Баженовская свита – крупнейшая (хотя и далеко не единственная) нефтегенерирующая толща горных пород, содержащая как подвижные – извлекаемые, так и неподвижные – битумы, керогены – трудноизвлекаемые запасы углеводородов в России. Свита покрывает огромную площадь Западной Сибири и, по оценкам российских и зарубежных геологов, справедливо считается самым большим резервуаром залежей углеводородов в мире. По оценкам Wood Mackenzie, содержание нефти в свите достигает 2 трлн баррелей. По оценке Роснедр (2012 год), породы Баженовской свиты могут содержать 180–360 млрд баррелей потенциально извлекаемых запасов углеводородов.
Разработку подвижной части углеводородов из Баженовской свиты Главтюменьнефтегаз и Главтюменьгеология активно начали еще в середине 1970-х годов XX века. В настоящее время во всех крупных нефтегазодобывающих компаниях России, работающих в Западной Сибири (ПАО «НК Роснефть», ПАО «Сургутнефтегаз», ПАО «ЛУКОЙЛ», ПАО «Газпром нефть»), существуют собственные программы добычи нефти из Баженовской свиты, но все они производят добычу только подвижной ее части. Такой способ добычи нефти был заимствован у североамериканских геологов, которые разработали и широко внедрили его на сланцевых запасах нефти и газа и тем самым обеспечили огромный рывок в добыче нефти и газа на североамериканском континенте.
Суть способа заключается в бурении горизонтальных скважин в продуктивной толще, креплении горизонтальных участков обсадными колоннами с поинтервальной установкой специальных портов и последующим проведением гидроразрыва продуктивного пласта с закачкой большого количества пропанта. Широкое использование всеми компаниями такой технологии позволяет извлекать лишь малую долю запасов углеводородов, оставляя нетронутыми огромные запасы малоподвижной нефти, битумов и керогена.
Российские технологии, предложенные и реализованные крупными учеными и практиками В.И. Грайфером (ПАО «ЛУКОЙЛ») и А. А. Бокерманом (ОАО «Зарубежнефть») при государственной поддержке, были опробованы на Средне-Назымском месторождении в Западной Сибири (ПАО «ЛУКОЙЛ») и являются первой и пока единственной попыткой реализовать проект добычи трудноизвлекаемых запасов Баженовской свиты.
О геологических особенностях Баженовской свиты и проблемах организации нефтедобычи мы беседуем со специалистами, которые еще в качестве сотрудников Главтюменьгеологии принимали активное участие в разведке и организации пробной эксплуатации этих уникальных запасов, – Владимиром Бурко, генеральным директором нефтесервисной компании «НТРС-Коми» (г. Усинск, Республика Коми), и Виктором Заволжским, генеральным директором инновационной компании «Центр нефтяных технологий» (г. Москва).
Уровни нефтедобычи в мире за 2009 и 2018 годы в млн баррелей/год
Владимир Антонович, Виктор Борисович, в чем острота потребности освоения Баженовской свиты?
Виктор Заволжский. Так называемых легкоизвлекаемых запасов нефти все меньше и 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 еще очень много разведанных запасов нефти, но трудноизвлекаемых (ТРИЗ).
Российские ТРИЗ в виде тяжелой, высоковязкой нефти, битумов и керогенов оцениваются, по самым скромным подсчетам, в 20–140 млрд т, из них 71,4% от общего объема залежей находится в Западно-Сибирской и Волго-Уральской нефтегазоносных провинциях. При этом в Приволжском и Уральском регионах содержится 60,4% от общероссийских запасов тяжелой и 70,8% вязкой нефти. Месторождения тяжелой и вязкой нефти расположены в Татарстане, Удмуртии, Башкирии, Самарской области, в Республике Коми и Пермском крае, в регионах с хорошо развитой инфраструктурой. Их трудно извлечь и поднять на поверхность из недр земли за счет использования собственной энергии пласта или традиционными технологиями нефтедобычи. Числовые показатели запасов углеводородов взяты из открытых российских публикаций и могут быть скорректированы.
Это относится и к нефти Баженовской свиты, которая по большей части сложена из карбонатных, глинистых и кремнистых пород. Общее содержание органического вещества в породе – около 14,7%, из которых 18% – это легкая подвижная нефть и 82% – битумы и керогены – малоподвижное или твердое органическое вещество.
Залежи углеводородов в Баженовской свите по масштабам и значимости в мировой нефтяной отрасли значительно превышают залежи американского Баккена – главной сланцевой провинции США, благодаря которой Соединенные Штаты на сегодня вышли в лидеры по объему добываемой нефти и газа в мире.
Кроме этого, нефтеизвлечение подвижной нефти из добываемых месторождений в Российской Федерации в лучшем случае составляет 50–60%, в то время как остальные запасы, а это 40–50%, остаются в продуктивных пластах из-за нерентабельности их извлечения.
А как давно осваивается Бажен?
В.З. Баженовская свита – очень крупный геологический объект. Он расположен в центральной части Западно-Сибирской низменности – на территории пяти субъектов Российской Федерации. Общая площадь Баженовской свиты (1,2 млн км2) составляет половину Западно-Сибирской низменности. По представлению современных ученых-геологов, это, по-видимому, нефтематеринская порода, содержащая древние органические остатки, которые под воздействием времени, температуры и давления постепенно превращались в подвижные и малоподвижные углеводороды. Часть из них по разломам ушла в верхние пласты группы ПК, А, B, а другая осталась в Баженовской свите (Ю0) с исходной органикой.
На территории Западной Сибири из Баженовской свиты добывают нефть с помощью сотен нефтяных и газовых скважин, извлекается большое количество подвижной нефти, но основные объемы запасов малоподвижных углеводородов огромны и пока недоступны для извлечения.
Первая нефть Баженовской свиты получена в далеком 1968-м. Она была открыта почти случайно. В 1968 году на Салымском месторождении Правдинской геолого-разведочной экспедиции (Главтюменьгеология) вблизи поселка Нефтеюганск во время углубления одной из разведочных скважин при забое 2840 м произошло 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 геолого-разведочной экспедицией Главтюменьгеологии Мингео СССР был произведен большой объем поисково-разведочных работ и организован опытно-промысловый участок из пяти эксплуатационных скважин. И именно геологи (Ф. К. Салманов, Г. Р. Новиков, О. И. Катков) этой экспедиции сделали первую оценку строения Баженовской свиты и ее промыслового потенциала.
В конце 1970-х годов в Баженовской свите 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). Этот метод подтвердил потенциал Баженовской свиты как объекта со значительной промысловой перспективой.
Однако вскоре энтузиазм по поводу Баженовской свиты сменился более осторожным отношением к ее 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 дебит. Но были и уникальные фонтаны. Так, в скважине № 141 после вскрытия Баженовской свиты был получен фонтан 1500 м3/сут.
Оказалось, что пласт очень сложный, а геологи не могли точно описать строение и зоны прогнозной продуктивности залежей Баженовской свиты в целом. В тот период шло освоение Самотлора, Федоровского и других богатейших месторождений Западной Сибири. На этом фоне Баженовская свита отошла на второй план.
С одной стороны, для крупных ученых-геологов (Ф. К. Салманов, И.И. Нестеров, В. И. Шпильман, А.А. Трофимук, А.Э. Конторович) было очевидно, что запасы весьма значительные. Нефти в Баженовской свите, по разным оценкам, содержится от 20 до 140 млрд т, а возможно, и больше. Однако в настоящее время добывающие предприятия, применяя вертикальное и горизонтальное бурение, научились брать только подвижную часть углеводородов, в то время как основная доля запасов сосредоточена в битумах и керогенах. Для добычи требуется преобразовать их в подвижную нефть, а такой технологии пока не предложено. Вы уже отметили, что первые попытки решить эту проблему сделаны ПАО «ЛУКОЙЛ» под руководством ученых-практиков В. И. Грайфера и А. А. Боксермана. К сожалению, с уходом из жизни этих выдающихся деятелей нефтяной промышленности активная работа в этом направлении значительно затормозилась.
Владимир Бурко. В Баженовской свите открыто более 92 месторождений нефти и на сегодня на государственном балансе числится около 500 млн т извлекаемых запасов. С Баженовской свитой работают все российские ВИНК: Роснефть, Газпром нефть, Сургутнефтегаз, ЛУКОЙЛ.
Одно время в освоении Баженовской свиты лидировали ПАО «НК Роснефть» и ПАО «Сургутнефтегаз», которые пробурили большое количество скважин. Для разработки залежей в Баженовской свите компании применяли и продолжают применять доступные способы добычи – бурение вертикальных, горизонтальных и многозабойных скважин с последующим проведением многостадийных и многообъемных ГРП, дополняя это различными способами стимулирования дебитов скважин, не только физическими, но и химическими.
По нашим данным, из Баженовской свиты на Ай-Пимском месторождении уже получено 1,5 млн т нефти. Начальные дебиты достигали 270 т/сут. Однако даже лучшие скважины довольно быстро истощались, а более 80% пробуренных стволов и вовсе дали слабые и ничтожные притоки. Тем не менее ПАО «Сургутнефтегаз» продолжает эксплуатацию своих баженовских скважин и пытается развивать технологию добычи.
ПАО «Газпром нефть» на месторождениях Красноленинского свода активно использовало на Баженовской свите многоступенчатый гидроразрыв пласта (ГРП) в горизонтальном стволе. Из открытых источников имеется информация о Приобском месторождении, где пробурен горизонтальный ствол и сделано семь ГРП. Начальный дебит составил 246 т/сут. На Пальяновском месторождении Красноленинского свода общество бурит горизонтальные скважины, увеличивая число стадий ГРП. Работают несколько скважин при среднем дебите 37 т/сут., и это неплохой результат, хотя 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 до 30. Было заявлено, что использовалась российская технология горизонтального бурения. Из последней скважины рассчитывали получить 130 т/сут. нефти. В ПАО «НК Роснефть» на Баженовской свите результаты ГРП пока не очень впечатляют, а в некоторых скважинах выявлена значительная обводненность продукции, которая изначально не была характерной для залежей в Баженовской свите. Пока проект «Бажен» не находился под американскими санкциями, компания работала с американским нефтесервисным гигантом Schlumberger в рамках соглашения о технологическом сотрудничестве в разработке ТРИЗ.
Следует напомнить, что все компании привлекают большие научно-производственные коллективы и получают на эти работы государственную поддержку.
Кроме перечисленных компаний с приобретением лицензии на Средне-Назымское месторождение в работу по Баженовской свите активно включилось ПАО «ЛУКОЙЛ», а точнее, его дочерняя компания ООО «РИТЭК», которую создал и долгое время возглавлял В.И. Грайфер.
Помимо работы над фондом скважин с горизонтальным проложением и последующим ГРП были пробурены пять скважин, где применялось термогазовое воздействие (ТГВ), задача которого заключалась в вовлечении в разработку не только подвижной нефти, но и твердых углеводородов.
Мы уже говорили, что это первая и пока единственная попытка решить проблему добычи трудноизвлекаемых запасов Баженовской свиты, которую ПАО «ЛУКОЙЛ» предприняло под руководством талантливых организаторов и ученых В.И. Грайфера и А.А. Боксермана.
Компания исследует способ прогрева призабойной и удаленной зоны интервала Баженовской свиты путем закачки мощными компрессорами обычного воздуха. По мнению авторов метода (А.А. Боксерман, В.И. Грайфер и другие), после закачки воздуха и при наличии высокой пластовой температуры (более 120оС) происходит преобразование природного керогена и битума в подвижную нефть. Полная информация по этой технологии в широкой печати отсутствует, но, по косвенным данным, промышленный эксперимент продолжается.
Кроме этого, несколько лет назад компания заключала соглашение о сотрудничестве с международной нефтяной компанией Total. Однако позднее французская компания вышла из соглашения, сославшись на американские санкции, наложенные на проект «Бажен», так что теперь ПАО «ЛУКОЙЛ» ведет 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 полигон остался лишь идеей.
Сегодня основную роль в разработке технологий нефтеизвлечения ТРИЗ играют российские нефтегазовые и нефтесервисные компании (иностранные в этом, понятно, не участвуют, так как опасаются попасть под американские санкции). Предоставляя вам эту информацию о Баженовской свите, мы опирались прежде всего на свой опыт, знания и ни в коем случае не претендуем на истину в последней инстанции.
Почему трудно применить ГРП?
В.З. Прирост добычи нефти с помощью ГРП в России, по разным оценкам, составляет около 15 млн т в год. Стоимость же услуг по проведению ГРП в нашей стране в среднем оценивается в $1 млрд в год, а средняя стоимость одной операции ГРП составляет 5–7 млн рублей. Усовершенствованы технология многостадийного ГРП и горизонтальное бурение. Помимо горизонтального бурения и ГРП применяются и другие физико-химические методы.
Технология разработки нефти из Баженовской свиты предполагает построение сначала вертикальной скважины до начала залегания продуктивного пласта, а затем бурение горизонтального участка скважины внутри продуктивной толщи. Эти методы, дополненные ГРП, более эффективны, чем классические вертикальные скважины, но значительно дороже.
Сложности применения ГРП связаны с тем, что Баженовская свита по своему петрофизическому состоянию сильно отличается от Баккена. Общая толщина Бажена невелика – 30–60 м. Отобранные из скважин образцы пород отличались весьма низкой проницаемостью (от 10–5 до 1 мД).
Если Баккен напоминает «пирожок с начинкой», то Бажен похож на слоеный пирог, и начинки в нем разные. Геологи выделили семь типов пород, и все они содержат нефть, однако 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 породах, залегающих в подошве Баженовской свиты.
У американского Баккена толщина низкопроницаемых песчаников и карбонатов достигает 36 м. Выше и ниже находятся более мягкие сланцы. Они блокируют развитие трещин за пределы пласта.
В Баженовской свите мощных проницаемых пластов нет. В лучшем случае это известняки толщиной 2–6 м. С ними граничат прослои сланцев и глинистых пород. После ГРП они, по некоторым предположениям, затекают в трещины разрыва и перекрывают их. Такое предположение имеет место, но, на наш взгляд, не подтверждено какими-либо объективными данными.
Еще одно препятствие – слишком малый размер пор, в которых содержится нефть, и слабая межпоровая связь. В традиционных пластах фильтрация нефти идет в порах от 2 до 30 мкм. В Баженовской свите поры меньше на два-три порядка, и, по разным оценкам, просветы между частицами там составляют от 0,005 до 0,4 мкм.
«Забрать» нефть получается в основном из трещин. К тому же трещины тоже кольматируются, и приток затухает.
Российские технологические разработки предусматривают дальнейшее развитие технологии ГРП. Они опираются на отечественные традиции использования целой палитры физических и химических методов работы с ТРИЗ.
Если говорить о «готовых» технологиях повышения нефтеотдачи, то это, например, технология термогазохимического воздействия различными многокомпонентными химическими составами российского производства, которые уже более 10 лет разрабатывают специалисты ООО «ЦНТ» и АО «ГосНИИ „Кристалл“» (ГК «РОСТЕХ»). Модернизация технологии ГРП в части химических составов жидкостей ГРП и программного обеспечения близка к совершенству, и дальнейшее их развитие не сделает технологию более успешной, в то время как комплексирование технологии ГРП с закачкой термогазохимичеких жидкостей, внедрение в пропант окатышей реактивных металлов и создание условий для внутрипластового ГРП, по представлению разработчиков технологии, позволит получать разветвленную систему трещин внутри Баженовской свиты и создаст условия для дренирования малопроницаемых зон в продуктивной толще.
Опыт его применения – это более 200 скважино-операций в Российской Федерации и в Республике Казахстан. Технология ТГХВ апробирована группой компаний ООО «ЦНТ» на 130 скважинах Усинского месторождения (карбонатная пермо-карбоновая залежь высоковязкой нефти) в Республике Коми и на месторождениях в Республике Казахстан. Испытание технологии ТГХВ и ее модификаций рекомендуется нами и на Баженовской свите.
Но еще раз повторим, что технологии горизонтального бурения и последующее многостадийное ГРП не решают проблему нефтедобычи малоподвижных углеводородов, на долю которых приходятся основные ресурсы.
Какие направления в нефтедобыче ТРИЗ на сегодня можно обсуждать в нефтяном сообществе?
В.Б. Новое направление в способе нефтедобычи ТРИЗ, в том числе и из Баженовской свиты, выдвинул экспертный совет АО «Технодинамика», входящего в контур компаний ГК «РОСТЕХ». Он рассмотрел широкий спектр технологий и оборудования, применяемых для повышения нефтеотдачи пластов различными методами, и предложил ПАО «ЛУКОЙЛ» обсудить технологию применения сверхкритической воды (СКВ).
Сверхкритическая вода (СКВ) – это особое состояние воды, которое является промежуточным состоянием воды между газовой и жидкой фазами. Состояние СКВ достигается при нагреве воды до температуры свыше 370оС и давлении свыше 230 атм. Вокруг применения СКВ в нефтедобыче российское нефтяное сообщество длительное время ведет обсуждение. В российских научных центрах (ВНИИНефть, Казанский ФУ и других) проведены стендовые эксперименты и получены обнадеживающие результаты. По инициативе ПАО «Газпром нефть» на площадке Фонда «Сколково» была проведена научно-практическая конференция, где этой теме уделялось большое внимание.
В.З. В настоящее время АО «Технодинамика» – предприятие, входящее в контур компаний ГК «РОСТЕХ», подтвердило готовность изучить технологию СКВ собственными научными, проектными и машиностроительными организациями и за свой счет разработать технические решения для реализации проекта СКВ в нефтедобыче. В случае одобрения полученных результатов российским нефтяным сообществом общество заявляет о готовности изготовить промысловое оборудование для организации добычи ТРИЗ углеводородов с применением СКВ.
Обращение АО «Технодинамика» в ПАО «ЛУКОЙЛ» было вызвано прежде всего тем, что мобильная парогенераторная установка МПГУ (разработчик и изготовитель – АО «ГИОТЭК») – в данный момент собственность ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» – находится на Усинском месторождении и может работать в режиме сверхкритической воды с температурой до 400оС, давлением до 30 Мпа и производительностью по теплоносителю 3–12 т/ч.
Кроме этого, в распоряжении ПАО «ЛУКОЙЛ» – большое количество высококвалифицированных специалистов и огромный опыт применения тепловых методов воздействия на собственных месторождениях (Усинское, Ярегское, Средне-Назымское).
В ГК «РОСТЕХ» разработана дорожная карта и выделены значительные средства для изготовления всего перечня оборудования, которое будет необходимо для реализации программы СКВ.
Сделанные ГК «РОСТЕХ» предложения находятся на рассмотрении в ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» и в случае одобрения будут реализовываться.
В.Б. Следует подчеркнуть, что ориентация на применение технологии только горизонтального бурения и ГРП, буквально повторяя опыт Баккена, скорее всего, не даст ожидаемого результата. Поэтому мы считаем, что необходимо модернизировать применяемые технологии и дополнить их российскими разработками. Для их развития и внедрения требуется поддержка выполняемой работы на федеральном уровне (Минэнерго, Минпромторг, Минфин).
Для этого нужны, 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 получения быстрого кредита. Быстрые деньги (если они не разворовываются) дают компаниям возможность начать бурение в короткие сроки.
Значение российских ВИНК в программе нефтеизвлечения ТРИЗ весьма велико. Они обладают большим инвестиционным, научным и производственным потенциалом. Однако небольшие добывающие компании более восприимчивы к передовым технологиям нефтедобычи и в отличие от крупных готовы «возиться» со скважинами, дебит которых составляет 15–20% нефти от всего объема добываемой жидкости.
В.З. Освоение Баженовской свиты – это вызов для России, проверка способности российских нефтедобывающих компаний в инновационном развитии и создании экономической модели для реализации программы разработки ТРИЗ углеводородов.
В Российской Федерации накоплен огромный опыт, для того чтобы страна справилась с этим вызовом.
Хотим еще раз сказать, что целью нашей беседы была не подготовка научной статьи для академического нефтяного издания, а изложение наших представлений о проблемах нефтеизвлечения ТРИЗ в Российской Федерации, которые, возможно, подтолкнут нефтяное сообщество к поиску их решения. ■
