Беседа с Василием Медведевым в канун выставки «НЕФТЬГАЗТЭК» по тех-нологии применения КриоОПЗ как альтернативы ГРП

В Тюмени открывается выставка «НЕФТЬГАЗТЭК» и конференция по инновационной тематике. Смогут научные «мужи» от нефтянки и производственники подойти к проблематике в отрасли, как пиарят себя по вопросам инмпортозамещения в нефтегазовой сфере. Наш корреспондент пообщался в канун нефтегазового форума с известным инноватором в этой сфере, Человеком – носителем передовых идей и держателем патента технологии КриоОПЗ Василием Васильевичем Медведевым.

 

Предлагаем для наших читателей беседу, а вернее сказать — монолог по проблематике в отрасли и пути возможного выхода через технологию КриоОПЗ, как альтернативы ГРП.

— Добыча нефти из пласта всегда сопровождается заполнением освобождающихся в нём коллекторов. – рассказывает Василий Васильевич, — Оптимальная схема работы этого процесса такова, что замещение извлекаемой нефти через эксплуатационные скважины, производят водой, закачиваемой через нагнетательные. Это нормальный процесс, не травмирующий пласт. Такая технология сегодня позволяет добывать до 25-45% нефти. Для оценки эффективности добычи принят коэффициент извлечения нефти (КИН), равный, соответственно 0,25-0,45. Продуктивный пласт, в большей мере, условно представляет собой микропористую губку, пропитанную углеводородами и водой (флюидами). При этом поры настолько малы, что межмолекулярные силы сцепления в жидкости не позволяют ей свободно перемещаться по порам. Этим и обусловлен, настолько низкий КИН.

— Общеизвестно, — продолжает В.В. Медведев, — что увеличение же извлекаемости нефти сокращает потребность в бурении новых скважин, освоении новых месторождений, создании дополнительной инфраструктуры, а, как следствие, существенно сокращает затраты и нагрузку на экологию. По этой причине в нефтегазодобывающей отрасли применяют методы увеличения нефтедобычи (МУН), путём обработки призабойной зоны пласта (ОПЗ).

В настоящее время ОПЗ проводят на всех этапах разработки нефтяного месторождения (в том числе и на новых скважинах) для восстановления и повышения фильтрационных характеристик призабойной зоны пласта, с целью увеличения производительности добывающих и приемистости нагнетательных скважин. Выбор метода ОПЗ осуществляют с учетом физико-химических свойств пород пласта и насыщающих их флюидов, на основании специальных исследований по оценке фильтрационных характеристик ПЗП.

 

Для справки

Наиболее известные МУН по воздействию и поставленным целям подразделяются на 6 групп.

1. Термические методы:

• паротепловое воздействие на пласт;

• внутрипластовое горение;

• вытеснение нефти горячей водой;

• пароциклические обработки скважин.

2. Газовые методы:

• закачка воздуха в пласт;

• воздействие на пласт углеводородным газом (в том числе ШФЛУ);

• воздействие на пласт двуокисью углерода;

• воздействие на пласт азотом, дымовыми газами и др.

3. Химические методы:

• вытеснение нефти водными растворами ПАВ (включая пенные системы);

• вытеснение нефти растворами полимеров;

• вытеснение нефти щелочными растворами;

• вытеснение нефти кислотами;

• вытеснение нефти композициями химических реагентов (в том числе мицеллярные растворы и др.);

• микробиологическое воздействие.

4. Гидродинамические методы:

• интегрированные технологии;

• вовлечение в разработку недренируемых запасов;

• барьерное заводнение на газонефтяных залежах;

• нестационарное (циклическое) заводнение;

• форсированный отбор жидкости;

• ступенчато-термальное заводнение.

5. Группа комбинированных методов.

С точки зрения воздействия на пластовую систему в большинстве случаев реализуется именно комбинированный принцип воздействия, при котором сочетаются гидродинамический и тепловой методы, гидродинамический и физико-химический методы, тепловой и физико-химический методы и так далее.

6. Методы физического увеличения дебита скважин.

Отдельно следует сказать о так называемых физических методах увеличения дебита скважин.  Объединять их с методами увеличения нефтеотдачи не совсем правильно из-за того, что использование методов увеличения нефтеотдачи характеризуется увеличенным потенциалом вытесняющего агента, а в физических методах потенциал вытесняющего нефть агента реализуется за счет использования естественной энергии пласта. Кроме того, физические методы чаще всего не повышают конечную нефтеотдачу пласта, а лишь приводят к временному увеличению добычи, то есть повышению текущей нефтеотдачи пласта.

К наиболее часто применяемым физическим методам относятся:

• гидравлический разрыв пласта;

• горизонтальные скважины;

• электромагнитное воздействие;

• волновое воздействие на пласт.

 

Наш корреспондент обратился к Василию Васильевичу с просьбой рассказать о гидроразрыве пласта (ГРП) – «Фрекинге», поскольку сегодня эта технология нашла своё массовое применение, в силу её эффективности и уникальности.

Медведев В.В. уверенно говорит, что сегодня практически на всех скважинах, где нет технологических ограничений, применяют данную технологию в России и за рубежом. На её счёт можно отнести до 40% дополнительно добытой нефти. Объём рынка проводимых операций ГРП в России достигает 50,0 млрд. руб., а в США он приближается к $15,0 млрд. Гидроразрыв даёт мощный импульс увеличению добычи полезных углеводородов даже на старом фонде скважин.

Сущность метода ГРП заключается в том, что на забое скважины путем закачки жидкости создается давление, превышающее горное. Порода продуктивного пласта разрывается по плоскостям минимальных напряжений горного давления и за счет продолжающейся закачки жидкости образовавшаяся трещина увеличивается в размерах.

Далее этой же жидкостью транспортируется в трещину расклинивающий агент (проппант), который удерживает ее в раскрытом состоянии после снятия избыточного давления. Таким образом, за счет созданной трещины расширяется область пласта у устья скважины, ранее не использовавшаяся в разработке залежи, и создается высокопроводящий канал для поступления в скважину нефти.Это позволяет увеличить ее дебит в несколько раз, увеличив КИН.

— Но сегодня, — продолжает рассказ Василий Васильевич, — традиционные технологии бурения вертикальных скважин и последующий гидроразрыв пласта не обеспечивают достижения высокого показателя коэффициента извлекаемости углеводородов и допустимой рентабельной эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в силу ряда причин, в частности — отсутствия прочных глинистых пропластков, приводящего к неконтролируемому росту трещин и др. И эффективным методом разработки месторождений становится бурение горизонтальных скважин с применением многостадийного ГРП, при помощи технологии гибкой трубы (ГНКТ).

Технология многостадийного ГРП является способом разработки месторождений углеводородов в плотных породах (сланцы, песчаники), только так возможна добыча нефти и газа из слабопроницаемых коллекторов, т. н. трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ).К таким породам, в первую очередь, нужно отнести Баженовскую и Ачимовскую свиты.

Уже три российские компании намерены начать опытную разработку этих ресурсов в ближайшие годы — «Роснефть», ЛУКОЙЛ, «Газпром нефть», но в кооперации с иностранными компаниями, чтобы снивелировать технологические и финансовые риски. Российские запасы в Баженовской свите, по предварительным оценкам, составляют от 60 млрд. до 127 млрд.тонн нефти.

Некоторые нефтегазовые специалисты сравнивают разработку Баженовской свиты с такими эпохальными проектами ХХ века, изменившими экономику России, как развитие атомной энергетики, освоение космоса и создание нефтегазового комплекса в Западной Сибири.

Одной из причин оживления нефтяных компаний в отношении сланцев по праву стала программа фискальных льгот для трудноизвлекаемой нефти с Баженовской, Ачимовской и других свит. Добыча в них получит нулевую ставку НДПИ.

— Разработка сланцевой нефти, — по мнению В.В. Медведева, — связана с высокими геологическими рисками и требует принципиально новых технологических решений и значительных финансовых вложений. Вовлечение труднодоступных ресурсов увеличило предельные издержки добычи компаний более чем на 13%,а за последнее десятилетие на 250%, что ограничивает рентабельность добычи. Норма чистой прибыли в нефтяном секторе находится на самом низком уровне за последнее десятилетие.

Исправить ситуацию в этой сфере можно за счет внедрения новых отечественных разработок и технологий. По степени капитализации, нефть при добыче в структурах баженовской свиты с применением новых технологий может существенно снизить и затраты, и риски. Глава Минприроды Сергей Донской говорил, что «для создания и отработки технологий добычи трудноизвлекаемых запасов необходимо отстроить систему от НИОКР до испытательных полигонов, объединение усилий государства и бизнеса».

— При всех явных плюсах ГРП (Фрекинга), применяемого в работе на ТРИЗ, наш корреспондент просит рассказать Василия Медведева и о существенных недостатках этой технологии.

Василий Васильевич выделяет среди главных факторов, влияющих на применение этого метода: огромные расходы водных ресурсов.

— Даже Китай не может позволить себе проводить массовые работы с применением ГРП, не говоря об африканских месторождениях. Кент Перри, вице-президент«RPSEA» сказал: «вода работает и открыла нам сланцевые ресурсы. ГРП требует огромное количество воды. Если вы работаете в засушливой зоне, даже немного воды – драгоценность» — выводы Василия Васильевича – бесспорны.

 

Для справки

Непредвиденное нарушение герметичности водных резервуаров, загрязнение водных ресурсов и почв агрессивными химическими веществами, высокая стоимость внедрения и применения, существенные сложности при возврате скважин в режим добычи.

В июле 2011 г. Франция приняла закон, запрещающий применение технологии ГРП на территории страны.

Применение ГРП было запрещено парламентом Болгарии в январе 2012 года. В этом же году запрет на ГРП был введён в штате Вермонт США.

В сентябре 2013 г. Нидерланды ввели временный запрет на применение ГРП из экологических соображений.

В декабре 2014 г. в Нью-Йорке запрет на проведение ГРП последовал после решений властей Вермонта.

И таких примеров множество.

 

Проведение ГРП возможно только на месторождениях с развитой инфраструктурой и наличием большого количества пресной воды.

По технологическим показателям, ГРП невозможно проводить при высокой расчленённости пластов, наличии близкорасположенной воды, низкой проницаемости.

Утилизация продуктов отработки необходима на всех этапах проведения ГРП.

При проведении ГРП, не исключена необратимая кольматация — повреждение пласта.

Кроме того, технология ГРП, являясь одной, из самых эффективных технологий увеличения нефтеотдачи, в настоящий момент является самой импортозависимой.

Василий Васильевич рассказывает, что вместе с тем, в России уже несколько лет существует отечественная прорывная и запатентованная технология, позволяющая отказаться от ГРП – технология КриоОПЗ (Криофрекинга). Технология КриоОПЗ направлена на увеличение нефтеотдачи (в том числе и на фонде старых скважинах) как на традиционных месторождениях, так и на пластах с трудноизвлекаемыми запасами. Технология основана на применении жидкого азота (при полном отсутствии воды и химреагентов) и отечественного оборудования. Она сохраняет все преимущества ГРП, но лишена его недостатков.

Технология КриоОПЗ, при наличии одного рабочего агента — азота, объединила в себе качества таких видов обработки, как: термические, газовые и физические и нацелена на существующий нефтесервисный рынок в качестве технологической альтернативы ГРП и импортозамещения.

 

Для справки

Применение КриоОПЗ позволяет решить следующие задачи:

— обеспечить криостатическое и термодинамическое воздействие на коллектор пласта с последующим разрушением матрицы самой горной породы с дальнейшим образованием газодинамического разрыва пласта;

— обеспечить доставку генератора кинетической энергии (жидкий азот) в пласт для внутрипластовой генерации  энергии расширения при фазовом переходе;

— обеспечить максимально возможное развитие зоны дренажа не только в макротрещиноватых породах, но и в матрице породы;

— обеспечить эффективное вытеснение нефти из дренируемых зон, а также максимально возможное извлечение легкой нефти из матрицы и углеводородов из керогена.

Криостатическое, даже кратковременное воздействие на призабойную зону, способно увеличить её пористость, нарушая межкристаллические связи в матрице породы, вследствие процессов, вызванных явлением расширения флюида внутри пор при его замерзании, а термодинамическое воздействие на коллектор пласта происходит при фазовом переходе жидкого азота в газообразное состояние, вследствие разности температур агента на забое и пласта, сопровождающимся его объемным расширением, обусловленным повышением давления свыше 500 атм.

Интегрированное криостатическое и термодинамическое воздействие в комплексе с инновационным техническим и технологическим его обеспечением, способно создать синергетический эффект в призабойной зоне пласта и обеспечить значительное увеличение его нефтеотдачи.

 

Василий Медведев убежден, что технология КриоОПЗ абсолютно актуальна в безводных и труднодоступных районах, при извлечении ТРИЗ. После неё требуется практически нулевая утилизация. Она безопасна для пласта и окружающей среды. Дешевле ГРП в 2-3 раза и доступна к реализации малыми нефтесервисными компаниями, неспособными финансировать огромный флот ГРП.

 

Из доклада Энергетического центра Московской школы управления «Сколково» (октябрь 2013 г.): «В среднесрочной перспективе ожидать значительного роста добычи нефти из бажена не приходится по причинам отсутствия технологий и структурным недостаткам отрасли. Для полноценной реализации ресурсного потенциала баженовской свитынеобходима государственная поддержка развития технологий и создание высококонкурентной среды, в том числе привлечение заметного количества мелких инновационных компаний».

Внедрение прорывной инновационной технологии «Криодинамический метод обработки призабойной зоны продуктивного пласта» КриоОПЗна государственном уровне позволит поднять на новую высоту технологический уровень нефтегазодобывающей отрасли России.

В.Игель