«Технологии дают месторождениям вторую жизнь»

Нефтедобыча сегодня кардинально отличается от тех процессов, которыми черное золото добывали в годы промышленного освоения Западной Сибири. Большинство месторождений на территории ХМАО — главной нефтяной провинции России — уже не те: показатели обводненности достигают максимальных значений, а о росте дебита остается только мечтать.

Тем не менее годовая добыча в Югре стабильно держится на уровне около 240 млн тонн, а 20 мая была извлечена из недр 12-миллиардная тонна нефти. И, пожалуй, важнейшую роль в достижении данного результата в нынешних условиях играет применение практически основного для российских недропользователей инструмента повышения нефтеотдачи — гидравлического разрыва пласта (ГРП).

Однако, как показывает практика, даже жители нашего нефтяного края далеко не всегда понимают, что представляет собой технология ГРП и как она работает. Информация, которая курсирует в обществе, зачастую не соответствует действительности и окутана ореолом суеверий.

«Новости Югры» попросили начальника управления планирования геолого-технологических мероприятий компании «Газпромнефть-Хантос» Николая Чебыкина рассказать о гидроразрыве и развенчать мифы вокруг него.

— Николай Владимирович, для начала кратко расскажите, пожалуйста, как проводится ГРП.

— Нефть не содержится в подземных озерах, куда достаточно попасть буром, как многие могут предполагать. Углеводороды даже одной залежи могут находится в разрозненных труднодоступных зонах, а в случае, например, с «трудной» нефтью — и в изолированных друг от друга небольших ячейках. Чтобы добраться до них, по всему миру используется технология гидравлического разрыва пласта (ГРП). В пласт закачивается жидкость, которая под огромным давлением создает в горной породе разветвленную сеть трещин. Это позволяет максимально охватить не связанные между собой участки залежи и многократно повысить приток нефти. По образовавшимся трещинам подвижные углеводороды попадают в скважину. Чтобы эти трещины не сжались под собственным давлением пласта, мы закрепляем их стенки специальным веществом — пропантом. Как правило, это керамические гранулы сферической формы высокой прочности. После этого можно начинать добычу из пласта.

— Как родилась технология?

— Первая научная теория ГРП была предложена советскими академиками Сергеем Христиановичем и Юрием Желтовым в начале 50-х годов прошлого века. Впрочем, технически первый гидроразрыв пласта провели в США в конце 40-х, в СССР же метод стали применять десятилетием позже. Поначалу использовали жидкость на основе углеводородов, то есть буквально дизельное топливо или напалм. Это, естественно, было безумно дорого и небезопасно. Отсюда, кстати, и появились мифы об опасности метода. Но мы можем быть спокойны — достаточно скоро технология эволюционировала, и смесь для ГРП стали делать на основе простой пресной воды. Соответственно, произошло удешевление, позволившее применять ее более активно.

— «Газпромнефть-Хантос», если я правильно понимаю, начал использовать ГРП на Южно-Приобском месторождении с самого начала разработки?

— Да, практически так и есть. Приобское месторождение хоть и было открыто еще в 1982 году, долгое время промышленным способом не разрабатывалось. Пласты Приобки отличает сложная геология — у них крайне низкие фильтрационно-емкостные свойства по сравнению с классическими месторождениями типа Самотлора, то есть они почти не пропускают нефть, что важно при добыче. Поэтому эксплуатация этих пластов была попросту нерентабельной. Именно технология ГРП позволила вовлечь запасы Приобки в успешную разработку.

Сегодня 100 % наших скважин на Южно-Приобском месторождении созданы с применением ГРП. Поначалу бурились скважины и проводился гидроразрыв в один этап. С 2012 года начали применять технологию многостадийного ГРП в горизонтальных скважинах. Проще говоря, сначала бурится наклонно-направленная скважина, а когда она доходит до пласта, ствол искривляется и по самому пласту идет уже в горизонтальном направлении. И в этом горизонтальном стволе проводится несколько гидроразрывов пласта. В 2016 году «Газпромнефть-Хантос» на Приобском месторождении провел 30-стадийный ГРП — на тот момент это был российский рекорд.

— То есть поначалу технология работала для «оживления» месторождений, для повышения нефтеотдачи на последних стадиях, а сейчас массово применяется везде?

— По сути так и есть. Поначалу ГРП был технологией для интенсификации добычи. Его использовали, когда скважины не обеспечивали нужного дебита. Сегодня мы вовлекаем в разработку гораздо более сложные и плотные пласты, освоение которых невозможно без ГРП уже на этапе бурения. В ином случае скважина либо будет нерентабельной, либо вовсе окажется «сухой». Трудноизвлекаемые запасы — наша сегодняшняя реальность.

Кстати, отмечу, что ГРП также используется в иной добывающей промышленности. К примеру, при добыче угля гидроразрыв применяют для отбора скопившегося в угольных пластах метана.

— А теперь, пожалуй, главный вопрос — об экологической безопасности ГРП. Готовясь к интервью, я видел достаточно много высказываний о том, что технология оказывает неоднозначное влияние как на природу, так и на человека.

— В любой сфере человеческой деятельности, в том числе – и даже особенно – промышленности, есть свои мифы. Один из мифов нашей отрасли связан с опасностью ГРП. Отчасти он возник из-за низкой информированности людей, отчасти – из-за ошибок, которые были допущены в некоторых странах при внедрении технологии. Например, в США с помощью ГРП вскрывали пласты газа на глубине в 400 метров при том, что водоносные пласты лежали на глубине 100–200 метров.

В ХМАО продуктивные нефтегазоносные пласты залегают на глубине свыше 2 000 метров. Водоносный горизонт находится не глубже 200 метров. При этом между ними расположены всевозможные породы и глины, которые дополнительно экранируют всякое влияние глубоких горизонтов. Высота трещин ГРП – 50 метров, длина – 150, и они всегда заполнены керамическими гранулами, которые не дают им сомкнуться под колоссальным подземным давлением. Это исключает и любую возможность обрушения пород. Поэтому не существует даже теоретической возможности создать в пласте трещину, которая с глубины в несколько километров дотянется до пласта, лежащего на горизонте 200 метров. Кроме того, в России приняты строжайшие законодательные требования к строительству скважин. Например, на каждой скважине проводится цементаж, полностью заполняется цементом пространство между породой и эксплуатационной колонной и таким образом создается дополнительный барьер.

— Второй аспект — видимо, реагенты?

— Да, есть мнение, что при ГРП в скважину закачивают такую химию, одного вдоха которой достаточно для отравления организма. Это вовсе не так — жидкость для разрыва создается на основе воды. Сегодня мы используем так называемый гель для ГРП, включающий пресную воду, в которую добавляют растительное вещество — гуаровую камедь. Думаю, многие с ней знакомы достаточно близко — это пищевая добавка Е412.

— В йогурте используется.

— Да, и не только, в целом применяется как загуститель в пищевой, косметической и нефтяной промышленности. Производится из бобового растения гуар, растущего в Индии и Пакистане. Плоды собирают, измельчают в порошок. При ГРП добавляется 3-4 кг камеди на 1 000 литров воды, исключительно для ее загущения. С помощью этого геля мы создаем трещину, после чего в нее закачивается пропант.

В небольших количествах, примерно 1-2 литра на 1 000 литров воды, используются различные стабилизаторы глин, вещества на основе солей калия, не дающие глине разбухать, поверхностно-активные вещества и деэмульгаторы. Еще один компонент — брейкер. Его добавляем около литра на 1 000 литров воды. Он разрушает гель, переводя его в жидкое состояние. После этого всю эту жидкость мы выкачиваем из скважины обратно.

Все эти реагенты имеют сертификаты промышленной безопасности и не несут какой-либо опасности ни для человека, ни для природы.

— Тем не менее ГРП все же законодательно запрещен в ряде стран мира, в том числе в двух штатах США.

— Именно США сегодня — мировой лидер по производству ГРП. Если говорить про Францию (технология запрещена с 2011 года. — авт.), то там запрет вызван высочайшей плотностью населения и геологической обстановкой в Европе: обеспечивать экологическую безопасность, когда добыча ведется практически вплотную к жилой зоне, на порядок сложнее. В Западной Сибири ситуация намного проще, при этом законодательные барьеры в нефтегазовой сфере у нас все равно жесткие и возводят в приоритет именно безопасность добычи для окружающей среды. Если говорить конкретно про «Газпром нефть», то наша внутренняя программа производственной безопасности устанавливает еще более жесткие барьеры.

— Все-таки про грунтовые воды спрошу еще раз: в наших условиях попадание в них раствора реально?

— Конечно, нет. Ни одна трещина ГРП не сможет дойти с двухкилометровой глубины до 200 метров. Кроме того, наши кустовые площадки отсыпаны песком, обвалованы, и утечки в окружающую среду просто исключены.

— Сталкивался с еще одним мнением: несмотря на возраст технологии и всю ее проработку, даже специалисты по ГРП не слишком хорошо представляют, что именно происходит внутри трещины.

— На сегодня проведены десятки, если не сотни исследований — сейсмических, геофизических, — которые позволяют рассчитать развитие трещины при ГРП: высоту, длину, распространение. Кроме того, у нас есть собственные программные комплексы, симуляторы ГРП, которые строятся искусственным интеллектом на математической основе с использованием Big Data. Там создается 3D-модель развития трещины. Научно-техническим центром «Газпром нефти» в консорциуме с МФТИ, Сколтехом, Санкт-Петербургским политехническим университетом и Институтом гидродинамики разработан проект «КиберГРП». Симулятор гидроразрыва пласта в буквальном смысле позволяет нам создавать дизайн трещин. Программа моделирует процессы образования трещин гидроразрыва пласта и определяет лучшие варианты проведения геологических операций.

— Технология ГРП уже окончательно сформирована или ей все же есть куда расти?

— Внутри компании сейчас ведется несколько технологических проектов, которые имеют общеотраслевое значение. Один из них — создание отечественного гелеобразующего агента на основе гуаровой камеди. Запущены НИОКР по селекции российского гуара: выводим сорта, которые росли бы в нашем климате. Конечно, не в Западной Сибири, но в Крыму, Краснодарском крае, Волгоградской и Астраханской областях это вполне возможно.

Еще один проект — дизайн химических реагентов и альтернативных источников для жидкости ГРП. Мы совместно с производителями химреагентов повышаем эффективность и экологичность всего процесса ГРП, ищем новые компоненты, новые рецептуры. Для нас это будет и экологическим, и технологическим прорывом. Мы видим, что при своей безопасности технология ГРП значительно увеличивает коэффициент извлечения нефти из пласта, дает вторую жизнь зрелым месторождениям и помогает в добыче «трудных» запасов. Это важно не только для отрасли, так как связано с сохранением существующих рабочих мест и созданием новых, дополнительными поступлениями в бюджет и в конечном счете – ростом экономики регионов и страны в целом.

Отметим, в недавней публикации «Агентства нефтегазовой информации» применение ГРП в нефтедобывающей промышленности прокомментировал Станислав Кузьменков, доктор геолого-минералогических наук, заслуженный геолог РФ, профессор института нефти и газа Югорского государственного университета.

Как отмечает эксперт, технология гидроразрыва пласта не несет какой-либо опасности для природной среды ХМАО и Западной Сибири в целом — как ввиду глубины залегания нефтеносных пластов, так и по причине того, что экологическая безопасность возведена в приоритет и законодательством РФ, и самим ТЭКом.

«В Югре экологический аспект является основным при планировании ГРП. Округу повезло в том смысле, что объекты, на которых проводятся гидроразрывы, залегают на достаточных глубинах — от 1500-2300 метров в Шаимском нефтегазоносном районе до 2500-2800 метров и глубже на месторождениях Среднего Приобья. Причем расположены они под мощными (толщиной от 50 до 150-200 метров) аргиллитовыми и глинистыми пластами, которые зачастую играют роль флюидоупора между высокоагрессивными сеноманскими водами и горизонтами питьевого водоснабжения. Более того, перед геологической службой любой нефтяной компании ставятся жесткие требования: трещины, которые образуются при ГРП, должны «затухать» в зоне развития самого эксплуатируемого объекта. Таким образом, применение ГРП в Югре приносит значительный экономический эффект, а воздействие на экологию примерно такое же, как при строительстве обычной эксплуатационной скважины», — отмечает Кузьменков в интервью агентству.

С полным текстом интервью можно ознакомиться по ссылке.