Пальяновский прорыв

Пальяновский прорыв

Новые результаты освоения ресурсов баженовской свиты на активах «Газпром нефти»

Текст: Александр Алексеев
Фото: Евгений Уваров
Инфографика: Татьяна Удалова, LEGION-MEDIA

Освоение ресурсов баженовской свиты, относящихся к нетрадиционным трудноизвлекаемым запасам, входит в разряд стратегических задач «Газпром нефти». За последние три года компания сделала в этом направлении значительный шаг вперед: притоки нефти на построенных на Пальяновской площади Красноленинского месторождения скважинах подтвердили ряд гипотез относительно возможностей добычи баженовской нефти — событие, важное не только для «Газпром нефти», но и для отрасли в целом

Неприступная порода

Баженовская свита — геологическая формация, в которой заключены огромные нефтяные ресурсы. Ее площадь составляет более 1 млн км² при средней толщине в 30–40 метров. Расположена она на территории Западной Сибири и залегает на глубинах 2–3 тыс. метров. По оптимистичным оценкам геологов, ресурсы нефти в баженовской свите могут достигать от 100 до 170 млрд тонн. Однако они относятся к категории нетрадиционных из-за особенностей своего происхождения и залегания (см. врез). Сложная геология и низкая проницаемость пород заставляют искать новые подходы как к поиску и оценке нефтеносных участков в баженовской свите, так и к их дальнейшей разработке.

По структуре своих запасов бажен близок к североамериканским сланцевым формациям, ставшим колыбелью для «сланцевой революции» — недавнего резкого увеличения добычи нефти в США. Революционную ситуацию в американской нефтедобыче создали три основных фактора: истощение традиционных запасов, развитие технологий гидравлического разрыва пласта (ГРП) и высокие цены на углеводородное сырье. Однако сланцевую нефть там добывали и раньше — правда, локально и в небольших количествах.

Опытнопромышленные работы стартовали на Пальяновской площади Красноленинского месторождения в 2013 году

Баженовскую свиту в СССР начали исследовать еще в 1960-х гг. На нее бурились скважины, и некоторые из них даже давали фонтанирующий приток с высоким промышленным дебитом (сотни кубометров нефти в сутки), при том что ни о каком ГРП в то время речи не шло. Правда, вскоре выяснилось, что продуктивность скважин сильно различается, прогнозировать ее невозможно, а полученный дебит быстро падает. Тем не менее еще долгое время к этим запасам применялись традиционные подходы, а технологиям стимуляции притока должного внимания не уделялось. Между тем опыт добычи сланцевой нефти в США показывает, что основной потенциал здесь связан именно с техногенной стимуляцией — применением ГРП для формирования в пласте искусственного проницаемого коллектора.

Уникальное строение баженовской свиты затрудняет прямое копирование подходов, используемых при разработке сланцевой нефти в США. Одно из существенных отличий баженовской свиты — сильная изменчивость фильтрационно-емкостных и других свойств, влияющих на ее способность отдавать нефть. В результате скважины, расположенные буквально в паре сотен метров друг от друга, могут дать совершенно разный приток вне зависимости от того, применялись ли технологии стимуляции пласта или нет. Поэтому одна из главных задач при исследовании бажена сегодня — научиться максимально точно предсказывать параметры, определяющие ее нефтеносность в любом масштабе.

Инструменты доступа

Хотя баженовская свита изучается уже почти полвека и давно подтвердила свою нефтегазоносность, коммерчески успешная добыча нефти из нее до сих пор не началась. Долгое время для этого просто не было подходящих технологий. Затем технологии появились, но и этого все еще недостаточно для того, чтобы добыча стала рентабельной. Тем не менее все крупные российские нефтяные компании уделяют внимание бажену, рассчитывая рано или поздно разрешить его загадки и подобрать ключи к его огромным ресурсам. Что касается «Газпром нефти», в соответствии со стратегией развития ресурсной базы компания намерена к 2025 году достичь уровня добычи углеводородов из бажена в 2,5 млн тонн в год и объема накопленной добычи 15 млн тонн.

Алексей Вашкевич,
директор дирекции по геологоразведочным работам и развитию ресурсной базы «Газпром нефти»:

В проекте «Бажен» наша задача — не копировать технологии добычи сланцевой нефти, а учиться тому, как быстрее набирать опыт разработки нетрадиционных ресурсов, как адаптировать существующие технологии под каждый конкретный участок, каждую конкретную скважину. Мы уже прошли очень важный этап: сформировали команду, изучили лучшие мировые практики, разработали свою геологическую гипотезу, собрали и проанализировали огромное количество информации по баженовской свите в разных районах, создали собственные IT-инструменты. После того как фундаментальная основа была заложена, мы приступили к первым тестам. Теперь нам предстоит масштабировать проект, увеличивая количество опытных скважин.

Интерес бизнеса к трудноизвлекаемым запасам обусловлен истощением традиционных месторождений и связанной с этим перспективой снижения добычи. Государство также стремится стимулировать развитие этого направления. Одним из важных шагов стало принятие в 2013 году федерального закона 213-ФЗ, которым введена налоговая льгота в виде понижающих коэффициентов к ставке налога на добычу полезных ископаемых (НДПИ) в отношении нескольких категорий трудноизвлекаемых запасов.

Тем не менее пока освоение баженовской свиты находится на стадии подбора технологических решений, а полномасштабная разработка — по-прежнему вопрос будущего. На что же рассчитывают нефтяные компании? Предполагается, что, разработав определенный комплекс технологий для применения на баженовских проектах, можно будет получить стабильный источник нефти на долгие годы с минимальными рисками и эксплуатационными издержками. Во всяком случае, об этом свидетельствует опыт разработки сланцевой нефти в США: дебит скважин, пробуренных на таких формациях, как правило, стремительно снижается, однако в дальнейшем может очень долго сохраняться на невысоком, но стабильном уровне. Учитывая эту особенность сланцевых залежей и для повышения их рентабельности американские компании предпочитают «снимать сливки» за счет масштабного бурения скважин.

Кирилл Стрижнев,
исполнительный директор проекта «Бажен»:

По результатам опытно-промышленных работ, которые были проведены в 2015 году, мы сформировали новую концепцию изучения и разработки баженовской свиты. Идея поиска высокопродуктивных зон сменилась идеей создания искусственного коллектора. В ее рамках нефтесодержащие отложения стали изучаться с точки зрения возможности применения на них современных способов стимуляции притоков при помощи горизонтальных скважин с многостадийным гидравлическим разрывом пласта. Опыт строительства тысяч горизонтальных скважин с МГРП на сланцевых проектах в США и наши собственные результаты, полученные на Пальяне, показывают, что такой путь имеет высокие шансы на успех.

Если говорить о технологиях, применяемых непосредственно к низкопроницаемым сланцам, то это в первую очередь протяженные горизонтальные скважины, охватывающие значительные объемы породы. А также многостадийные гидроразрывы пласта, позволяющие создать искусственный коллектор с достаточно высокой проницаемостью. Но, в отличие от традиционных коллекторов, на баженовской свите необходимо создавать максимально разветвленные трещины, которые будут пронизывать породу сетью проницаемых каналов, по которым подвижные углеводороды будут поступать в ствол скважины. Конечный результат сильно зависит от применяемых в данных геологических условиях технологических решений. Понимание того, какое из них даст наилучший эффект по добыче и затратам, и есть основа успеха. Однако чтобы его достичь, нужно провести значительное число испытаний и хорошо представлять себе геомеханические характеристики и структуру нефтеносной породы в каждом конкретном участке, знать, как она будет реагировать на стимулирующее воздействие. Иногда информация, получаемая во время бурения и освоения скважины, заставляет вносить коррективы в план проведения ГРП. Возможность таких изменений необходимо предусматривать в проекте.

Пальяновский полигон

В «Газпром нефти» первый проект целенаправленного изучения баженовской свиты для оценки потенциала ее вовлечения в разработку был запущен в 2013 году: опытно-промышленные работы стартовали на Пальяновской площади Красноленинского месторождения. Кроме этого, пилотный проект по изучению баженовской свиты компания реализует сегодня на Вынгаяхинском месторождении в ЯНАО, есть планы и в отношении других активов. В общей сложности пробурено 16 скважин, но они уже позволили сделать существенный шаг вперед, ведь за ними — огромный объем аналитической работы, проведенный несколькими группами специалистов.

Изменение подходов при бурении скважин

До постановки пилотного проекта основным объектом разработки на Пальяновской площади являлись пласты викуловской свиты, а баженовская свита была вскрыта лишь в старых разведочных скважинах. Анализ собранных данных показал, что объем информации по баженовской свите невелик. Чтобы получить необходимые данные, в 2013 году пробурили вертикальную скважину, которая дала фонтанирующий приток нефти 60–70 м³/сут., причем без каких-либо дополнительных усилий по его искусственной интенсификации: скважина была заложена в зоне, характеризующейся развитой системой трещин, приуроченной к крупному разлому. Из нее извлекли керн, однако возникшие осложнения не позволили провести расширенный комплекс геофизических исследований.

В течение 2014 года были пробурены еще четыре скважины, на этот раз наклонно-направленные. Каждая из них была нацелена на изучение своей геологической зоны. Геофизические исследования разреза и полученный при бурении керн, а также адресные испытания баженовской свиты и подстилающих пластов тюменской свиты и доюрского комплекса дали уникальный материал для исследований, однако ни одна из этих скважин не повторила успеха первой.

Создание искусственного коллектора

Лишь после проведения ГРП удалось получить приток дебитом 4–15 м³/сут., и это позволило сделать важные выводы. Во-первых, стало ясно, что ориентация на поиск только лишь высокопродуктивных зон — это тупиковый путь. Даже если удастся разработать самую совершенную технологию их обнаружения, нескольких успешных скважин будет недостаточно для того, чтобы оправдать затраченные усилия. Во-вторых, ни одна из скважин не оказалась в итоге «сухой», а значит, подвижная нефть в бажене есть и извлечь ее можно, однако без методов искусственной стимуляции здесь не обойтись. Стало ясно, что проект должен быть направлен на совершенствование технологий создания искусственной проницаемости.

В результате в качестве базовой технологии для разработки баженовской свиты были выбраны горизонтальные скважины с длиной ствола в 1000 метров и многостадийным ГРП (МГРП). Именно эту технологию и применили на двух новых скважинах, пробуренных на Пальяне в 2016 году, чтобы подтвердить повсеместную нефтеносность баженовской свиты в этом районе. Бурению предшествовал этап тщательного планирования: необходимо было определиться с конструкцией скважин и решить проблемы, связанные с неустойчивостью ствола в вышележащих отложениях.

Добыча сланцевой нефти в США стала возможна благодаря разработке недорогих и эффективных методов стимулирования пласта

Интервал проводки горизонтальной скважины внутри баженовской свиты выбирался так, чтобы трещины ГРП обеспечили максимальный охват пород с подвижными запасами нефти. Для этого были использованы методы оценки объемов подвижного флюида в пласте и выявления интервалов с их максимальной концентрацией, разработанные в Научно-техническом центре «Газпром нефти». Была применена технология закачивания с цементированием хвостовика, которая позволяет избежать утечек и потери давления при проведении МГРП.

Для создания искусственной проницаемости использовалась технология гибридного гидроразрыва пласта, хорошо зарекомендовавшая себя при добыче сланцевой нефти. Главное отличие от обычного ГРП здесь заключается в сверхвысокой скорости закачки жидкости в пласт, что позволяет создавать вместо одной трещины на каждой стадии гидроразрыва сеть трещин и существенно расширять стимулируемый объем пласта.

Согласно актуальным представлениям о строении баженовской свиты, в ней выделяют три типа пород: естественные коллекторы (способны отдавать нефть без дополнительной стимуляции); технологически стимулируемые породы (отдают нефть только после применения стимуляции — гидравлического разрыва пласта); технологически нестимулируемые породы. При современном уровне технологий доля стимулируемых пород составляет лишь около 30% от всей толщины бажена. Такой метод стимулирования пласта, как многостадийный гидроразрыв, направлен как раз на извлечение углеводородов из естественных коллекторов и технологически стимулируемых пропластков. Для получения нефти из остальных пород может быть использована технология внутрипластового каталитического ретортинга, позволяющего значительно увеличить в пласте температуру и давление и «выгнать» нефть из пород, в которых ГРП не смог создать достаточно разветвленную систему трещин. Причем эта технология может применяться для создания дополнительных микротрещин и увеличения притока вне зависимости от восприимчивости пород к ГРП.

Также гибридный ГРП подразумевает использование комбинаций технологических жидкостей с различными свойствами для обеспечения наибольшей эффективности закачки. На начальной стадии гидроразрыва используется так называемая Slick Water (скользкая вода) — она состоит из обычной воды со специальной добавкой, которая способствует снижению трения проппанта о стенки скважины, что позволяет достигать высоких скоростей закачки. После того как трещины созданы, для их закрепления в скважину на меньших скоростях закачиваются вязкие гелевые системы, которые обладают гораздо более высокой несущей способностью для расклинивающего агента (проппанта).

Моделирование трещин для проведения гибридного ГРП на Пальяне производилось с использованием собственного уникального программного продукта «РОСТ», разработанного специалистами «Газпромнефть НТЦ» совместно с Московским физико-техническим институтом (МФТИ).

Такой комплекс технологических решений для разработки нетрадиционных запасов был применен в России впервые. Обе горизонтальные скважины показали хороший результат. При этом скважина, пробуренная в зоне, которая ранее считалась неперспективной, дала фонтанирующий приток нефти со стартовым дебитом 45 тонн в сутки!

Говорить о коммерческой перспективе баженовских проектов можно будет тогда, когда объем накопленной добычи на скважину достигнет 35 тыс. тонн нефти, считают в компании. По предварительным оценкам, для текущего уровня технологий этот показатель составит 10–15 тыс. тонн — опытно-промышленная эксплуатация в течение нескольких лет покажет фактический диапазон.

В планах компании на 2017 год — 5 новых горизонтальных скважин на Пальяновской площади и две скважины на Вынгаяхинском месторождении. Каждая из новых скважин будет отличаться от предшествующих: дизайн и компоновка заканчивания будут зависеть от геологических условий и решаемых технологических задач, поэтому будут подбираться для каждой скважины индивидуально.

Пальяновский проект стал для «Газпром нефти» своего рода полигоном для отработки передовых технических решений, успешное применение которых позволит тиражировать их на другие объекты. Полученные результаты подтвердили выбранную концепцию разработки баженовской нефти и эффективность примененных технологий. Следующий этап — их отработка и совершенствование. По оценкам специалистов компании, для этого понадобится пробурить в общей сложности около 160 скважин. И хотя полученные результаты дают уверенность в том, что победа над баженом все-таки будет одержана, впереди еще большая работа.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ