Как добывается нефть и газ: современные методы и решения
Сегодня мы заправляем автомобиль, включаем свет или греем воду, даже не задумываясь, какой путь проходит энергия, прежде чем стать частью нашей повседневности. Нефть, газ и другие энергоносители воспринимаются как данность — будто они всегда были и будут. Однако за этой иллюзией доступности скрывается колоссальный труд, высокие технологии и постоянное преодоление новых вызовов.
О современных методах добычи нефти «Аргументам недели» рассказал Яков Джалатян — технический эксперт по гидродинамическим испытаниям скважин комплексами пластоиспытателей на кабеле.
— Яков, мы рады, что Вы откликнулись на нашу просьбу побеседовать с нами. За вашими плечами серьезный опыт в международных нефтегазовых проектах. С чего все началось?
— Выпустившись из университета 17 лет назад и решив связать свою профессиональную деятельность с нефтегазовой отраслью, я и не представлял в начале своей карьеры, насколько данная отрасль сложная, но в то же время увлекательная. Оглядываясь назад на пройденный мной путь в «нефтянке»», я очень рад, что выбрал именно это направление деятельности.
Свою карьеру я начал с должности полевого инженера геофизических исследований (ГИС) и гидродинамических испытаний скважин (ГДИС) в открытом стволе. Чтобы объяснить, чем именно занимается полевой инженер- геофизик и инженер по испытаниям скважин своим родным и друзьям, не связанным с «нефтянкой», я обычно в общих чертах кратко описываю цепочку добычи нефти и далее уже объясняю, в чём именно заключается моя роль в этой огромной индустрии — зубчатое колесо в огромном механизме.
— Нам известно, что Вы разработали технологию, позволяющую в несколько раз сократить время исследований и испытаний нефтяных и газовых скважин, что значительно снижает затраты на разведку месторождений и ускоряет процесс добычи. На эту тему мы сегодня и поговорим.
Расскажите, с чего начинается процесс добычи нефти? Как вообще понять, что под огромной толщей того или иного участка земли находятся залежи углеводородов?
— Перед тем, как бурить скважины, проводится сейсморазведка — изучается структура земных пластов с помощью звуковых волн. На мой взгляд, в цепочке добычи нефти работа полевых специалистов сейсморазведки — одна из наиболее сложных, так как обычно ведётся в удалённых районах со слаборазвитой или же вовсе отсутствующей инфраструктурой — на территории обширных болот, в непроходимой тайге или же арктической тундре. Сама же физика процесса сейсморазведки не сложная: на поверхности земли создаётся возмущение с помощью специальных вибромашин или же небольших по мощности взрывов, а отражённые от горных пород волны улавливаются и регистрируются с помощью геофонов. Далее данные передаются в центр обработки, после чего их анализируют и строят 3D-модели подземных структур. Если при этом обнаружены перспективные участки, то строится более детализированная геологическая модель и выбирается участок для последующего бурения разведочных скважин.
Далее наступает фаза разведочного бурения — самый рискованный и дорогой этап для Недропользователей. Ошибки на этой стадии могут привести к многомиллионным убыткам или даже провалу всего проекта.
— Расскажите, почему разведочное бурение так важно?
— Во-первых, необходимо подтверждение наличия запасов углеводородов. Геологическая модель, построенная по данным сейсморазведки, — это лишь предположение. Только бурение фактически показывает, есть ли нефть или газ в реальности, и в каких объемах. Оператор может потратить миллиарды на разведку, но после бурения нескольких скважин он может отказаться от большого проекта из-за недостаточных для коммерческой разработки запасов.
При разведочном бурении также определяются параметры залежей. Глубина, давление, пористость пород, состав флюида — всё это напрямую влияет на экономику добычи. Скажем если пласт окажется слишком плотным или нефть высоковязкой, то разработка может стать нерентабельной.
Разведочное бурение минимизирует дальнейшие риски, поскольку неправильная оценка может привести к «сухим» или «непродуктивным» скважинам, или же авариям (например, к неконтролируемому выбросу нефти или газа на поверхность).
— Какие методы применяются для исследования скважин?
— При разведочном бурении недостаточно лишь «увидеть следы нефти». Ключевую роль на данном этапе играют современные методы геофизических исследований и гидродинамические испытания скважин, а также анализ отобранного при бурении кернового материала.
Сейсмическая разведка, как правило, имеет погрешность до 30-50%. Только высокотехнологичные геофизические исследования и гидродинамические испытания скважин позволяют точно оценить запасы углеводородов.
В случае, если пласт неоднородный, то часть скважин при разбуривании месторождения может оказаться бесполезной. Гидродинамические испытания и опробование пластов на этапе разведочного бурения помогают выбрать лучшие участки залежи для последующей разработки и добычи.
Современные методы исследований также позволяют предотвратить катастрофы. К примеру, они выявляют зоны аномального высокого пластового давления, которые могут привести к неконтролируемым выбросам на поверхность. Кроме того, благодаря детальным исследованиям становится возможным предотвратить или в значительной степени ограничить приток воды при добыче.
— Получается, что разведочное бурение и высокотехнологичные исследования и испытания — это своего рода «страховка» для нефтегазовых проектов?
— Да, так и есть. Без них компаниям пришлось бы бурить вслепую, а цена ошибки сегодня — это уже не просто «сухая» скважина, а репутационные проблемы и экологические катастрофы.
— Что происходит на следующем этапе при разработке месторождений?
— После этапа разведочного бурения наступает время фазы эксплуатационного бурения. Она, в свою очередь, делится на два этапа —пилотное бурение и массовое.
Пилотное бурение эксплуатационных скважин — это ключевой этап между разведкой и полномасштабной разработкой месторождения. На этой стадии высокотехнологичные исследования (геофизические, гидродинамические испытания и опробывания, мониторинг в реальном времени) становятся не просто полезными, а жизненно необходимыми.
Во время пилотного бурения производятся уточнение геологической модели и корректировка стратегии разработки.
Даже после разведочного бурения как правило остаются неопределенности. Так, неоднородность пласта (расчленённость, линзы, трещины) может значительно изменить продуктивность скважины.
Кроме того, фактические границы залежи часто могут отличаться от прогнозных — без детальных исследований бурение может оказаться бесполезным.
Я могу привести пример из личной практики. На одном из месторождений Западной Сибири в 12-ти пилотных скважинах с комплексом ГИС и ГДК-ОПК выявили, что нефтеносный пласт оказался на 20% меньше, чем предполагалось. Это привело к необходимости пересмотреть Недропользователем схему размещения скважин по площади месторождения и позволило сэкономить более 6 млрд. рублей на отмене бурения скважин в выявленной непродуктивной зоне месторождения.
Помимо этого, производится оптимизация конструкций скважин и систем добычи. Без этих исследований можно ошибиться с типом закачивания скважин (горизонтальный ствол или многозабойный) или же неверно подобрать материалы обсадных колонн (например, не учесть наличие агрессивного сероводорода и углекислого газа).
Гидродинамические испытания комплексами пластоиспытателей (ГДК-ОПК) позволяют оценить продуктивность и давление пласта, получить высококачественные глубинные пробы углеводородов (УВ) на этапе бурения, сохранив их природные свойства.
— Помогает ли пилотное бурение предотвратить аварии и снять экологические риски?
— Я проводил гидродинамические исследования в открытом стволе одной из разведочных скважин шельфа Каспийского моря. В ходе испытаний было отобрано несколько проб пластовой нефти и газа. При последующем анализе данных проб в лаборатории было установлено, что и нефть, и газ содержат высокие концентрации сероводорода, значительно превышающие смертельные показатели для человека. Это, в свою очередь, привело к значительному увеличению себестоимости добычи на данном месторождении, ввиду необходимости применения оборудования из специальных коррозионностойких сплавов, использованию дорогостоящего мониторингового оборудования и респираторных систем безопасности. Всё это оборудование успешно было испытано и апробировано на последующих пилотных скважинах перед началом масштабного разбуривания месторождения.
Пилотное бурение — это «тест-драйв» для всего месторождения. Пропуск критически важных данных может привести к различного рода авариям, к примеру, к неконтролируемым выбросам — если не выявить зоны аномального высокого пластового давления. Так же при бурении может произойти обрушение ствола при неправильно подобранных параметрах бурового раствора на основе геологической и геомеханической модели и данных ГИС.
Ещё один пример из личной практики. В Мексиканском заливе на одном из месторождений нефтегазовая компания изначально пробурила несколько разведочных скважин без детального анализа пластового давления. В результате при эксплуатационном бурении первой пилотной скважины, ввиду некорректно оптимизированной конструкции и плотности бурового раствора, компания столкнулась с неожиданным осложнением в виде непреднамеренного гидроразрыва пласта, что привело к последующему выбросу, экологической проблеме и длительному восстановлению контроля над скважиной, с суммарными убытками в более чем $100 млн.
— Получается, что исследования пилотных скважин позволяют сэкономить на полномасштабной разработке?
— Конечно. Благодаря высокотехнологичным исследованиям, снижается количество «сухих» и «непродуктивных» скважин, ведь даже одна неудачная эксплуатационная скважина стоит от 10 до 30 млн $. Помимо этого, увеличивается коэффициент извлечения нефти и газа: правильные и высокодостоверные данные позволяют выбрать оптимальный метод разработки продуктивного пласта.
— Можно прийти к выводу, что без исследований разработка месторождения превращается в лотерею?
— Пилотные скважины без высокотехнологичного комплекса исследований – это как операция без рентгена: можно попасть в цель, но риск осложнений слишком велик. В условиях, когда себестоимость добычи растет, а маржинальность проектов падает, такие исследования — не статья расходов, а инвестиция в избежание катастрофических убытков.
— Какие способы применяются уже непосредственно при добыче нефти или газа?
— Существуют различные методы добычи, но в целом, в зависимости от энергетики продуктивного пласта, а именно величины пластового давления и типа добываемого флюида, добычу разделяют на два основных типа:
— фонтанный метод добычи, при котором нефть или газ поднимаются на поверхность самостоятельно под действием пластового давления;
— механизированный тип добычи – используется в случае недостаточности пластового давления. К данному типу относят использование газлифта, а также поверхностных или скважинных насосов.
— Чем завершается путь нефти и газа к их потребителю?
— Сырая нефть и добываемый газ содержат различные примеси, поэтому их очищают на промыслах, а затем отправляют по трубопроводам или танкерами на НПЗ и ГПЗ.
Поделиться
Поделиться
