Грядет третья газовая революция

ПЕРСПЕКТИВЫ
В настоящее время поиски месторождений нефти и газа в нашей стране ведутся на глубине 7-14 км. Это создало необходимость в адаптации современных геофизических методов для изучения расположенных на такой глубине месторождений. Данной теме был посвящен доклад вице-президента НАНА, директора Института нефти и газа, академика Ибрагима Гулиева «Нефтегазовая наука 2030: взгляд в будущее» на очередном заседании президиума Академии наук.
- Каковы основные тенденции в развитии мировой нефтегазовой индустрии, в частности связанные с оценкой ресурсов?
- Сегодня очевидно, что ресурсы и запасы бассейнов, причем не только извлекаемые, но и геологические, зависят от цены на нефть. Что касается коэффициента нефтеотдачи, то тут все более определенно: чем выше цена на нефть, тем больше компании могут тратить на технологии, уплотнять сетки скважин, бурить горизонтальные скважины, применять методы повышения нефтеотдачи, и, следовательно, увеличивать коэффициент нефтеотдачи. Парадоксально, что повышение цен на нефть также увеличивает и объем геологических ресурсов. Высокие цены стимулировали поисковые работы на большие глубины, а также в такие труднодоступные зоны, как Арктика.
Более того, открытые залежи, которые нерентабельны в условиях низких цен, при их скачке оказываются прибыльными и сразу же включаются в баланс запасов бассейна. Высокие цены на нефть привели к «сланцевой революции» в США, которая вовсе и не была революцией, скорее эволюционным развитием технологии добычи. По мере истощения традиционных залежей добыча переориентировалась вначале на низкопроницаемые песчаники, затем стали добывать газ из угольных пластов, а позже перешли к сланцевым месторождениям. Впоследствии технологию гидроразрыва довели до такого уровня, что стали добывать конденсат и нефть из «сланцевого» резервуара. Слово взято в кавычки, поскольку правильнее было бы назвать это глинистым резервуаром.
При низких ценах на энергоносители данные объемов этих углеводородов никто и не думал вносить в балансы, их невозможно было извлечь, но возросшие цены позволили внести поправки в общий объем геологических запасов, затем произошел вторичный процесс: высокие цены привели к увеличению себестоимость добычи и транспортировки углеводородов. С одной стороны, владельцы недр, которыми являются либо государства, либо частные владельцы земли (как в США), резко подняли тарифы на землепользование (роялти, налоги, бонусы, условия долевого участия), а с другой - высокая востребованность позволила сервисным компаниям повысить цену предоставляемого сервиса (бурение скважин, геофизические и инженерные работы).
Тот факт, что стоимость сервисных работ была завышена, видно из динамики добычи углеводородов на суше США, где львиная доля углеводородов добывается из нетрадиционных источников. Дебиты скважин из этих резервуаров падают поразительными темпами - на 80-90% раз в год-полтора. Таким образом, поддерживать добычу можно только непрерывным бурением новых скважин. Казалось бы, в этом случае уровень добычи по стране должен быть пропорционален темпам бурения, но падение цен на 70% привело к тому, что многие компании оказались не в состоянии оплачивать существующие темпы бурения, а число буровых на суше упало на 40%. При этом темпы добычи на суше США не упали, они все еще находятся на пике.
Таким образом, падение цен привело не к уменьшению добычи, а к эффективности работ (меньшим количеством скважин добывается тот же объем углеводородов) и к существенному уменьшению себестоимости. Данный пример показывает, насколько важен научный, взвешенный подход к планированию как геологоразведочных, так и инженерно-промысловых работ для повышения нефтеотдачи, а следовательно, и объемов извлекаемых запасов.
- Вы возглавили недавно открытый в системе НАНА Институт нефти и газа. Какие задачи стоят перед ним?
- В Азербайджане имеется достаточно большое количество учреждений и структур, занимающихся проблемами нефти и газа. Это Институт и Управление геофизики и геологии, Высшая Бакинская нефтяная школа в составе Государственной нефтяной компании Азербайджана, Государственная академия нефти и промышленности, ее кафедры, Институт проблем нефти и нефтехимической промышленности. Все они решают собственные задачи, связанные с текущими проблемами нефтегазовой промышленности, подготовкой кадров.
Задачи академического института несколько иные, это - фундаментальные проблемы изучения генезиса нефти и газа, в том числе особенности фазовых переходов и критического состояния вещества на больших глубинах, процессов возбуждения и разуплотнения, геомеханических параметров пород на больших глубинах. Важное направление деятельности института - исследование альтернативных источников углеводородов, таких как газогидраты, газы, растворенные в водах под большим давлением, тяжелые, сланцевые нефти и газы.
В области разработки нефтегазовых месторождений в настоящее время следует сосредоточиться на рациональной разработке действующих месторождений с целью выработки остаточной (трудноизвлекаемой) нефти, а также на обнаружении новых, в том числе вторичных, углеводородных скоплений по всему стратиграфическому разрезу (включая глубинные горизонты и различные породно-флюидные ассоциации) в районах с развитой многоплановой инфраструктурой. Применение реабилитационных циклов позволит обеспечить быстрое восстановление энергии пласта и фильтрационных свойств. Мы уже доказали на примере грязевых вулканов, что ресурсы углеводородов могут восстанавливаться в течение десятилетий, а не геологического времени, как предполагалось.
Все эти исследования в итоге могут повысить длительность эксплуатации объекта и конечную нефтеотдачу. Необходимость постоянных наблюдений в непрерывном режиме за изменениями в самом флюидонасыщенном пласте определяет острую потребность в создании научно-технологических полигонов в различных нефтегазовых районах. Одной из основных проблем института будет экономика отрасли и прогнозирование ее развития. В НАНА уже разработаны и апробируются математические модели прогнозирования отрасли, в том числе динамика изменения цен и потребности рынка в углеводородах.
- Расскажите подробнее о том, какой вы видите нефтегазовую промышленность в ближайшие десятилетия?
- Мы живем в глобальном и быстроменяющемся мире. Прогнозировать развитие технологий практически невозможно, тем не менее давайте представим панораму нефтегазового бизнеса в Азербайджане, например, в 2030 году. Прежде всего, это месторождения, находящиеся в разработке. В настоящее время на большинстве из них добыча углеводородов продолжается уже много десятилетий. Вместе с тем, несмотря на значительные объемы извлеченных запасов, все еще имеются остаточные запасы, которые делают их доразработку рентабельной.
Проекты разработки, составляемые в прошлом веке, в основном рассматривали резервуар как единый проницаемый пласт с некоторой неоднородностью. Это, образно говоря, - модель «пирога» с различными слоями коллекторов и покрышек. Современная седиментология (раздел геологии, изучающий осадочные горные породы и процессы их образования) показала, что месторождения можно представить как сложнейший комплекс переплетающихся друг с другом пластов. Скорее это модель «спагетти», чем «пирога». Поэтому именно в соответствии с этой моделью необходимо вести разработку. Эти пропластки и каналы, даже находясь в контакте друг с другом, истощаются в неодинаковой степени из-за различной степени проницаемости. К счастью, сегодня мы вооружены не только современным пониманием седиментологии, но и мощными компьютерными средствами, которые позволяют нам строить трехмерные геологические модели с очень высокой разрешающей способностью, с малым размером ячеек. Такие модели, снабженные также и мощным геостатистическим приложением, позволяют создавать архитектуру резервуара во всем его разнообразии.
К сожалению, гидродинамические расчеты очень часто громоздки, поэтому гидродинамики-разработчики обычно огрубляют тонкоячеечную геологическую модель для ускорения своих расчетов. Но очень важно проводить расчеты именно для таких резервуаров с высоким разрешением, пусть даже за счет огрубления калибровки модели. В таком случае мы сможем ясно выделить незатронутые или слабо затронутые участки и зоны, где остаточные запасы все еще высоки. Таким образом, можно решить следующие задачи: найти дополнительные участки с высокими запасами (то есть прирастить запасы); скорректировать проект разработки за счет правильного выбора места дополнительного бурения, закачки воды или другого агента, объединения объектов разработки, а возможно, и планирования бурения горизонтальных скважин, что также приведет к увеличению коэффициента нефтеотдачи, следовательно, и к повышению извлекаемых запасов.
Для построения трехмерной модели неоценимую роль сыграла бы качественная трехмерная сейсмика. Поэтому отстрел сейсмики на уже открытых площадях является приоритетом не только для уточнения структуры, картирования тектонических разломов и, возможно, нахождения структурных спутников, но и для выявления архитектуры резервуара. Современные технологии гидроразрыва позволяют добывать углеводороды не только из проницаемых, но и из очень низкопроницаемых коллекторов. Таким образом, пласты с высоким насыщением углеводородов, но очень низкой проницаемостью сейчас могут рассматриваться как резервуары, то есть налицо прирост запасов, которые ранее не принимались во внимание. Для выявления пропущенных пластов требуется привлечение современных промыслово-геофизических методов, в том числе в обсаженных скважинах.
- Сегодня много говорят о новом проекте ГНКАР и BP по транзитной и поднадвиговым зонам. Как вы прокомментируете его?
- Практически не вызывает сомнений, что в недалекой перспективе будут открыты и разработаны месторождения в так называемой транзитной зоне. Здесь в настоящее время идут совместные поисковые работы ГНКАР и ВР. Наиболее ожидаемые нефтяные залежи на самом юге (прилегающие к площади Сангачал), на изгибе берега Каспия, прилегающем к месторождениям «Биби-Эйбат» и «Логбатан». Впрочем, эти газоконденсатные месторождения могут содержать и нефтяные горизонты, подобно месторождению «Бахар».
Поднадвиговые зоны предгорий Большого Кавказа - Шамаха-Гобустанского, а возможно, и Аджинаурского района в рассматриваемый период станут объектами интенсивной разработки залежей нефти и газа. Именно здесь имеются все условия для формирования залежей - материнские породы (от незрелой до перезрелой стадии), резервуары, перекрытые надвигом, и большое количество структур, образовавшихся в результате стрессового режима. Самая большая проблема - проведение и обработка сейсмических данных. Получение качественной сейсмики в таких условиях - большая проблема, которая также будет решена в ближайшее десятилетие. Хотя и названный труднодоступным, район можно считать наиболее перспективным и с наибольшим потенциалом на суше.
- Все это традиционные объекты поисков, которые разрабатываются во многих регионах мира. А какие новые объекты в перспективе можно ожидать?
- Новые технологии позволяют извлекать углеводороды из резервуаров, о которых раньше никто не задумывался. «Сланцевые» резервуары вывели США на первое место в мире по добыче вначале газа, а затем и нефти. Эти резервуары есть не что иное, как сами материнские породы, где по мере созревания образовавшиеся углеводороды вытесняются из матрицы материнской породы и далее мигрируют вверх по разрезу. Но определенный объем углеводородов остается и в самих материнских породах. Раньше недооценивали объемы остаточных углеводородов, но лабораторные исследования показали, что значительные объемы углеводородов сохраняются в самих материнских породах, потому они и стали объектами разработки.
Специфика извлечения углеводородов из этих резервуаров состоит в том, что бурятся горизонтальные скважины внутри органически насыщенного пласта и производится гидроразрыв. Благодаря этому из малопроницаемой породы - с проницаемостью меньше одного микродарси - начинают поступать углеводороды. Производительность скважин очень мала, и они истощаются в течение первых двух лет. Таким образом, уровень добычи сохраняется только за счет непрерывного бурения новых скважин. Плотность сетки может быть сколь угодно малой. Есть определенные геологические и технологические критерии для разработки таких залежей. Такие комплексы более характерны и вероятны для майкопской и диатомовой свит в Южно-Каспийском и Куринском бассейнах.
Другим возможным нетрадиционным источником могут быть гибридные резервуары, аналогом которых являются глины Баккена на севере США. Гибридные резервуары представляют собой переслаивание пород с высоким содержанием органики, с низкопроницаемыми породами без органики. Последние насыщаются углеводородами из настилающих и подстилающих материнских пропластков. Как и сланцевая нефть, такие комплексы более характерны и вероятны для тех же майкопской и диатомовой свит в Южно-Каспийском и Куринском бассейнах, но требуют углубленного изучения, включая сплошной отбор и анализ керна из изучаемого интервала. Нетрадиционным источником углеводородов могут стать субвертикальные геологические тела, о которых уже говорилось. Это геологические тела, сложенные разуплотненными и газонасыщенными породами.
К сожалению, в настоящее время нет технологий для безопасного бурения и освоения этих источников. Этот факт и нынешние низкие цены на энергоносители ставят данную задачу на второй план, хотя развитие технологий в ближайшие десятилетия вполне могут сделать эти объекты доступными для добычи.
- Каковы перспективы поисков на шельфе Каспия, ведь это дорогостоящие и рисковые проекты?
- На шельфе Каспия (Бакинский архипелаг) расположены крупные залежи углеводородов, такие как «Сангачал-Дуванны-Харазира», «Булладениз», «Бахар» и газоконденсатный супергигант «Шахдениз». Кроме того, если в начале 2000-х месторождения газоконденсата с запасом в 100-150 млрд кубометров в глубоководной части Южного Каспия рассматривались многими компаниями как нерентабельные, гораздо позже, когда цены на энергоносители повысились, эти же объекты оказались в центре внимания («Умид», «Абшерон»). Последние положительные результаты на структурах «Умид» и «Абшерон» подтвердили высокий их потенциал, но наряду с успешными поисковыми объектами имелся и целый ряд отрицательных результатов - сухие скважины, непромышленные запасы. Именно по этой причине и ряду геологических факторов поисково-разведочные и промысловые работы на гигантских структурах «Умид-Бабек», «Зафар-Машал», «Нахчыван», и, по всей видимости, «Шафаг-Асиман» и «Араз-Алов-Шарг» сопряжены со значительным геологическим и технологическим риском. Чтобы работы на перечисленных площадях оказались экономически оправданными, нужно, чтобы цены на энергоресурсы поднялись очень высоко, чего в настоящий момент не наблюдается.
Вместе с тем анализ геологической и геофизической информации показывает, что перспективы структуры «Бабек» очень высоки, и в случае успеха запасы в ней окажутся, вероятнее всего, выше, чем в «Умид». То же можно сказать и о структуре «Араз-Алов-Шарг», которая находится в спорной, с точки зрения Ирана, зоне и может оказаться частью совсем другой углеводородной системы, подпитываясь с юга. Но мы очень мало знаем о структуре Южного Каспия как единого бассейна. Это только гипотетическая возможность, и, к сожалению, отсутствие сейсмических данных не позволяет нам сделать выводы по этому поводу. Для решения этой задачи нужны региональные сейсмические профили с 20-секундной записью, проходящие от северной оконечности Южного Каспия до его южного берега.
- Сегодня много говорят о залежах газогидратного газа, которые рассматриваются как основной источник углеводородного сырья будущего. Каковы перспективы поисков и разработки таких залежей на Каспии?
- По мнению большинства экспертов, их поиск и разработка ознаменуют третью газовую революцию (традиционный газ в залежах, сланцевый газ и газ газогидратов). Напомним, что ученым Национальной академии наук Азербайджана совместно с их коллегами из России принадлежит мировой приоритет в открытии и изучении субмаринных газовых гидратов в жерлах грязевых вулканов. В начале 1980-х годов нашим ученым (в том числе и мне), входящим в состав экспедиции научно-исследовательского судна Академии наук Азербайджана «Элм», удалось поднять на поверхность первые субмаринные газогидраты со дна Каспия. Позже, также впервые в мировой практике, была составлена карта морских грязевых вулканов и возможных их скоплений в Каспийском море. Наконец, в 2001 году были опубликованы данные сейсмических исследований об обнаружении мощного слоя газогидратов на месторождении «Абшерон». Таким образом, стало очевидно, что на Каспии обнаружена новая газогидратная провинция.
Ресурсы их сегодня оценить сложно, но в любом случае, речь идет о десятках триллионов кубометров. Чтобы эти цифры не выглядели фантастическими, обратимся к мировому опыту. Газовые гидраты это соединения воды и метана, которые образуются при высоком давлении и низких температурах. Поэтому в природе они встречаются либо на глубине в несколько сот метров в зонах вечной мерзлоты (около 2%), либо на глубоководье, в осадках морских акваторий (до 98%). Внешне и по физическим свойствам они напоминают мокрый снег или лед, причем этот «лед» хорошо горит, так как состоит более чем на 90% из углеводородов. На один объем газогидрата приходится до 300 объемов метана. Следует, однако, отметить, что при обычных давлении и температуре они быстро разрушаются, поскольку относятся к метастабильным соединениям.
Запасы газогидратов в несколько раз превосходят мировые запасы природного газа, которые оцениваются в 600 трлн кубометров. Таким образом, это нетрадиционное горючее ископаемое, потенциально доступное многим странам, в перспективе может стать практически неисчерпаемым источником природного газа. На сегодняшний день на шельфах океанов и морей открыто более 220 месторождений газогидратов, однако промышленная технология извлечения газа из них пока не разработана. Имеющиеся способы добычи также недостаточно эффективны. Расчеты показывают, что пока метан, поднятый со дна моря, не может конкурировать с природным газом, добываемым традиционными методами. По некоторым оценкам, добыча газогидратов будет обходиться в шесть раз дороже, чем эксплуатация обычных газовых месторождений. Большинство экспертов сходятся в том, что «эпоха газовых гидратов» может наступить через 10-20 лет.
Изучением промышленного использования газогидратов активно занимаются в Японии, Индии, России, Канаде, США, о больших планах в этой области заявляют также Китай и Южная Корея. В этих странах действуют финансируемые государством, с привлечением частного капитала, национальные программы. В США эта программа носит (наравне с космической и ядерной) приоритетный характер. Ресурсы природного газа в гидратах континентальной и шельфовой части России оцениваются от 100 до 1000 трлн кубометров.
Ближе всех к экспериментальной эксплуатации газогидратов продвинулась Япония, где принято несколько программ по их поиску и освоению. В частности, в рамках второй государственной программы (рассчитанной на 2001-2016 гг.) образован Исследовательский консорциум по ресурсам гидратов метана. На шельфе Японии на протяжении нескольких лет ведутся активные разведочные работы. В целом объем газогидратов по шельфу Японского моря оценивается от 4 трлн до 20 трлн куб.м.
В марте 2013 года Япония объявила о первой в мире успешной опытной добыче газа из морских залежей газогидратов. Добыча была осуществлена в 80 км к югу от полуострова Ацуми. Работы проводило исследовательское судно «Тикю» на глубине 1 км. С помощью специальной технологии снижения давления (декомпрессии) газовые гидраты разлагались. Пробная добыча длилась всего шесть дней, было добыто 120 тыс. кубометров газа. Министерство экономики, торговли и промышленности Японии охарактеризовало результаты добычи как «впечатляющие», выход намного превысил ожидания японских специалистов. Полномасштабное промышленное освоение месторождения планируется начать в 2018-2019 годах. Если к тому времени японцы смогут разработать технологию добычи газа из залежей гидратов, тогда в полной мере можно будет говорить о третьей газогидратной революции.
Газовые гидраты являются сегодня единственным еще не разрабатываемым источником природного газа на Земле, который может составить реальную конкуренцию традиционным месторождениям в силу огромных ресурсов, в сотни раз превышающих запасы нефти и природного газа. Поэтому разработка газогидратных месторождений, учитывая их сосредоточенность близ основных потребителей, может развернуть мировой энергетический баланс в сторону от доминирования Ближнего Востока и стать началом нового передела мировых рынков газа.
Азербайджан с избытком обеспечен традиционными ресурсами углеводородов на предстоящие десятилетия. Наличие же в нашей стране гигантских ресурсов углеводородов нетрадиционного типа показывает, что наша страна в течение многих десятилетий останется одним из основных игроков глобального энергетического рынка.
Интервью вел
Галиб АРИФ