Баженовская коалиция — Журнал «Сибирская нефть» — №142 (июнь 2017)

Баженовская коалиция

Проект «Газпром нефти» по разработке баженовской свиты получил статус национального

Текст: Александр Алексеев
Фото: Руслан Шамуков

Освоение ресурсов баженовской свиты — одна из стратегических задач по развитию ресурсной базы «Газпром нефти». Однако бажен — крепкий орешек, и расколоть его в одиночку не так-то просто. Именно поэтому компания привлекает партнеров и все более активно участвует в совместных проектах по созданию новых технологий для разработки нетрадиционных ресурсов

Баженовская свита и другие виды нетрадиционных ресурсов (на территории России к ним также относят, например, доманиковую и хадумскую свиты), без сомнения, входят в ряд трудноизвлекаемых (ТРИЗ): экономически эффективная добыча нефти из этих геологических формаций пока затруднена. Однако есть у них и существенные отличия от традиционных трудноизвлекаемых запасов, без учета которых существенно продвинуться в их разработке вряд ли возможно.

Так, по словам генерального директора Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых Игоря Шпурова, обычные ТРИЗы, к которым относятся низкопроницаемые коллекторы, высоковязкие нефти, выработанные месторождения, а также подгазовые залежи, описываются традиционными терминами гидрогазодинамики и нефтегазопромысловой геологии. Что же касается сланцевых и подобных им формаций, в них не существует коллектора в привычном понимании, а основные законы подземной гидрогазодинамики не действуют. Это существенно осложняет создание геологических и гидродинамических моделей месторождений.

Задачи при разработке нетрадиционных ресурсов также иные: если в традиционной нефтепромысловой геологии ищут «хороший» коллектор, то для бажена и других нетрадиционных нефтенасыщенных пород речь идет скорее о создании искусственного коллектора. Нет пока и эффективных технологий для геологического моделирования и извлечения подобных запасов. Мало того, у специалистов нет даже единого мнения, как искать перспективные с точки зрения нефтедобычи участки в бажене и как правильно подсчитать геологические и извлекаемые запасы углеводородов.

Баженовская свита

Геологическая формация, в которой заключены огромные нефтяные ресурсы. Ее площадь составляет более 1 млн км2 при средней толщине в 30–40 метров. Свита расположена на территории Западной Сибири и залегает на глубинах 2–3 тыс. метров. По оценкам геологов, содержащиеся в ней ресурсы нефти могут достигать от 100 до 170 млрд тонн. Однако они относятся к категории нетрадиционных из-за особенностей своего происхождения и залегания. Часто баженовский горизонт сравнивают со сланцевыми нефтеносными формациями США. В настоящее время из баженовской свиты в России добывается менее 1 млн тонн нефти в год.

Новые горизонты

Зачем же заниматься баженом, если это так сложно? Тем более кроме бажена у российских нефтяников пока еще есть достаточно других возможностей для развития: повышение рентабельности западносибирских месторождений традиционной нефти, освоение Восточной Сибири, севера Ямала, шельфовые проекты, наконец.

Во-первых, баженовская свита — это действительно огромные ресурсы углеводородов, ведь она простирается по всей территории Западной Сибири. Во-вторых, подобрав ключ к этим ресурсам, можно дать вторую жизнь тем активам, добыча на которых падает: задействовать уже существующую инфраструктуру, сохранить старые и создавать новые рабочие места в традиционных регионах нефтедобычи вместо того, чтобы осваивать новые территории.

Впрочем, никто не говорит о том, что этот путь будет простым. Американцам потребовалось пробурить тысячи скважин, прежде чем правильный подход к сланцевой нефти был найден. В российских условиях возможностей для такого количества проб и ошибок нет, но даже при тщательной теоретической и экспериментальной подготовке на то, чтобы проверить все гипотезы и поэтапно приблизиться к нужному решению — оптимальному набору технологий для разработки баженовской свиты, — потребуется пробурить около 120 скважин, считают в «Газпром нефти». При этом для того, чтобы двигаться вперед не наугад, необходима серьезная научно-исследовательская работа. Пример такой работы — деятельность консорциума по исследованию баженовской свиты, объединившего усилия крупнейших российских вузов и бизнеса.

Ценный керн

Основной источник информации о породе — керн, который извлекается из скважин в процессе специального колонкового бурения. Керн представляет собой цилиндрические столбики породы. В процессе работы консорциума по исследованию баженовской свиты было изучено более 330 метров таких образцов, полученных из скважин на активах «Газпром нефти» в Западной Сибири.

Особенности нетрадиционных запасов заставляют сегодня искать как новые методы исследования керна, так и новые подходы к его извлечению и транспортировке. Так как бажен — очень низкопроницаемая порода, а содержащийся в нем флюид находится в пласте под большим давлением, если не принять специальных мер, образец может просто разорвать при подъеме на поверхность. Кроме того, бажен очень чувствителен к различным воздействиям и меняющимся условиям среды. Для того чтобы керн попадал в лабораторию в целости и сохранности, в «Газпром нефти» разработали специальную методику его отбора и транспортировки. Подъем керна на поверхность производится постепенно. Чтобы минимизировать воздействие технологических жидкостей и чтобы керн не замерзал и не перегревался при перевозке, используют изолирующий гель, а сами столбики породы упаковывают в специальные пластиковые тубы.

Общая стратегия исследования керна баженовских отложений состоит в том, чтобы из каждой точки отбора получить максимальное количество образцов, а значит, и максимум информации. Это важно в первую очередь из-за сильной изменчивости бажена: сопоставлять результаты, полученные на разных образцах, может быть трудно.

Научный подход

Работы научно-исследовательского проекта «Комплексное исследование залежей баженовской свиты» велись в 2014–2016 годах. Головной исполнитель проекта — Московский физико-технический институт. В состав консорциума также вошли Сколковский институт науки и технологий, МГУ имени М.В. Ломоносова и РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. Научно-технический центр «Газпром нефти» выступал в качестве индустриального партнера проекта: обеспечивал финансовую и экспертную поддержку, задавал прикладные цели, предоставлял промысловые данные и материалы для исследований, проводил апробацию и внедрение результатов.

Проект стал самым масштабным исследованием баженовского комплекса — по крайней мере, в постсоветский период. Среди полученных результатов — инструменты для региональной оценки перспективных участков баженовской свиты, рекомендации по применению новых методов разработки этих запасов, а также уникальный IT-комплекс, созданный для оптимизации технологии многостадийного гидроразрыва пласта в условиях нетрадиционных запасов. Всего участниками консорциума было проведено более 20 тыс. лабораторных измерений и экспериментов, зарегистрировано 9 объектов интеллектуальной собственности, вышло более 60 публикаций (в том числе 36 статей в базе научных изданий Scopus).

Первостепенной задачей стало создание инструментов оценки перспективности участков баженовской свиты — инструментов, которые позволили бы повысить точность геологических прогнозов. В ходе этой работы исследователям удалось показать, насколько разнообразны баженовские отложения даже в пределах одного разреза. В основном они представлены кремнистыми, карбонатными, глинистыми и керогеновыми составляющими, однако их соотношение и распределение в структуре породы могут сильно отличаться. В результате были выделены три зоны, различающиеся по вещественному составу, типу пустотного пространства, виду распределения органического вещества, а также по петрофизическим свойствам.

Тимур Тавберидзе,
генеральный директор Инжинирингового центра МФТИ:

Участие в столь масштабном научно-исследовательском проекте, как комплексное исследование залежей баженовской свиты, стало для нас уникальным опытом. Формат взаимодействия с ведущими вузами при постоянном контакте с индустриальным партнером — Научно-техническим центром «Газпром нефти» — оказался очень плодотворным и эффективным. Среди большого количества научных результатов стоит отметить разработку инновационного программного комплекса, позволяющего моделировать процесс проведения МГРП и выполнять оценку притока к скважине в условиях бажена. Для обоснования математических моделей, описывающих ключевые физические процессы, протекающие в пласте при гидроразрыве и последующей фильтрации флюида, в первую очередь использовались результаты экспериментальных исследований, выполненных консорциумом в рамках проекта. Финальная верификация, позволившая перейти к опытно-промышленной эксплуатации разработанного продукта, была произведена на основе реальных скважинных данных. Такой подход к разработке мог быть реализован только в формате подобного взаимодействия участников.

Отдельная важная задача — оценка ресурсов углеводородов баженовской свиты. Традиционный подход к подсчету запасов основывается на характеристиках пористости, проницаемости и нефтенасыщенности породы. Такой расчет для бажена имеет мало смысла, так как не учитывает, как изменится порода после воздействия многостадийного гидроразрыва пласта (МГРП) и создания в ней искусственного проницаемого коллектора, без чего добыча в принципе невозможна. Одной из задач консорциума было найти способ подсчета, который бы лучше подходил для нетрадиционных запасов. И это удалось: «Мы научились выделять ту долю нефти, которую сможем извлечь из бажена после стимулирования», — говорит ведущий эксперт группы методического сопровождения проектов ГРР Научно-технического центра «Газпром нефти» Алексей Алексеев.

Особое значение для бажена приобретают исследования его тепловых свойств (теплоемкость, теплопроводность и др.). Специалисты установили связь между тепловыми свойствами и прочностными характеристиками породы, в свою очередь определяющими параметры проведения гидроразрыва пласта, отмечает начальник отдела геологии и анализа запасов НТЦ «Газпром нефти» Игорь Карпов. Важно, что изучение тепловых свойств не требует разрушения породы, а значит, позволяет сохранить ценный керн для других опытов. Методика такого неразрушающего экспресс-исследования физических свойств баженовских пород была разработана в рамках проекта.

Еще один подпроект был посвящен разработке инструментов для оптимизации технологии многостадийного гидроразрыва пласта. Сегодня это базовая технология, применяемая для разработки ТРИЗов и бажена. Но если в первом случае она служит для стимулирования естественной проницаемости, то во втором главная задача МГРП — создать искусственный коллектор. Результатом этого направления работы консорциума стал прототип программного комплекса «РОСТ МГРП». IT-решение позволяет смоделировать формирование трещин в пласте, просчитать приток нефти к скважине и подобрать оптимальные параметры проведения гидроразрыва для достижения максимальной накопленной добычи от скважины.

Результаты работы исследовательского консорциума значительно обогатили представления о баженовской свите и возможностях ее разработки. И эти знания уже с успехом применяются на практике: благодаря новым подходам специалистам «Газпром нефти» удалось подтвердить потенциальную продуктивность ранее считавшихся совершенно бесперспективными участков баженовской толщи.

Национальный проект

Очередной важный этап на пути к российской «сланцевой» нефти начался в мае этого года: Министерство энергетики РФ одобрило заявку «Газпром нефти» на освоение баженовского горизонта и присвоило проекту статус национального. Суть проекта состоит в создании на Пальяновской площади Красноленинского месторождения в ХМАО специализированного полигона, где будут испытываться технологии поиска и разработки перспективных нефтегазоносных баженовских отложений. Нацпроект позволит объединить усилия науки, бизнеса и государства в создании рентабельных технологий для освоения бажена. Задача минимум — создать 15 технологий по разным направлениям, таким как поиск, добыча, оборудование и программное обеспечение.

Кирилл Стрижнев,
исполнительный директор
проекта «Бажен»
«Газпром нефти»:

Национальный проект — это особый статус, подчеркивающий важность инициативы для отрасли, даже для всей страны, и наша заявка прошла придирчивую проверку со стороны государственных органов, конкурентов и партнеров. Важно, что все нефтяные компании понимают — вызов, который баженовская свита ставит перед отраслью, невозможно решить в одиночку, надо привлекать все силы. Национальный проект дает возможность такого объединения. Он позволяет сформировать некую венчурную площадку, на которой воедино сведутся текущие наработки всех компаний, научно-исследовательских институтов, где можно провести множество опытов, пройти сложный путь проб и ошибок, и в итоге получить отечественные технологии и оборудование для разработки бажена. Бажен даст новый индустриальный виток развитию отечественной нефтяной отрасли, позволит нашим компаниям не только не уступить своих позиций в эпоху цифровизации мировой нефтегазовой отрасли, но и выйти в лидеры инноваций.

Основные работы по проекту планируется завершить в 2021 году. Суммарные инвестиции составят 8,5 млрд рублей, из которых 7,5 млрд приходятся на долю «Газпром нефти». За этот период будет пробурено более 50 скважин. Впрочем, присоединение к проекту других компаний может изменить баланс инвестиций, уверены в «Газпром нефти». Уже сегодня в числе научных партнеров проекта — участники вышеупомянутого исследовательского консорциума: инжиниринговый центр МФТИ, Сколковский институт науки и технологии, МГУ, РГУ им. Губкина, МГТУ им. Баумана. Идут переговоры с производителями оборудования, сервисными компаниями, а также ВИНК, заинтересованными в присоединении к проекту.

2022–2025 годы станут периодом промышленного внедрения технологий и их тиражирования на внутренний и внешний рынки. Работы на Пальяновском полигоне при этом также продолжатся: до 2027 года «Газпром нефть» намеревается пробурить здесь еще 50 скважин с гидроразрывом пласта. Всего за ближайшие 10 лет на этом месторождении из баженовской свиты планируется добыть около 7,5 млн тонн нефти.

Планируется что в результате разработки необходимых технологий уже к 2025 году объем добычи нефти из баженовской свиты достигнет 10 млн тонн в год, из них четверть будет приходиться на долю «Газпром нефти», считают в компании. Налоговые поступления и экспортные пошлины от этих проектов составят 30 млрд рублей, а объем производства бурового оборудования достигнет 55 млрд рублей.

Альтернативные технологии

Один из проектов научного консорциума по изучению баженовской свиты был направлен на изучение альтернативных методов разработки бажена. Речь идет в первую очередь о тепловом воздействии на пласт. Так, к примеру, закачка воздуха высокого давления позволяет инициировать и поддерживать внутрипластовое горение нефти. Нефть в результате вытесняется к добывающим скважинам, а давление и температура пласта повышаются. Проведенный лабораторный эксперимент по оценке потенциала этого метода показал, что помимо интенсификации вытеснения нефти под воздействием высокой температуры в породах баженовской свиты происходит преобразование твердого органического вещества (керогена) в жидкие и газообразные углеводороды. По сути, дополнительные объемы нефти и газа синтезируются прямо в пласте. Одновременно меняются и характеристики самой породы — ее пористость и проницаемость возрастают.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ