки и намечаемой разработки этих месторождений.

Правильный учет перечисленных факторов поможет проводить разведку газовых и газонефтяных месторождений с наименьшими расходами средств и времени и тем самым обеспечит ускоренный ввод их в разработку. Учет фактора  ускорения разведки обязан реализовываться с самого начала поисково-разведочных процессов и на всех его следующих стадиях, включая опытно-промышленную эксплуатацию.

Ускоренная разведка больших и уникальных газовых месторождений, по разреженной сетке скважин, с последующей их до-разведкой в процессе формирования эксплуатационного бурения — помогает на практике и в короткий срок  получить все нужные данные для подсчетов запаса газа и обоснованного проектирования разработок.

В итоге, широкое использование ускоренного метода разведки помогло существенно понизить сроки ввода в разработку большого количества месторождений газа и увеличить результативность их разведки.

Заключение

Значимость нефтегазовой отрасли в народном хозяйстве государства велика. Почти все отрасли промышленности, сельское хозяйство, транспорт, медицина и просто население государства на современном уровне развития употребляют нефть, природный газ и нефтепродукты. Потребление их внутри государства год от года увеличивается.

Перспектива формирования нефтегазового комплекса связана с огромным    ресурсом нефти и газа, который находится в недрах и еще не разведан. К ним относят большую площадь перспективных земель, как в пределе  суши, так и на акватории, где есть предпосылки для обнаружения больших скоплений нефти и газа.

Это относят  и к районам, где давно проводят добычу, и к тем районам, где поисковые работы почти не проводили. Среди первых — Урало-Поволжье, Тимано-Печора, Западная Сибирь, Предкавказье, Прикаспий, Восточная Сибирь, Дальний Восток (Сахалин). В этих  районах сосредоточиваются еще существенные прогнозные ресурсы нефти и газа, которые нужно разведать и прирастить запасы в государстве, в будущем.

Кроме этого, перспектива  обнаружения нового нефтегазового объекта имеется и в неизученной части РФ, где работу вообще не проводили, или проводили в маленьких объемах и они не дали позитивного исхода.

К ним относят, к примеру, центральные районы европейской части РФ. Тут есть впадины земной коры (Московская и Мезенская), которые имеют мощнейшие толщи древних отложений. Перспектива  нефтегазоносности этих впадин связана с отложениями венда (протерозой), нижнего и верхнего палеозоя.

Перспектива нефтегазоностности связана также с неизученной частью Восточной Сибири и Дальнего Востока.

Новое открытие может быть сделано в арктических акваториях РФ, на шельфе Баренцева и Карского морей, являющиеся геологическим продолжением платформенных частей суши Русской и Западно-Сибирских плит, а последние —  наиболее продуктивные части РФ.

Список используемой литературы

          1.Зыкин М.Я., Козлов В.А., Плотников А.А. Методика ускоренной разведки газовых месторождений. – М.: Недра, 1984.

          2.Мстиславская Л.П. Нефтегазовое производство (Вопросы, проблемы, решения): Учебное пособие. – М.: РГУ нефти и газа, 2014.

          3.Нестеров И.И., Потеряева В.В., Салманов Ф.К. Закономерности распределения крупных месторождений нефти и газа в земной коре. – М.: Недра, 1975.

Скачать: poisk-razvedka-i-razrabotka-gazovyh-mestorozhdeniy-v-rossii.rar

Как ищут нефть в России

Геологоразведка меняется, но, как оказалось, в ней все еще есть место бородатым мужикам с палатками и гитарами. С другой стороны, часть геологов давно прописалась в офисах, поскольку обработка собранных данных порой занимает годы. Тут все средства хороши, начиная от «облаков» и заканчивая ML.

Платформа «Приразломная». Фото: «Газпром»

Под катом — интервью с PhD по направлению Petroleum Engineering и директором Центра Heriot-Watt Валерием Рукавишниковым. Под его началом в середине апреля в томской Точке кипения должен был пройти финал студенческого чемпионата OilCase, который в итоге перенесли в онлайн. Отсутствие возможности личной встречи на этом мероприятии не помешало нам пообщаться на столь актуальную для России тему. Да, и про сорванную сделку с ОПЕК+ мы тоже спросили.

Валерий Рукавишников с одной из финалисток всероссийского чемпионата OilCase в 2018 году (OilCase 2018)

— Чтобы сразу определиться с тем, насколько остро стоит задача поиска, начнем издалека: надолго ли хватит нефти из уже обнаруженных месторождений?

При текущих объемах потребления (зафиксированных до недавнего кризиса) объема выявленных месторождений хватит на 60 лет. Но тут есть несколько нюансов.

Во-первых, со временем появляются новые технологии нефтеизвлечения, которые позволяют добыть то, что раньше мы добыть не могли.

Хороший пример — Венесуэла, где нефти больше всего в мире, но она высоковязкая, поэтому добыть ее экономически эффективным способом пока не получается.

Еще есть неисследованные регионы. Та же Арктика. Но даже если не вести разведку, срок окончания запасов будет постоянно сдвигаться.

Во-вторых, меняется структура потребления. Лет через 15-20 объемы переработки нефти в топливо будут намного ниже, т.е. сырье будет перенаправлено куда-то еще.

В-третьих, нужно понимать, что уровень запасов — вещь вероятностная. Зачастую эти цифры используются для спекуляции, и даже международный аудит не может сказать, насколько точна оценка. Мы можем найти перспективное месторождение и после бурения одной скважины оценить объемы в 100 миллионов тонн. А после бурения второй скважины может оказаться, что там всего 10 миллионов или наоборот — 200 миллионов тонн. Так что оценка в 60 лет очень приблизительная.

— А кто инициирует поиски новых месторождений в нашей стране?

Структура нашего нефтяного рынка такова, что частных компаний здесь очень мало и они небольшие. Поэтому основная разведка осуществляется компаниями с госучастием.

— Разве не в интересах государства делать это своими силами, учитывая значение нефти для нашей экономики?

Государство так или иначе субсидирует программы геологоразведки, но в очень маленьких объемах. Свои усилия оно направляет на участки, где до этого никаких работ не проводилось — о которых мы ничего не знаем. Там нужны огромные вливания денег и административные решения.

То, что нефтяные компании разрабатывают сейчас, это плоды работы еще Советского союза, 60-70 годов прошлого века. Чтобы охватить новые территории, например Арктику, необходимо в суровых условиях провести сейсморазведочные работы 2D на участках по 120 км. Это просеки в тайге, завоз оборудования.

Более того, подобные исследования не несут прямой выгоды. Это просто сбор информации, интерпретируя которую, можно будет предположить, какие замеры провести в будущем на меньших территориях. Исследования на таких масштабах не позволяют сказать, что мы пробурим скважину в такой-то точке и получим нефть. Но это работа, которую необходимо сделать. Ее итогом будет условный кусочек 500 на 500 км, где стоит сосредоточить усилия для поиска конкретных месторождений.

Таким образом государство занимается разведкой на долгосрочную перспективу, но в маленьких объемах, поскольку это очень дорого.

При уменьшении масштабов участков к исследованиям подключаются компании, которые покупают лицензии на определенные территории, где они предполагают наличие нефти. Разведкой на местах бизнес занимается самостоятельно, инвестируя собственные деньги. У каждой нефтяной компании есть стратегия геологоразведочных работ лет на пять.

— А кто непосредственно осуществляет геологоразведку — подразделение нефтяной компании или независимый подрядчик?

Тут есть несколько бизнес-моделей. В каждой компании есть собственные инженеры-геологи, которые могут провести сейсморазведку или пробурить разведочную скважину. К масштабным исследованиям привлекаются подрядчики: как госкорпорация Росгеология, так и частные, например, Schlumberger. Внутри нефтяной компании таких узких специалистов содержать невыгодно.

— Где сейчас идет разведка?

Сейчас компании выходят работать в основном в Восточную Сибирь, в частности, Иркутский регион. Это новая серьезная нефтегазовая провинция, откуда уже идет добыча, но продолжается разведка.

Арктика тоже представляет интерес. Вероятно, вы слышали про месторождение Приразломное, где добывает «Газпром нефть» при помощи единственной арктической платформы в мире.

Платформа приразломная: персонал — 200 чел., кессон в нижней части — 126х126 м, объем добычи — 5 млн тонн в год (фото: «Газпром»).

На иллюстрации — стволы скважин, уходящих горизонтально в нефтеносный слой. Окончания скважин имеют множество перпендикулярных отводов, из-за чего их именуют «рыбьими костями» (изображение: «Газпром»)

В том регионе есть еще ряд открытых месторождений, и работы по региональному поиску продолжаются. Но экономическая ситуация не позволяет оценить, когда там можно будет приступить к каким-то масштабным действиям.

Еще один регион, где уже идет добыча, — шельф Сахалина. Остальное — это более локальные работы в Западной Сибири, на Ямале.

— По каким признакам ищут месторождения?

Чаще всего нефть встречается в районах, где выполняется несколько условий:

• нужна материнская порода, из которой нефть может образоваться, например, так называемая Баженовская свита;
• требуется наличие пористой осадочной породы — коллектора;
• сам пласт должен быть соответствующим образом деформирован и изолирован непроницаемой покрывающей породой;
• должна образоваться ловушка, где эта нефть могла бы скопиться;
• и необходимо, чтобы с последних геологических метаморфоз прошло определенное время, чтобы нефть успела «вызреть» в нефтематеринской породе и мигрировать в ранее сформированную ловушку.

Выполнение этих условий — лишь признак того, что нефть может быть в изучаемом районе. А задача геологоразведки — различными методами проверять гипотезы о том, что она есть. При этом все данные геологоразведки также косвенные.

— Какие именно методы поиска применяются?

Любая геологоразведка — это целый комплекс разных методов. Прежде всего выполняется крупномасштабная съемка больших территорий, которая позволяет определить региональную геологию. Такие съемки по всей стране проводились в 30–50 годы прошлого века. Накопленных на текущий момент знаний хватает, чтобы понять, какие процессы проходили в том или ином регионе за последние сотни миллионов лет. Так что мы можем сужать районы поиска, повышая качество исследований — выбирать небольшие участки (условно — 500 на 500 км), чтобы проводить более детальную аэрофотосъемку и магниторазведку, проектировать сеть сейсморазведочных профилей.

По полученным данным мы оцениваем вероятность нахождения нефти в определенной точке и бурим там скважину.

Тектонические структуры, построенные в результате интерпретации временного разреза по сейсмическому профилю бассейна дельты Нигера (источник: American Association of Petroleum Geologists)

— Учитывая объемы инвестиций в нефтянку, здесь, наверное, уже все пересели на современное оборудование — беспилотники и т.п.?

Вы себе рисуете в воображении красивую картину, но в реальности это пока не так.

Нефтяная отрасль — очень неповоротливая. Здесь очень важна человеческая и экологическая безопасность. Любые новинки «железа» должны пройти испытания на прочность.

Хотя компании постепенно начинают перестраиваться. Уже два или три года проводятся пилотные проекты с дронами, и эта тенденция набирает обороты. Не так давно закончились исследования «зеленой» сейсморазведки.

Классический сейсмологические исследования Западной Сибири — это просеки в лесу на территории в десятки квадратных километров, где расставляются датчики, соединенные проводами в единую сеть. Это огромные трудозатраты, сотни километров кабеля. Сейчас начали развиваться методики, основанные на беспроводных датчиках, под которые не нужно рубить лес. Это экономит время и силы, поэтому технология постепенно завоевывает рынок.

— Неужели отрасль настолько консервативна?

Наоборот. Местами нефтегаз сравним с аэроспейсом, просто здесь нет такой популяризации.

Базовые принципы исследований той же сейсморазведки, которая появилась в 20-х годах прошлого столетия, не изменяются. Но методики настолько усложняются внутри, что ими занимаются целые научные центры, с каждым годом улучшая технологию. Нельзя сказать, что здесь суперновые гаджеты. Просто идет планомерное улучшение всего вокруг так, что за 10 лет отрасль кардинально меняется.

Очень сильно подтолкнула развитие цифровизация. Она позволяет серьезно экономить на капитальных вложениях. Технологически она обеспечивает интеграцию между собой различных цепочек процессов. Эволюция здесь идет не по пути новомодных гаджетов, а через изменение подходов. Если раньше геологоразведкой занимался один департамент, который в принципе не пересекался с другими (нашли месторождение — написали отчет — отправили в следующий отдел), то теперь выстраивается цепочка единой команды. Без технологических вещей провести такие преобразования невозможно. Здесь и облака данных, и общее рабочее пространство, которое пришло к нам из информационных технологий.

Дроны тоже используют, только не для геологоразведки, а для контроля целостности трубопроводов. И в целом гаджеты больше внедряются в процессы контроля за нефтепереработкой. К примеру, через видеокамеры контролируется ношение каски в опасных зонах производства.

— Предположим, наша геологоразведка дала какие-то результаты. Какая должна быть вероятность обнаружения нефти, чтобы началось бурение?

Тут не может быть жестких границ. Геологоразведочный бизнес имеет высокую степень неопределенности. Единственный метод, который может продемонстрировать, что нефть действительно есть, — это бурение. В остальных случаях мы не можем это утверждать — только если она не выходит в прямом смысле на поверхность, как в Баку.

Почтовая открытка конца XIX века (автор: DKP64, CC BY-SA 4.0)

Вероятность получения нефти в 30-40% — это очень хороший показатель для геологоразведки. Проблема в том, что объект исследований находится на глубине 3–5 км, и мы не можем его со всех сторон изучить. Вся отрасль построена на вероятностных моделях.

Но цель разведки не только сама нефть, но и информация. Представьте, что вы нашли перспективное месторождение, пробурили скважину, нашли нефть, но не знаете, сколько ее там. Вы начинаете планировать строительство нефтеперерабатывающего завода, и это колоссальные инвестиции. Начинаете вкладывать деньги, сэкономив на дальнейшей разведке. А потом при бурении следующей скважины вы уточняете запасы и выясняете, что месторождение намного меньше, чем ожидалось.

Иногда важно провести бурение там, где нефти точно нет, и уточнить некоторые параметры. В будущем это позволит реализовать более правильные шаги по поиску нефти в конкретном регионе.

— А как выглядят люди, которые занимаются геологоразведкой и бурением? Это все те же бородатые дядьки с гитарами?

Олдскульные ребята действительно сохранились среди тех геологов, которые физически выполняют замеры в полевых условиях. Им приходится работать на севере страны, куда их забрасывают на вахту на вертолетах или по зимникам. Из связи у них только спутниковый телефон.

И они занимаются жесткой напряженной работой. Если идет бурение, то процесс продолжается круглые сутки — его нельзя остановить. Если они занимаются сейсморазведочными работами, то они своими руками рубят просеки, перемещаются на вездеходах, живут в палатках. В этом плане вся эта «гитарная романтика» никуда не делась, разве что есть какой-то налет современности — интернет местами… Кстати, это может быть не так далеко от города — например, километрах в 200 на север от Томска. Но и там это связано с определенным риском для жизни людей и сложной логистикой.

Группа геологов в республике Саха (автор: Эрдни Тямисов, CC BY-SA 2.0)

— Значит геологи, в привычном для всех образе, никуда не денутся?

Есть в отрасли идея перехода к безлюдным производствам. Сами подумайте, насколько будет проще, если придется никого никуда «забрасывать». Но условия, в которых приходится работать, настолько суровы, что никто кроме человека их не может выдержать. Те же морозы в минус 40–50 градусов — это вызов для всего мирового научного сообщества с точки зрения материаловедения, применяемых смазок. Это огромный пул задач, которые только предстоит решить.

А в целом сегодня «геолог» — широкое понятие. Это человек, который работает в офисе за компьютером, анализируя собранные данные. И отсутствие опыта работы «в поле» не является серьезным препятствием.

Валерий Рукавишников со студентами

— Исследования ведут разные компании, и в сумме они генерируют огромное количество данных. Обобщаются ли они как-то на уровне государства?

Как у компаний, так и у государства эти данные обычно имеют высокий уровень секретности, поэтому единого хранилища, к сожалению, нет.

Однако благодаря росту компьютерных мощностей и развитию алгоритмов уже начался анализ данных в автоматическом режиме, который позволяет видеть то, что вручную невозможно было оценить. Компании собирают собственные базы в рамках своего периметра, обрабатывают данные единым потоком и получают новые инсайты, с которыми могут работать сотрудники и партнеры именно этой компании.

Все данные, кстати, обязательно сдаются государству, но у него нет ресурсов дополнительно их обрабатывать. Да и смысла нет, поскольку свои месторождения компании покрывают полностью. Государство может разве что предоставлять их ученым, чтобы те могли проверять свои гипотезы.

— Вы упоминали, что на месте геологоразведки зачастую нет интернета. А как оттуда передаются данные?

Проблема передачи данных стоит не так остро, как проблема обработки. В нефтяной отрасли важны сроки принятия решений. Поэтому все расчеты должны выполняться максимально быстро. Как это реализуется на практике, зависит от того, что это за разведка.

Если идет корабль и снимает сейсмику на шельфе, то на этом же корабле сидят ребята, которые интерпретируют и обрабатывают данные в максимально сжатые сроки. Если же данные сейсморазведки собираются на земле, то они в течение сезона (зимой) собираются на жесткие диски и вывозятся, после чего около года обрабатываются уже в офисе.

Скорость обработки — это один из технологических вызовов, которые стоят перед отраслью. Если срок обработки сократить хотя бы на 30-40%, это даст миллиарды рублей экономии.

Компании постоянно следят за передовыми технологиями, чтобы понять, как можно упростить сбор данных. На практике случается, что выгоднее лишний раз куда-то вертолет отправить, чтобы сократить срок обработки, например, с двух лет до года.

— Сейчас алгоритмы обработки данных развились достаточно хорошо. С видео «на лету» делают потрясающие вещи. Неужели нельзя разработать аналогичные алгоритмы для обработки данных сейсморазведки?

А они уже разрабатываются. Machine Learning активно применяется для их интерпретации, в том числе отечественными компаниями. Загвоздка в том, что типичную сейсмическую картину очень тяжело алгоритмизировать. Пока нет достаточного количества размеченных образцов, чтобы все сделать автоматом и быть уверенным в результате. Геология в разных уголках Земного шара отличается. Алгоритм, который мы обучили на Ямале, скорее всего, не сработает в Хакасии. При этом по результатам его применения необходимо принять решение на миллиарды рублей. Так что тут встает тонкий вопрос ответственности.

Однако сейчас вся эта сфера понемногу совершенствуется. Для более рутинного геофизического исследования скважин, когда мы опускаем в скважину нужные приборы и замеряем физические поля, есть уже зрелые технологии. ML позволяет интерпретировать результаты в автоматическом режиме. Это дает возможность заново провести интерпретацию данных с месторождений после изменения геологических гипотез, и делать это за считанные дни, а не за пару лет. Автоматические алгоритмы ускоряют работу в десятки и сотни раз. А самое важное, что мы можем смотреть на данные в другом масштабе, проверяя свои догадки.

— Речь идет о появлении принципиально новых методов исследований благодаря обработке данных?

Мы по-другому смотрим на данные, получаем из них другие комплексные вещи, которые раньше в принципе не могли бы выяснить. Но тут важно, чтобы модели строил не просто программист, а инженер-нефтяник.

— Предположим, месторождение обнаружено. Какие параметры оцениваются, чтобы решить, стоит ли его разрабатывать?

С точки зрения экономики перспективы месторождения зависят от множества факторов. Очевидный — его объем и стоимость добычи. Одно дело — месторождения, где нефть в буквальном смысле на поверхности. Другое дело — если надо бурить сложные скважины. Не менее важно наличие инфраструктуры в том месте, где мы ищем нефть. Если мы обнаружим колоссальное месторождение, но там не будет трубопровода, поднятую нефть будет просто некуда деть.

Строить трубопровод дорого, поэтому компании стараются разрабатывать участки рядом с уже существующей инфраструктурой. Это, кстати, одна из причин, почему в отдалении от цивилизации никто не проводит масштабных геологоразведочных работ.

Иными словами, оценка идет с позиции экономики. Иногда выгоднее разработать несколько маленьких месторождений рядом с существующей инфраструктурой, нежели одно большое где-то очень далеко.

— Когда из месторождения выкачивается нефть, под землей остаются пустоты?

Обычно мы закачиваем в пласт воду, чтобы она вытеснила нефть. Нужно понимать, что из каждого месторождения мы добываем всего 30–35% общего запаса. Так что никаких пустот не остается. Кстати, разработка способов добычи оставшихся 65–70% — это еще одна возможность увеличить запасы. На данный момент у нас не хватает технологий, чтобы эту нефть оттуда достать.

— А что происходит с обнаруженными месторождениями, которые приняли решение не разрабатывать?

Ничего. Сейчас в стране и в мире огромное количество нерентабельных запасов. Но сегодня цена на нефть — 20 долларов за баррель, а завтра — 100, и количество рентабельных месторождений резко возрастет. А будет цена за 200, появятся средства для инвестиций в Арктику, несмотря на жесткие погодные условия.

— Как вы думаете, кто сейчас «обрушил» цены на нефть? Кому это выгодно?

Тут есть разные мнения. Сделка ОПЕК+, с которой все началось, в долгосрочной перспективе была России не выгодна. Борьба же идет не просто за объем того, что мы продаем, а еще и за рынок сбыта. Если мы ограничим нашу добычу, то и новые рынки нам будет тяжело завоевать — это сделают другие.

Тем не менее, момент для разрыва отношений был выбран не очень удачный. Текущая цена на нефть уже вряд ли кого-то устраивает.

— Стоимость вернется к норме?

Посмотрите вокруг себя. Помимо топлива у нас есть масса производств, где применяются продукты переработки нефти. Та же химическая промышленность, фарма. И каких-то альтернатив в ближайшее время мы там не найдем.

Плюс нефть — это все-таки невозобновляемый источник. Больше ее не становится.

Так что восстановление цены — это вопрос времени.

По своему химическому составу природный газ является наиболее чистым и экологичным топливом. По сравнению с другими видами топлива, материал очень эффективен в промышленности и жилой сфере. Минимальный вред окружающей среде при сгорании газа и высокий КПД объясняет востребованность в данном виде топлива, большие запасы которого имеются на территории России и некоторых других государств.

Месторождения природного газа

Технология добычи сланцевого газа

Кроме всем известного природного газа, составляющего основу экономики страны, существуют месторождения его сланцевого аналога. Добывать сланцевый газ намного сложнее, при этом наносится огромный вред окружающей среде. Поэтому добыча сланцевого газа не так распространена, в отличие от природного.

Природный газ

Залегают подземные источники на глубине от нескольких сотен метров до нескольких километров. Подземная порода обладает пористой структурой, в которой скапливается газообразное вещество. Эти поры соединяются каналами и могут представлять собой обширные области. Визуально месторождение природного газа представляет собой куполообразный подземный резервуар, верхняя часть которого заполнена газом. Ниже находится более тяжелая нефть или пластовая вода. Чем меньше заглубление естественного резервуара, тем ниже себестоимость добычи материала.

Способы добычи природного газа

Благодаря разности давления в природном резервуаре и на поверхности земли, выход газа при наличии соответствующего пути происходит за счет собственной энергии. Организации, занимающейся газодобычей, требуется подготовить в осваиваемом пласте несколько скважин, при помощи которых удается компенсировать давление на разных участках. Весь процесс от добычи углеводорода до его поставки конечному потребителю организован таким образом, что летучее вещество все время находится в герметичных емкостях.

Для извлечения газа выполняется бурение с последующей установкой в скважину герметичных труб. Трубы вкладываются друг в друга по методу подзорной трубы. Буровая установка оснащается мощным инструментом, способным разбить твердые пласты камня. По мере увеличения глубины растет сопротивление породы, а скорость работы снижается.

Для укрепления стенок скважины и вывода на поверхность разбитого камня и грунта, в трубу установки закачивается специальный глинистый раствор. Поднимаясь обратно по стенкам трубы, раствор выносит на поверхность отработанную породу, а также создает на стенках плотный защитный слой. Полученная корка засыхает и становится естественным укреплением. После извлечения на поверхность, материал подается на специальные газообрабатывающие комплексы.

Обработка и транспортировка природного газа

Извлеченный на поверхность материал не пригоден к немедленному использованию, так как в его составе много примесей и воды. Обработка вещества на специальных предприятиях позволяет снизить количество примесей до минимума, а также осушить газ и придать ему знакомый запах. В результате вещество становится пригодным для отправки потребителю.

Интересный факт: чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество одорантов, имеющих сильный неприятный запах.

Так как природный газ занимает большой объем, транспортировка его в имеющемся виде невыгодна. Вещество охлаждают и сжимают до жидкого состояния, в результате его объем уменьшается в 640 раз. Транспортировка такого материала давно отработана и может осуществляться несколькими способами. Наиболее выгодной считается передача природного газа по трубопроводам.

Материал транспортируется по многочисленным сетям и накапливается в подземных хранилищах в таком же жидком виде. Для сохранения низкой температуры резервуары оснащаются двойными стенками из материалов с низкой теплопроводностью и размещаются под землей. Кроме трубопроводов, газ может перевозиться специальными танкерами, востребованными при отсутствии соответствующих сетей.

В настоящее время природный газ является наиболее эффективным топливом. Его добыча, обработка и транспортировка давно отработана.

Низкая, по сравнению с другими источниками энергии, стоимость не оставляет вариантов другим видам топлива для использования в промышленной сфере и при отоплении жилого сектора.

Как добывают газ – интересное видео