Сланцевая нефть залегает в плотных горных породах на глубине 2–3 км и более. Главная проблема заключается в том, что её сложно добывать. Сланцы — горная порода, похожая на множество пластинок, между которыми залегает нефть. Извлекать такие углеводороды сложнее, чем традиционные. Если бурить скважину обычным способом, то пластинки сланца вокруг ствола плотно смыкаются из-за мощного вертикального давления. В результате нефть закупоривается между слоями, и поток из скважины останавливается. Таким образом, в связи с тем, что сланцы обладают большой плотностью, требуется специальная технология для работы с месторождением.
Особенности добычи
Самый популярный сегодня способ добычи сланцевой нефти был изобретён в 1957 году в СССР. Он заключается в бурении наклонно-направленной скважины, в которую закачивают химический раствор под давлением до 1 тыс. атмосфер. Этот метод называется гидроразрыв пласта (ГРП), он является одним из наиболее эффективных способов повышения нефтедобычи и увеличения коэффициента извлечения нетрадиционной нефти из недр. Средняя стоимость одной такой операции в России составляет 5-7 млн рублей.
После гидроразрыва пласта сланцевые породы трескаются в вертикальном направлении, и в итоге через трещины нефть устремляется в скважину. Затем раствор откачивают из скважины и утилизируют. Здесь нужно отметить, что после применения метода ГРП почва и подземные воды перенасыщаются химикатами, опасными для здоровья человека. В их состав, по оценкам экспертов, входит до 700 наименований веществ, что наносит вред экологии.
Сланцевые скважины бурят гораздо чаще, чем обычные, и они располагаются плотнее друг к другу. При этом продолжительность их работы меньше, чем традиционных. Если обычная нефтяная скважина работает 10 лет, то сланцевая — 3 года, к тому же для добычи аналогичного объёма их потребуется уже 5 единиц.
Добыча нефти в сланцевых породах является дорогостоящим делом. Например, в США себестоимость производства сегодня составляет $45 за баррель. Прежде этот показатель в Северной Америке превышал отметку в $70 за баррель. Для сравнения, себестоимость традиционной нефти в Саудовской Аравии составляет $6–8, в России — $16–18 за баррель.
Основными недостатками сланцевой нефти являются — высокая себестоимость добычи по сравнению с производством традиционной нефти, дорогостоящие технологии, большая глубина залегания и негативное влияние на экологию. Главным преимуществом является то, что этих запасов больше, чем обычной нефти. Согласно оценкам ряда отраслевых экспертов, имеющиеся мировые запасы составляют 3 трлн барр., в то время как ресурсы традиционной нефти — 1,3 трлн баррелей. По своим химическим и топливно-энергетическим свойствам оба вида нефти мало чем отличаются друг от друга.
Баженовская свита
По запасам сланцевой нефти Россия признана мировым лидером. По оценке информационного управления министерства энергетики США Energy Information Administration (EIA), в 42 странах имеется 345 млрд барр. сланцевой нефти, из которых 21%, или 74,6 млрд барр., сосредоточены в баженовской свите, на площади 1,2 млн кв. километров. Это половина территории Западной Сибири. В баженовской свите сконцентрирована большая часть горючих сланцев России.
Согласно оценке экспертов Тюменского нефтегазового университета, геологические запасы баженовской свиты в Западной Сибири составляют более 1 трлн баррелей. По мнению специалистов Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А. А. Трофимука, на баженовскую свиту приходится от 131 млрд барр. до 440 млрд барр. нефти.
В общероссийской добыче доля трудноизвлекаемой нефти, по данным Минэнерго России, составляет 7,2%, и этот показатель ежегодно растет. Объем добычи «трудной» нефти, согласно оценке российского ведомства, может составлять до 200 млрд тонн.
145 млн лет назад
Нефть баженовской свиты, которая сформировалась 145 млн лет назад, была открыта в 1967 году. В конце семидесятых годов прошлого века здесь впервые провели гидроразрыв пласта. Он подтвердил потенциал объекта со значительными промысловыми запасами. Однако при последующем разбуривании Салымского месторождения из 72 скважин в половине получены ничтожные притоки, а 15% оказались непродуктивными. Лишь четверть скважин имела хороший дебет. Оказалось, что пласт очень сложный, а геологи не могли точно описать строение залежей баженовской свиты в целом.
Это месторождение ученые исследовали свыше 50 лет, тем не менее, оценки запасов сланцевой нефти разнятся в десятки раз, так как для изучения месторождения использовались методики, предназначенные для традиционных запасов углеводородов. Для точных и достоверных данных необходимо провести комплекс геохимических исследований.
Привлекательность в инфраструктуре
Наиболее эффективной технологией при разработке бажена в России считается горизонтальное бурение с множественными гидроразрывами пласта.
Долгое время к ресурсам свиты относились как к непригодным для практического использования. Однако сегодня освоение этих запасов выглядит привлекательнее ряда альтернативных направлений, ориентированных на поддержание нефтедобычи — работы на северном шельфе восточнее Урала, в неосвоенных районах Восточной Сибири. Ведь в регионе, где простирается свита, уже есть вся необходимая инфраструктура.
По своему геологическому строению баженовский комплекс кардинально отличается от всех других в разрезе Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, отмечают эксперты «Газпром нефти». Он представляет собой карбонатно-силикатно-глинистую породу с аномально высоким, до 20% и более, содержанием органического вещества. Свойства создают трудности для моделирования продуктивных залежей с помощью дистанционных геофизических методов.
В баженовской свите выделено 92 залежи нефти. Здесь работает несколько российских нефтяных компаний. «Сургутнефтегаз» много лет занимался поиском, разведкой и разработкой залежей на своих месторождениях. ВИНК с 2005 года добыла нефти больше других из недр баженовской свиты. Но в абсолютном измерении это небольшая величина, не соответствующая перспективам запасов.
Новые разработки «Газпром нефти»
«Газпром нефть» активно использует на бажене многоступенчатый гидроразрыв пласта в горизонтальном стволе. Этот метод уже прижился в Западной Сибири. По итогам 2019 года компания в 2,5 раза увеличила производство нетрадиционной нефти, если сравнивать с 2018 годом. Совершенствование технологий разработки позволило вдвое сократить стоимость добычи нефти на Пальяновском месторождении с 30 тыс. руб. за тонну на старте проекта в 2017 году до 16 тыс. руб. за тонну в 2019 году, что, в свою очередь, на 20% ниже уровня 2018 года. Рентабельный уровень производства в 8,5 тыс. руб. за тонну компания планирует достичь в 2021 году.
Повышение эффективности освоения «трудной» нефти было достигнуто благодаря развитию инновационных инструментов и внедрению новых подходов к разработке свиты. ВИНК привлекла научно-производственный коллектив для разработки технологий в деле освоения этого месторождения. Технологический центр «Бажен», который является дочерней компанией «Газпром нефти», совершенствует технологию ГРП, экспериментируя с составом и объемом жидкостей гидроразрыва, скоростью закачки и количеством стадий. Тестирование новых подходов к освоению бажена ведется на Пальяновской площади Красноленинского месторождения в Ханты-Мансийском автономном округе.
«Бажен»
Технологический центр «Бажен» занимается совершенствованием технологии ГРП в нетрадиционных залежах. Осенью 2019 года число стадий высокотехнологичного ГРП в интервале баженовской свиты впервые в российской нефтедобывающей отрасли достигло отметки 18. При этом скорость закачки жидкости в скважину была увеличена в 3 раза — до 14 куб. м в минуту, а объем подаваемой смеси — в 6 раз, до 2 тыс. кубометров.
В 2019 году «Газпром нефть» испытала новые разработки: комплекс для геофизических исследований скважин, новые буровые растворы и вспомогательные технические средства для проведения ГРП. Предприятием был успешно протестирован новый тип жидкости для ГРП на основе ксантановой камеди. Его использование позволило увеличить дебит в 1,5 раза.
В 2019 году специалисты технологического центра «Бажен» впервые в истории российской нефтедобычи без использования роторно-управляемых систем пробурили в баженовском интервале скважину с горизонтальным стволом протяженностью более 1,5 тыс. метров. Для этого был использован комбинированный бурильный инструмент и буровой раствор на углеводородной основе для снижения трения. Мероприятия в области совершенствования технологий бурения позволили предприятию сократить сроки строительства высокотехнологичных скважин на 13% — с 63 до 54 суток.
Инновации «Роснефти»
Успешный опыт разработки низкопроницаемых залежей баженовской свиты имеет «Роснефть». Компания использует многостадийный ГРП, сотрудничая с Schlumberger в рамках соглашения о технологическом сотрудничестве в разработке трудноизвлекаемых запасов нефти.
Результаты работы «Роснефти» свидетельствуют о том, что притоки из основного продуктивного пласта (карбонатного слоя баженовско-абалакского комплекса на Салымском месторождении) в вертикальных скважинах могут поддерживаться на протяжении нескольких десятков лет на уровне 10 т в сутки. По итогам разработки бажена постепенно выявилась и главная проблема — низкий коэффициент нефтеизвлечения.
На Приобском месторождении в горизонтальном стволе компания выполнила семь ГРП. Начальный дебит — 246 т в сутки. На Пальяновской площади Красноленинского месторождения ВИНК также бурила горизонтальные скважины и увеличивала число операций ГРП.
Сотрудники «ТомскНИПИнефть», входящего в состав госкомпании, разработали инновационный метод определения свойств нефтяных сланцев. Новый метод позволяет значительно повысить точность оценки запасов нефти по образцам керна.
Этот метод универсален и может быть использован для оценки любых нефтесодержащих пород, позволяя измерить их дополнительные свойства, которые ранее не могли быть оценены традиционными способами, что важно для оценки свойств нефтематеринских пород баженовской свиты.
Термогазовое воздействие «ЛУКОЙЛа»
Активно работает на бажене «ЛУКОЙЛ». Его дочернее предприятие «РИТЭК», которое специализируется на разработке, производстве, испытаниях и внедрении новых технологий и оборудования для освоения трудноизвлекаемых запасов углеводородов и повышения неф-теотдачи, разрабатывает Средне-Назымское месторождение. Первый результат — из пяти старых скважин было добыто 20 тыс. т нефти. Также появились новые горизонтальные скважины с системами многостадийного ГРП.
Наряду с этим для разработки баженовской свиты компания испытывает новый способ — термогазовое воздействие на скважину. Речь идёт о прогреве призабойной и удаленной зон интервала баженовской свиты, куда мощными компрессорами закачивают обычный воздух. После закачки при высокой пластовой температуре — более 120 °С, происходит синтез природного керогена в подвижную нефть. Испытание этого эксперимента продолжается.
Кроме бурения нефтяных скважин изучения керна и тестирования технологий интерпретации сейсморазведки для повышения эффективности прогноза развития коллекторов в баженовской свите, «РИТЭК» принял решение построить нефтепровод для сбора и транспортировки нефти. Теперь на этих месторождениях нефть из скважин поступает в трубу, то есть сразу транспортируется в пункты сбора, что обеспечивает постоянную добычу, а также гарантирует качественный учет производства и получение реальных добычных характеристик разрезов месторождения.
«Чем больше я узнаю, тем больше понимаю, как много не знаю»
Несмотря на кажущуюся изученность, баженовская свита, по мнению экспертов, во многом остается неизведанным объектом как для геологов, так и для разработчиков. Учитывая имеющийся мировой и отечественный опыт освоения баженовской свиты и нефтяных сланцев, её промышленная разработка является масштабным и достаточно затратным проектом, реализация которого по силам крупным, ориентированным на разработку и использование новых технологий компаниям.
В связи с тем, что в России имеется достаточное количество «легкой» нефти, разработка трудноизвлекаемых запасов, в том числе запасов баженовской свиты, будет носить, скорее всего, характер проекта. Возможно, к концу 2020-х годов затраты на добычу сланцевых углеводородов в России могут сравняться с затратами на добычу в малоосвоенных районах Восточной Сибири или на арктическом шельфе, тогда к нетрадиционным запасам сразу появится большой интерес.
