Вторая жизнь месторождений: новая концепция

Споры в научных кругах о том, являются ли запасы месторождений углеводородов восполняемыми, ведутся уже долгое время. Большинство ученых склоняются к мнению, что запасы после интенсивной добычи восполняются, но очень медленно. Для этого необходимо как минимум лет сто. Но есть и другая точка зрения – что в некоторых неординарных случаях запасы месторождений могут восстанавливаться за очень короткое время – практически за пару месяцев.

Самым изученным в плане восстановления запасов интенсивно разработанного месторождения считается Алексеевское месторождение на юге Волгоградской области, в Прикаспийской впадине на западе ее левобережного района.

Месторождение было открыто сейсморазведочной экспедицией 2Д в 1988 году. Буровые работы выполняло производственное объединение «Волгограднефтегеофизика». Первая рабочая скважина была пробурена в 1991 году, за ней последовали еще три, и после этого месторождение было поставлено на государственный баланс России как нефтяное. До начала разработки месторождения начальное давление было 48.43-49.95 МПа. После начала эксплуатации скважин плановые проверки давления дали весьма неожиданный результат. Оказалось, что давление в забое со временем падает крайне незначительно, что отличалось от обычной практики. 

Не это был не единственный повод для удивления. В 2008 году, когда запасы нефти на месторождении были уже на исходе, а среднее пластовое давление упало до 19 МПа,  рабочие приступили к процедуре очистки забоя. Во время этой работы давление в скважине вдруг опять выросло, причем до значений, превышающих даже начальные. Измерения показали 58 МПа, после чего начался приток газоконденсата.

Начальник отдела подсчета запасов компании «Лукойл Оверсиз Сервис» Виталий Бочкарев, бравший участие в исследованиях этого месторождения, объясняет, что неожиданное появление газового конденсата в Алексеевском нефтяном месторождении можно объяснить только одним способом: интенсивная добыча нефти разбудила скрытую энергию нижнего пласта, который являлся зоной генерации углеводородов при очень высоком пластовом давлении. Именно поэтому забор нефти сопровождался постоянным ростом пластового давления в месторождении, а не наоборот, как это обычно бывает на большинстве других источников.

Газовый конденсат снизу давит на нефтяной коллектор. Заинтересованные ученые провели ряд дополнительных геохимических исследований и выявили, что добываемая нефть состоит из двух флюидов, один из которых залегал в верхних слоях, а другой сосредоточен в пластах, расположенных ниже и поступает из погруженных областей месторождения. Эта область, называемая корневой, или генерационной, залегает на глубине около 6 километров (именно в Прикаспийской впадине).

Те нефтяные залежи, которые сформировались первоначально, затем замещаются, сначала частично, потом полностью газоконденсатными продуктами следующей генерации. Основной задачей, как отмечает ученый, становится связать нижние слои с верхними. Тогда газоконденсат из нижних слоев начинает поступать в верхние, если  давление позволяет это сделать. Получается, на смену нефти в ловушку поступает газоконденсат , и происходит смена типа залежей с нефтяного на газоконденсатный.

Ученые исследовали возраст газоконденсата и, оказалось, что он формировался в более раннюю историческую эпоху, нежели нефть из верхних слоев, которую добывали первоначально. Месторождение постепенно превращается из нефтяного в газоконденсатное.

Практически те же результаты можно наблюдать везде по соседству. Например, в соседнем Малышевском месторождении из бобриковской залежи первоначально добывали нефть, теперь же добыча полностью переориентирована на газоконденсат. На Северо-Алексеевском месторождении в результате неизвестных глубинных процессов нефть в продуктивных пластах была замещена газоконденсатами самостоятельно, без всяческого участия человека.

Аналогичные процессы происходят на Степном месторождении – сначала газоконденсатные отложения вытеснили нефть из ловушек нижнего девонского периода, и только после этого начали поступать в более ранние горизонты воробьевского возраста.

В итоге нефть первого этапа генерации смешалась с нефтью второго, а затем начала разбавляться газоконденсатом. В результате поступаемый из нижних слоев раствор обеспечил увеличение давления и в верхнем, насыщая нефть газом и газовым фактором.

Это не единственные примеры, подтверждающие версию. Например, в 1974 году было открыто Восточно-Уметовское месторождение на севере Волгоградской области. Начиная с 1973 года, в этом районе велись буровые работы, затем началась эксплуатация месторождения, вскоре нефть практически полностью выработали, и скважина была закрыта цементной пробкой. Через 10 лет местное население заметило проступающую в районе пробки нефть, скважину расконсервировали, и оказалось, что в ней накоплены запасы газоконденсата.

В качестве очередного факта, подтверждающего теорию, можно привести Кудиновское  месторождение, и тоже в Волгоградской области. В августе 2009 г. на скважине 320 факел горел около недели. Между тем эта скважина была давно выработана и находилась на грани списания с баланса. Пожар возник из-за проведения сварочных работ в этом месте, что позволило сделать вывод, что в скважине находился газоконденсат, который пошел вверх при попытке потревожить ее.

Аналогичные случаи зафиксированы на  месторождениях Зых и Говсаны в Азербайджане, на юго-востоке Абшеронского полуострова, что немного восточнее столицы республики. Оба указанных месторождения расположены над Майкопской толщей. К тому же на территории залежей Зых имеются два грязевых вулкана.

Первую нефть здесь получили в далеком 1935 году, поэтому неудивительно, что за столь длительный период эксплуатации количество добываемой нефти  упало, но и по нынешнее время здесь добывается большое количество газоконденсата, а давление внутри скважин стабильно и не подает никаких признаков уменьшения. Поэтому предпринимались неоднократные попытка пересчитать запасы месторождения, но каждые раз безрезультатно. Ученые предполагают, что насыщение скважин газоконденсатом происходит в результате активной деятельности грязевых вулканов.

На Азербайджанском шельфе Каспийского моря также встречаются объекты такого типа, среди них – известные месторождения Шах-Дениз и Азери-Чираг.

Все вышеописанные примеры, к сожалению, в мире встречаются достаточно редко. Большинство месторождений относятся к категории невосполняемых или восполняемых очень медленно. Это происходит в том случае, если нефтяные скопления на протяжении длительного времени находились в изоляции, а пути миграции углеводородов обходили эти залежи стороной. Поэтому просто в окрестностях месторождений не оказывалось источников, из которых они могли бы пополняться.

В качестве классического примера невосполняемого месторождения приводят месторождение в районе реки Ориноко в Венесуэле.  Или нефтяные запасы Хвалынского месторождения, расположенные в среднекаспийском районе. Поэтому промышленная значимость этих районов вызывает больше вопросов, чем ответов.

По версии Бочкарева, все существующие месторождения можно условно разделить на три класса – быстровосполняемые, средневосполняемые и невосполняемые. На быстровосполняемых месторождениях более ранний газоконденсат замещает выработанную нефть в течение нескольких месяцев, на средневосполняемых – на это уходят десятки лет. На медленно восполняемых источниках пополнение происходит, по предварительным расчетам, за 50 и более лет.

Для быстро наполняемых месторождений уже накоплен довольно приличный массив статистической информации. Для медленно восполняемых месторождений нужно, соответственно, и больше времени для получения большого количества данных, достаточного для проведения расчетов с использованием методов математической статистики.

Концепцию разработали Виталий  Бочкарев и его коллега Сергей Остроухов. Большой теоретический вклад в ее формирование внесли академик Анатолий Дмитриевский, ученые азербайджанской геофизической школы, многие другие геологи. Согласно этой концепции, процесс генерации углеводородов может быть представлен двумя этапами. На первом этапе генерируется непосредственно нефть. Большинство ученых полагают, что на этом все и заканчивается. Нефть или газ находятся в ловушке под высоким давлением, если месторождение обнаруживают, начинаются бурильные работы и разработка месторождения. Постепенно в результате выработки углеводородов давление начинает падать, и тогда для того, чтобы поднять остатки залежей на поверхность, проводят насыщение месторождения – закачка в скважину воды для поддержания пластового давления на приемлемом уровне. Это стандартный подход к добыче нефти, принятый во всем мире. Но Бочкарев уверен, что существует и второй этап генерации углеводородов. При этом в продуктивных пластах накапливается в основном газоконденсат.

Насколько интенсивно будет происходить этот вторичный процесс, во многом зависит от того, насколько близко расположено месторождение к источнику генерации, то есть нефтегазоматеринским породам, а также наличием путей миграции, к которым относятся разломы, грязевые вулканы и другие естественные пути. При этом под миграцией понимается движение конденсата из нижних, ранних слоев, в верхние, поэтому со временем нефтяное месторождение превращается в газоконденсатное.

Первые публикации в прессе о такой способности углеводородных залежей к самовосполнению относятся к 2007 году. Сейчас ученые заняты работами над составлением подробных таблиц показателей восполняемости нефтяных месторождений, которые будут использовать информацию со всего мира. Пока эта таблица включает немного данных.

Первые публикации о способности месторождений к восполнению запасов вышли в свет в 2007 г. Сейчас ведутся работы над составлением развернутой таблицы показателей восполняемости месторождений, которая вместит весь мировой опыт. Пока составлена краткая таблица. К месторождениям с невосполняемыми запасами относятся асфальты островов Тринидад и Тобаго, Хвалынское месторождение Азербайджана, нефтяной пояс Ориноко, месторождение Западно-Ракушечное.

Ресурсы с восполняемыми запасами на карте отмечены  месторождения им. Ю. Корчагина, им. В. Филановского, Сарматское, Алексеевское, Малышевское и другие месторождения Волгоградской области, глинистые сланцы на юге США и Предкавказья, грязевые вулканы Азербайджана.

Так что же происходит на втором этапе генерации?

Бочкарев отвечает на этот вопрос. Обычно в месторождениях флюиды – нефть, газ, вода или конденсат – под давлением поднимаются вверх и заполняют имеющиеся пустоты в пластах (ловушки, карманы). После наполнения процесс генерации останавливается. А начало разработки конкретного месторождения гидродинамика нарушается, и конденсат, который образовался в нижних пластах залежей, повинуясь законам физики, устремляется в разрабатываемые пласты. Через определенное время из скважины начинает поступать смесь, по составу все больше приближенная к газоконденсату.

Как пример можно привести прикаспийскую впадину, где нефтяные залежи до начала процесса эксплуатации месторождения находились в равновесном состоянии. Активный забор нефти из молодых девонских и каменноугольных отложений – всего добыто более 200 миллионов тонн нефти, в основном из правобережной части месторождения – нарушили это гидродинамическое состояние равновесия.

В итоге на некоторых участках начались процессы наполнения газоконденсатными потоками отложений карбонового девона и каменноугольного периода. К примеру, в скважине 147, что на Речном месторождении в акватории  р. Волга в нефтяной залежи задонско-елецкого горизонта в жидком углеводородном состоянии доля конденсата доходит на данный момент до 70%.

Самый замечательный факт – на практике для добычи углеводородов двухфазной генерации не потребуется совершенно никаких усилий. Необходимо только более тщательно очищать призабойную зону, поскольку газоконденсат поступает из более глубоких слоев под высоким давлением и содержит большое количество взвешенных примесей. Сейчас не происходит даже это, и поэтому из-за засоренности скважины объемы добычи начинают существенно снижаться.

Имеются и другие положительные эффекты: газоконденсат из больших глубин облагораживает нефть, поскольку разбавляет тяжелую нефть до консистенции, представляющей собой оптимальные величины, заставляющие нефть двигаться в расположенные в окрестностях ловушки. В принципе, та же схема, но искусственная, требующая вложения немалых средств, используется на некоторых месторождениях с использованием вместо газоконденсата вода. Ввиду дороговизны метод не получил достаточного распространения. А здесь природа все делает сама, без малейших усилий со стороны человека.

Бочкарев полагает, что основная проблема, связанная с практическим использованием данной концепции, состоит не в финансовых затратах, а в некоей косности взглядов нефтяников. Поэтому распространенные взгляды на способы добычи углеводородов нужно менять.

Классические методы подсчета запасов месторождений основаны на изменениях давления в скважинах. По динамике падения внутреннего давления и объемам добытой за отслеживаемый период нефти и производятся соответствующие расчеты. Однако на возобновляемых месторождениях падения давления не происходит, поэтому данный метод уже не будет работать, поскольку не в состоянии учесть количественные показатели подтока углеводородов в залежь из более глубоких пластов.

Поэтому необходимо подумать над созданием принципиально другой системы подсчета запасов. В современной России никто не проявляет в этом заинтересованности. Более того, добыча сверхнормативных запасов углеводородов добывающими компаниями просто не афишируется. И они стараются не сообщать о том, что нефтяное месторождение вдруг превратилось в газоконденсатное.

Данная концепция пока не получила официального признания. Для самого Бочкарева и его коллег данная разработка также является своего рода хобби. Для получения патента на технологию потребуется очень много усилий – подготовка большого пакета необходимых документов, проведения серии наблюдений и дальнейших исследований, выступления в научной среде с популяризацией и обсуждением концепции.

К Алексеевскому и нескольким прилегающим месторождениям уже проявили интерес бизнесмены из Китайской Народной Республики, которые приезжали в Волгоградскую область в 2008 году с целью выяснить возможность их приобретения.

Как бы в дальнейшем ни сложилась судьба разработанной Бочкаревым и соавторами концепции двухфазной генерации, ученый настоятельно рекомендует добывающим компаниям обратить серьезное внимание на замороженные и выработанные месторождения, которые хранятся у тех на балансе. Вполне возможно, что у этих месторождений есть потенциал для восстановления запасов, и те, кто выкупит по дешевке списанные с баланса скважины, через некоторое время может получить крупный куш.

Впервые концепция двухфазной генерации углеводородов  была озвучена коллегой Виталия Бочкарева, Геннадием Остроуховым во время Всероссийской конференции «Успехи органической геохимии в Новосибирске», проходившей в октябре 2010 года в Новосибирске. Участники мероприятия проявили достаточный интерес к теме доклада.

Например, Алексей Конторович, академик, научный руководитель Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука, впоследствии неоднократно заявляя, что исследования Бочкарева и Остроухова  во многом предвосхитили его собственные многолетние исследования в этом направлении.

Про его словам, нефть и конденсат, сформировавшиеся в пределах одного месторождения, ранее рассматривались как отдельные образования. Сергей Остроухов в своем докладе доказал, что это единый процесс, хотя и двухэтапный. Получается, что газоконденсат сформировался в раннем юрском периоде, а нефть – гораздо позже, иногда уже в позднем кайнозое. Он также привел критерии, которые подтверждают это заявление.

Другие ученые также с интересом отнеслись к докладу.

Заместитель директора Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Владимир Каширцев считает, что концепция Бочкарева/Остроухова основана на химических исследованиях, выполненных на добротном научном уровне, она использует точные научные выкладки и имеет все шансы на дальнейшую реализацию.

Практическое применение концепции даст возможность оценивать миграцию углеводородов между пластами различного возраста. Однако существуют и барьеров на пути внедрения концепции в жизнь. По мнению ученого, добывающие компании имеют стойкую неприязнь к словосочетанию «органическая геохимия», и очень часто просто игнорируют научные изыскания в этой области.

Другой участник конференции, профессор Академии нефти и газа им. И. М. Губкина Гурам Гордадзе отметил, что знает Сергея Остроухова как высококлассного профессионала уже давно. По его мнению, озвученная концепция воспроизводимости залежей углеводородов вполне однозначно имеет  право на существование, а ее практическая реализация способна привести к большим изменениям в современных методах нефтедобычи. Главная задача на данном этапе – привлечение к ней внимания властей и нефтедобывающих компаний.

По материалам rusenergy.com