АЛЕКСАНДР ХУРШУДОВ: Перспективы "сланцевой нефти" так же призрачны, как и сланцевого газа
- 01-20-2014
Нефтематеринские породы (аргиллиты, плотные глины и сланцы) почти всегда залегают поблизости и действительно содержат немало нефти. Это «молодая» нефть, процесс ее образования еще не полностью закончился, поэтому вместе с ней в пластах содержатся остатки органического вещества (керогена). Но в тонких порах нефть прочно связана с породой силами смачивания, фильтроваться она не способна; подтверждением этого служит простой факт, что за многие миллионы лет нефть не мигрировала их них и не была замещена водой. Лишь на отдельных площадях наиболее крепкие камнеподобные сланцы в результате тектонических подвижек приобрели достаточную трещиноватость; в них содержится подвижная нефть, которая в небольших объемах и добывается в США.
американское государственное агентство EIA оценило мировые запасы нефти в низкопроницаемых пластах в 47 млрд. тонн. Однако доказанные (экономически выгодные) запасы то же самое EIA определяет всего лишь в 445 млн.т, это 0,2% запасов планеты. Остальное – прогнозные оценки, потому что рентабельность их разработки пока не подтверждена ни расчетами, ни практикой. Добыча нефти из этих пластов в больших объемах ведется на трех месторождениях; в прошлом году она составила 88 млн.т. Это 2,1 % мировой добычи. Кратко о ситуации на каждом месторождении.
1. МЕСТОРОЖДЕНИЕ БАККЕН
Крупнейшее месторождение трудноизвлекаемой нефти Bakken Shale расположено в США и Канаде. Общая площадь (520 тыс. км2) почти равна площади ХМАО или Франции. Схематичный разрез продуктивных отложений девона-карбона
Рис.1. Схематичный разрез формации Баккен
Пласты залегают на глубинах 2400-3400 м. Продуктивный средний Баккен толщиной 10-40 м представлен плотными песчаниками с прослоями доломитов и алевролитов. Сверху и снизу он ограничен сланцами толщиной 15-25 м. Баккена 5%, проницаемость 0,04-1 мД. Ниже залегает также продуктивный пласт Три Фокс с несколько худшими свойствами. Оба пласта характеризуются аномально высокими пластовыми давлениями (до 450 ат). Доказанные запасы нефти идеальные условия для использования технологии многократного гидроразрыва пласта в скважинах с горизонтальным окончанием. Обычная практика состоит в том, что в горизонтальной части ствола длиной до 2 км проводится до 25 операций разрыва. Важным усовершенствованием является и то, что гидроразрывы здесь стали проводить в открытом стволе, до спуска обсадной колонны. Наличие сверху и снизу более пластичных сланцев гарантирует от притока посторонних вод, поскольку трещины разрыва в сланцах быстро «затекают» под действием горного давления. В целом на скважину используется до 1000 т специально осмоленного или обычного песка и до 15 тыс. тонн воды. Хорошее представление о расположении забоев скважин дает рис. 2.
Рис. 2. Карта участка месторождения Баккен с расположением забоев пробуренных скважин
Основной объем добычи нефти приходится на штат Северная Дакота. Эксплуатация скважин производится НА ИСТОЩЕНИЕ. Другого пути здесь нет: поскольку пласт практически непроницаем, отсутствует возможность вытеснения нефти водой. После многоступенчатого гидроразрыва дебит скважин обычно составляет 50-100 т/сут (в единичных случаях – до 250 т/сут), но в течение первого года он Средний дебит действующих в штате 6784 скважин составляет 18,3 т/сут.
Для США это очень много. Общее количество нефтяных скважин в США превышает 300 тыс., в среднем, каждая из них дает 3,7 т нефти в сутки. Для сравнения: средний дебит скважин богатейшего Ванкорского месторождения – 500 т/сут. В Ираке на небольших по площади месторождениях продуктивность скважин достигает 1,5 тыс. т/сут.
При эксплуатации скважин на истощение пластовое давление резко снижается, и в пласте начинается выделение попутного газа. Это очень опасный процесс, потому что газ блокирует доступ нефти к забою. В результате растет газовый фактор и, в конечном счете, скважина переходит на чистый газ с небольшим количеством нефти и конденсата. Имеются что процесс разгазирования нефти в пласте уже начался в половине скважин. Но в масштабах месторождения он пока существенно не проявляется.
Экономика добычи предельно проста. Строительство скважины вместе с бонусом землевладельцу обходится в $6-7 млн. С каждой добытой тонны нефти при нынешних ценах $95 за баррель производитель получает $400. Остальное уходит на оплату налогов, текущих затрат и транспорта. Чтобы скважина хотя бы окупила капитальные вложения, из нее надо добыть 16 тыс. т нефти.
Прочие затраты минимизируются самым безжалостным образом. Мощности газопроводов не хватает, поэтому только по официальным данным на Баккене сжигается 30 % добываемого попутного газа. Нефтепроводы не строятся (некогда!), 90% нефти перевозится автотранспортом и далее по железной дороге. Нефть развозится поездами по всей стране и в Канаду недостаточно подготовленной, с недопустимо высоким содержанием летучих фракций; есть серьезные основания , что именно это привело к взрыву состава с баккенской нефтью в г. Лас-Вегантик (Квебек, Канада), унес жизни 47 человек.
Тем не менее, накопленная добыча месторождения Баккен в Северной Дакоте на 01.01.14 составила внушительную цифру 106 млн. т, что соответствует 15,6 тыс. т на каждую скважину. Следует отметить, что бурение сейчас идет в самой продуктивной части пласта площадью 7,5 тыс. км толщиной 25-40 м, в зоне тектонических разломов, где породы наиболее трещиноваты. За пределами таких зон притоки нефти . Скважины с начальным дебитом менее 50 т/сут в нынешних экономических условиях убыточны.
Значительно скромнее успехи в Канаде. В 2011 г. из канадской части формации Баккен в провинциях Саскачеван и Манитоба добывалось 12,7 тыс. т нефти в сутки, что соответствует среднему дебиту 5,2 т/сут. В 2012 г. в Саскачеване пробурено 2400 скважин, однако добыча лишь на 5,5 тыс.т/сут, что соответствует приросту 2,3 т/сут на скважину. Почти 60 % добычи новых скважин ушло на компенсацию падения в старом фонде.
В целом, я ожидаю рост добычи на месторождении Баккен в течение 2-3 лет, который затем сменится крутым падением. Накопленная добыча нефти в течение 6-7 лет достигнет 300 млн. т, а в последующие годы будет колебаться на уровне 5-7 млн. т/год.
2. МЕСТОРОЖДЕНИЕ ИГЛ ФОРД
Крупное месторождение Eagle Ford общей площадью 51,2 тыс. кв. км расположено на юго-западе Техаса. Продуктивный пласт нижнего мела залегает на глубинах 1200-4200 м. Наиболее глубокая его часть содержит сухой газ, менее погруженная – газ с конденсатом и нефть. Площадь нефтяной части 9,2 тыс. кв. км, толщина пласта 30-85 м.
Это трещиноватый карбонатный пласт. В составе пород 50-70 % составляют известняки и доломиты, остальное – глинистые силикаты и органическое вещество. «Этот «сланец» более карбонат, чем сланец - . – Но слово «сланцевый» сейчас - самая горячая тема дня».
оценены EIA в 171 млн. т нефти, 239 млрд. м3 газа. На 01.01.2014 добыто 66 млн. т нефти и газового конденсата, 82,6 млрд. м3 газа. Начальные дебиты скважин достигают
. Такого в мире еще не было. В позапрошлом году на месторождении работало 266 буровых станков, это 10 % всех буровых установок планеты. Только за прошлый год количество пробуренных скважин выросло более чем в 2 раза, до (рис. 3) и почти так же выросла добыча нефти.
Вместе с тем, на Eagle Ford мы наблюдаем классический пример хищнической и нерациональной разработки залежи. В отличие от Баккена содержание попутного газа здесь достигает 1000 м3 на тонну нефти. При форсировании отборов газ выделяется в пласте и трещинах гидроразрыва и блокирует поступление нефти.
Мне приходилось видеть десятки подобных примеров. В частности, именно так в конце 80-х годов была похоронена юрская залежь Ваньеганского месторождения. Более 40 скважин перешли на газ и были ликвидированы после двух лет форсированной эксплуатации с недопустимым снижением пластовых давлений. Знаю и другие подобные случаи в Западной Сибири, Коми, Дагестане, Индии.
Именно поэтому дебит скважин Eagle Ford снижается намного быстрее, чем мог бы. Это уже обеспокоило EIA, которое в декабре : снижение добычи в ранее пробуренных скважинах достигло 10% в месяц. Пока новые скважины прибавляют 120 тыс. барр./сут, старые теряют 91 барр./сут. Оно и понятно: весь нынешний фонд скважин пробурен в зоне тектонических разломов и большой толщины пласта. Здесь выше трещиноватость и дебиты скважин. Но таких лакомых кусков осталось уже мало: при наличии 5504 разрешений на бурение количество законченных скважин в последние 8 месяцев снизилось с 376 до 133 шт./мес., и 40 буровых станковЕсть проблема и с реализацией газа, на который в Техасе мало спроса. Ради добычи конденсата и нефти немало газа сжигается. Официальных данных нет, однако желающий может получить представление о количестве факелов из ночного космического снимка (рис. 4).
Падение добычи на Eagle Fort начнется уже нынешним летом. Есть большие сомнения, что вложенные в него $50 млрд. полностью окупятся. Накопленная добыча нефти пока составляет 8,8 тыс. тонн на скважину. Впрочем, любителей погреться на «сланцевом буме» может спасти повышение цен на нефть и газ, которое последует за его завершением.
3. ФОРМАЦИЯ МОНТЕРЕЙ
Месторождение Monterey площадью 4,5 тыс. кв. км находится в штате Калифорния, в прибрежной зоне Тихого океана. Здесь мы имеем дело с самыми настоящими слоистыми хотя в них присутствуют и доломиты, и пылеватые песчаники. Нефть находится в тонких межслойных пространствах, но проницаемость сланца ничтожно мала, менее 1 мД. Глубина залегания миоценового пласта 1800-4500 м, толщина варьирует от 100 до 600 м.
EIA в 2012 г. отнесло Monterey к гигантам с извлекаемыми запасами в 1877 млн.т. Однако, никто еще не доказал, что их можно с выгодой добывать. Полтора десятка малых компаний, работающих на Monterey, от бурения горизонтальных скважин и гидроразрыва пластов (дорого и малоэффективно). К тому же, под давлением местных аграриев власти штата объявили на гидроразрыв мораторий. Текущая добыча нефти составляет ничтожную величину 372 т/сут.
4. ФОРМАЦИЯ ПЕРМИАН БАЗИН
Это огромный старый нефтяной район, занимающий площадь 222 тыс. кв. км в штатах Техас и Нью-Мексико. Нефть здесь добывают с 1926 года, накопленная добыча превышает 3 млрд. т. В многоэтажном разрезе еще сохранились разного возраста, содержащих трудноизвлекаемые запасы. Пласты сложены преимущественно известняками и песчаниками, поэтому не ясно, каким боком они относятся к «сланцевой революции». Низкопроницаемые пласты залегают в интервале глубин 1700-4200 м, пористость 10-12 %, проницаемость 1-30 мД. Суммарная годовая в техасской части района 65 млн. тонн. Утверждается, что 38% из них добывается из низкопроницаемых пластов. Более детальной информации нет.
Вместе с тем, дальнейшее развитие работ на Permian Basin представляет большой интерес для России, в которой подобных залежей полным-полно. Эти пласты проницаемы, поэтому проведение гидроразрывов в них чревато прорывами воды к забоям скважин. Но если эта проблема будет решена, наших запасов реально прибавится.
5. БАЖЕНОВСКАЯ СВИТА
Низкопроницаемые пласты, насыщенные нефтью, широко распространены по всей России, но наибольший объем этих запасов находится в мезозойских залежах Западной Сибири. Здесь такие пласты называют свитами. Баженовская свита верхней юры, например, залегает на глубинах 2400-3100 м по всему региону. Ее подстилает абалакская свита, многие залежи находятся в них совместно. Общая площадь 1,2 млн. кв. км, вдвое больше площади Франции. Выше распространена ачимовская свита нижнего мела, представленная плотными песчаниками с проницаемостью от долей до единиц мД.
Прекрасный геологического строения баженовской свиты выполнен специалистами Сургутнефтегаза. Весьма объективный трудноизвлекаемых запасов, включая баженовскую свиту, сделан Энергетическим центром Московской школы управления СКОЛКОВО. В своих последующих выкладках я буду часто использовать информацию из этих источников.
Баженовская свита представляет собой переслаивание глин, аргиллитов, пылеватых глинистых песчаников и известняков (рис.5) толщиной от 10 до 32 м с пористостью 2-16 % и проницаемостью от 0,001 до десятков мД. Глины и аргиллиты являются нефтематеринскими породами и содержат до 14 % керогена.
Рис. 5. Различные типы пропластков баженовской свиты
(II – кремнисто-глинистый, III – глинисто-кремнистый, VI,VII - карбонатный)
Подвижная нефть здесь находится в небольших по площади линзах песчаников и прослоях известняков, где раскрытость трещин достигает 1 мм, трещинная пористость 0,1-4%. В некоторых уникальных скважинах начальные дебиты нефти достигали 1000 т/сут, но быстро истощались. В 92% скважин притоки были менее 10 т/сут или вовсе отсутствовали.
В таких многослойных пластах бурение горизонтальных скважин не приносит хорошего эффекта. Трудно предугадать расположение отдельных пропластков и пробурить ствол точно в наиболее проницаемой части пласта. А при пересечении глин они будут «затекать» и в ствол, и в трещины разрыва.
В прошлом году EIA извлекаемые запасы баженовской свиты в 10,3 млрд. тонн. Эта оценка вызывает лишь улыбку. Ибо фактически из этого огромного пласта, содержащего в целом 170 млрд. т нефти, за 20 лет добыто чуть более 11 млн. т или 0,006 %. Причем эта нефть получена из самых продуктивных проницаемых участков. На балансе российских компаний запасов баженовской и абалакской свит по категориям АВС1+С2. Но и эти запасы трудно назвать доказанными (экономически эффективными). Текущая добыча сосредоточена преимущественно в Сургутском районе и составляет 500-700 тыс. т/год.
Западная пропаганда, похоже, считает, что в России нефть добывают бурые медведи. Вот придут к ним мировые компании с чудо-технологиями и принесут им «сланцевое счастье». Отнюдь. Гидроразрыв пласта используется в России уже 60 лет, а его массовое применение началось более 20 лет назад. Добрая половина таких операций дает отличный результат. Однако известны и печальные случаи. В частности, 5-7 лет назад был полностью угроблен пласт АВ2 на Самотлорском месторождении, который после гидроразрывов быстро обводнился до 95%.
В скважинах баженовской свиты условия для гидроразрывов неблагопроятны. Даже здесь закончился получением слабого притока (33 т/сут), который угас в первые месяцы. Это не удивительно: для успеха операции необходимо, чтобы толщина проницаемых пород пласта составляла более 10 м, а такие в баженовской свите крайне редки.
Зато в ачимовских плотных песчаниках еще 10 лет назад при однократных, но крупномасштабных гидроразрывах получены . Несмотря на фантастически высокую стоимость операций ($700 тыс. или 25 % от цены самой скважины) почти все они дали прирост дебита 60-90 т/сут и окупили затраты. Следует отметить, что в данном случае наши специалисты не повторили американскую ошибку. Они ограничивали дебит скважин, в результате чего снижение продуктивности в течение года было в 3-4 раза медленнее, чем на месторождении Eagle Ford.
Существуют и чисто технические ограничения для многоступенчатого гидроразрыва пластов в Западной Сибири. Это все же не полупустынный Техас, а тайга и болота. Наши кусты скважин просто не в состоянии разместить на своей территории 40 единиц техники, необходимой для таких операций. Наши грунтово-лежневые дороги приходится часто ремонтировать и без тяжеловозных машин, а при большом их количестве летом они придут в полную негодность. Можно, конечно, проводить операции зимой, но тогда проблемой станет накопление тысяч тонн воды, которая требуется для многоступенчатого гидроразрыва.
6. РЕЗЮМЕ
1. Можно и нужно приветствовать совместные действия российских и зарубежных компаний в их попытках нарастить добычу нефти из трудноизвлекаемых запасов. Реальный потенциал здесь составляет сотни миллионов тонн. Это существенно, особенно, для сибирских предприятий, которые находятся в стадии падения добычи.
2. Однако, «гигантские» перспективы «сланцевой нефти» так же призрачны, как и . Экономически выгодные (доказанные) запасы в мире не превышают 600 млн. тонн и почти все они находятся в США. Потребуется открыть десятки уникальных месторождений, как Баккен, чтобы нефть низкопроницаемых пластов составила хотя бы десятую долю мировой добычи.
3. Потребляя 20 % мировой нефти, США вынуждены использовать свои последние запасы, даже если они находятся на грани экономической эффективности. В ход идет и сланцевая нефть, и нефтяные пески Канады, не за горами начало добычи нефтяных битумов. Но не стоит забывать, что Россия экспортирует почти половину добытой нефти и еще четверть – в виде нефтепродуктов. Поэтому ей нет никакого смысла форсировать добычу трудноизвлекаемой нефти, которая, к тому же, требует освобождения от налогов. Тот, кто громче всех кричит об этом, просто хочет заработать за счет наших потомков.
4. В ближайшие три года добыча «сланцевой нефти» пойдет на спад и бум закончится. Однако до этого нефтяной рынок может сильно лихорадить. Нужно хладнокровно готовиться к временному снижению нефтяных цен, но не следует его сильно опасаться. Ибо первыми от него пострадают злополучные организаторы «сланцевой революции».