Баженовская свита что это такое
Баженовская свита что это такое
Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете
Добавить в закладки
Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете
Добавить в закладки
Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете
Добавить в закладки
Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете
Добавить в закладки
Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете
Добавить в закладки
Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете
Добавить в закладки
Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете
Добавить в закладки
Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете
Подпишитесь на нашу рассылку и получайте новости о последних проектах, мероприятиях и материалах ПостНауки
В мезозойском разрезе Западной Сибири резервуары нефти и газа приурочены к терригенным, алевролито-песчаным образованиям. В фациальном отношении это либо базальные слои трансгрессий различного масштаба (главным образом мезоциклов продолжительностью 8-10 млн. лет), либо финально-регрессивные отложения.
В мезозойском разрезе Западной Сибири резервуары нефти и газа приурочены к терригенным, алевролито-песчаным образованиям.
В фациальном отношении это либо базальные слои трансгрессий различного масштаба (главным образом мезоциклов продолжительностью 8-10 млн. лет), либо финально-регрессивные отложения. Самыми емкими коллекторами являются образования второго типа.
С ними связаны наиболее крупные залежи (Говоря о резервуарах и залежах, мы имели в виду уточненные понятия [11].) неокомских толщ, находящиеся в промышленной разработке.
Верхнеюрские битуминозные аргиллиты баженовской свиты составляют исключение. Впервые в мировой практике нефтегазопоисковых работ коллекторами оказались глины и аргиллиты, давно признанные одним из основных региональных экранов (и водоупоров) Западной Сибири.
Мощность баженовских аргиллитов сравнительно невелика и изменяется от 5-10 до 20-40 м.
Все исследователи, изучающие породы баженовской свиты, считают, что коллекторские свойства данного резервуара обусловлены их трещиноватостью.
Макроскопические исследования керна скважин основных районов распространения битуминозных пород (Березовский, Шаимский, Красноленинский, Сургутский, Нижневартовский, Варьеганский, Александровский, Васюганский, Мыльджинский и др.) и анализ опубликованных результатов изучения различных свойств пород баженовской свиты позволяют авторам настоящей статьи высказать существенно иную точку зрения на природу (тип) данных коллекторов и возможный механизм их образования.
Не отрицая определенной роли трещин в формировании коллекторов баженовского резервуара, главное значение в образовании первичного порового пространства, по нашему мнению, принадлежит не им. Они создали вторичное, дополнительное (хотя и важное в ряде случаев) поровое пространство. Во многих образцах, исследованных макро- и микроскопически, вертикальных трещин вообще не наблюдалось. Так, Э.М. Халимов и В.С. Мелик-Пашаев не без некоторого удивления отмечают, что «в более чем 1/3 изученных образцов трещиноватость вообще отсутствует» [12, с. 2]. Из большого числа изученных шлифов отложений баженовской свиты в Салымском районе 45 % не имеют трещин, а в шлифах с трещинами вертикальные трещины не превышают 11 % (там же).
Мы вертикальные трещины в данных образованиях при макроскопических исследованиях наблюдали крайне редко.
Одной из характерных особенностей аргиллитов баженовской свиты во многих районах, как известно, является тонкая (и микро-) плитчатость, слойчатость и листоватость. Нефтенасыщенные образцы таких пород, не содержащих трещин, при вертикальном сдавливании из межплитчатого и особенно тонкослойчатого, листоватого пространства, как правило, выделяют нефть. Все это и ряд других факторов позволяют сделать вывод, что первичным и, видимо, главным является межплитчатое и межслойчато-листоватое пространство аргиллитов баженовского резервуара. Это совершенно новый тип коллектора.
Данное представление о типе коллектора требует и иного подхода к исследованию баженовских аргиллитов. Прежде всего, необходимо ответить на следующие вопросы.
Какова природа, механизм образования межслоевого пространства коллектора?
Почему в одних случаях коллектор образуется, а в других нет?
Только поняв природу коллектора, можно отыскать признаки его картирования, а следовательно, и прогнозирования залежей нефти и газа. Именно это открывает реальный путь к разработке методов оконтуривания залежей и подсчета прогнозных и промышленных запасов УВ в рассматриваемом уникальном резервуаре. Ответы на поставленные вопросы должны дать и объяснения необычным свойствам пород и залежей баженовской свиты. В настоящее время выявлены следующие особенности пород баженовской свиты:
аномальная обогащенность ОВ (до 10 % и более);
сравнительно небольшая мощность при площади распространения, превышающей 1 млн. км2;
тонкоплитчатая, слойчатая и листоватая структура;
аномально высокие значения кажущегося сопротивления, превышающего 500 Ом-м (нередко достигающие 1000 Ом-м);
высокие и аномально высокие значения естественной гамма-активности;
аномально пониженная плотность пород;
пониженная скорость прохождения упругих сейсмических волн через толщу баженовских аргиллитов;
аномально высокие пластовые давления в залежах;
приуроченность скважин с наиболее значительными дебитами нефти к зонам повышенных температур, достигающих 135°С;
низкие пористость и проницаемость коллекторов баженовской свиты;
наличие вертикальных и горизонтальных трещин.
Последнее свойство пород баженовской свиты, несмотря на кажущуюся очевидность, нуждается в серьезном подтверждении и детальном изучении. Особенно в отношении наличия вертикальных трещин. Представление о их широком развитии, обусловленном вертикальными блоковыми движениями вдоль разломов [12] или палеосейсмичностью [6], находится, на наш взгляд, в противоречии с целым рядом других свойств этих пород.
Вне всякого сомнения, горизонтальные перемещения и вызванные ими мозаичные поля неравномерного напряжения наблюдались в истории развития Западно-Сибирского седиментационного бассейна. Уренгойский грабенообразный прогиб-желоб и «оперяющие» его прогибы явно имеют рифтовую (или, точнее, квазирифтовую) природу. В результате растяжения в этой зоне и горизонтальных перемещений в направлении западного и восточного жестских обрамлений образовались по обе стороны желоба цепочки крупных высокоамплитудных поднятий, к которым приурочены уникальные газовые залежи севера Западной Сибири (Уренгойское, Губкинское, Ямбургское, Тазовское, Заполярное и др.). Следует отметить, что роли горизонтальных перемещений в платформенных условиях и создаваемых ими тангенциальных напряжений, их влиянию на нефтегазоносность практически не уделяется никакого внимания.
Справедливо отмечается рядом исследователей положительная роль повышенных температур в образовании плитчато-слойчатой, листоватой структуры, а также генерационного потенциала баженовских аргиллитов.
В условиях, видимо, относительно неглубоководного бассейна, в тех зонах, куда не доносился терригенный материал, формировались тонкодисперсные органогенные образования, способные после стадии уплотнения и литификации, при определенных тектонических напряжениях, к расслоению и превращению в ряде зон и районов из экрана в коллектор.
Очевидно, в комплекс изучения баженовской свиты должны быть включены исследования экспериментальной тектоники и моделирования процессов расслоения и трещинообразования в породах данного конкретного типа.
Высказанная выше точка зрения на природу и тип коллектора, механизм его формирования позволяет, как нам кажется, дать более полное объяснение перечисленным выше особенностям пород баженовской свиты и их нефтеносности, детальному анализу которых будут посвящены специальные работы авторов.
Осознавая важность поиска залежей нефти в баженовском резервуаре, многие ученые и целые коллективы (ЗапСибНИГНИ, СНИИГГиМС, ИГиРГИ, ИГиГ СО АН СССР и др.) занимаются исследованием аргиллитов баженовской свиты. С целью ускорения решения важной в научном и практическом отношении проблемы оценки перспектив нефтегазоносности пород баженовской свиты необходимо скоординировать все исследования в рамках программы «Сибирь» (подпрограмма «Нефть и газ Западной Сибири») и на данном этапе «поиска» не отбрасывать никакие из идей и представлений о природе и механизме образования коллекторов и резервуаров баженовской свиты, какими бы «сумасшедшими» они не казались на первый взгляд.
Автор: А.А. ТРОФИМУК, Ю.Н. КАРОГОДИН (ИГиГ СО АН СССР)
Выбор модели
Изучение и разработка нетрадиционных запасов углеводородов, в первую очередь баженовской свиты, — одна из важнейших задач российской нефтяной отрасли. Решение ее нетривиально — для успеха требуется не только овладеть инновационными технологиями разведки и добычи, но и выработать научно и практически обоснованную геологическую модель. Как раз на это направлена программа геологоразведочных работ для исследования нетрадиционных запасов «Газпром нефти» на годы
Полвека поиска
История освоения бажена началась не сегодня — еще в 60‑е годы прошлого века при исследовании Салымского месторождения были пробурены первые скважины, вскрывшие баженовскую свиту и давшие промышленные притоки нефти. Но если даже сегодня — во времена «трудной нефти» — бажен только-только приоткрывает свои секреты перед заинтересованными геологами и разработчиками, то в СССР его потенциальные, но труднодоступные запасы оказались ожидаемо невостребованными: им очень быстро нашлась легкая замена углеводородами из более понятных пластов.
Нельзя сказать, что про баженовскую свиту совсем забыли. Долгие годы ее изучали дистанционными методами — сначала с позиций региональной покрышки для залежей нефти нижележащих горизонтов, затем в качестве нефтематеринской породы. В результате накопился огромный объем информации, который, впрочем, так и не позволил создать сколько-нибудь точную геологическую модель.
Представления о бажене значительно расширились за последние 10 лет, причем некоторые из теоретических конструкций уже стали подтверждаться на практике. По мнению специалистов, такой рывок в познании загадочной свиты стал возможен благодаря включению в комплекс промыслово-геофизических работ керновых исследований. Только «пощупав свиту руками», удалось выстроить несколько дополняющих друг друга гипотез о геологическом строении баженовской свиты и выявить ряд критериев ее нефтегазоносности.
Югра — передовой плацдарм изучения и освоения запасов баженовской свиты
В классическом понимании бажен не обладает свойствами потенциального коллектора. Как объясняют специалисты, у пород баженовской свиты нет понятной с точки зрения классических представлений пористости, пустотного пространства, которое могла бы заполнять нефть. К тому же имеющиеся пустоты слабо связаны между собой, а значит, бажен низкопроницаем и, как результат, должен быть низкопродуктивен. Поэтому долгое время баженовская свита не рассматривалась всерьез как объект для добычи углеводородов. И все же сегодня на бажен возлагаются большие надежды. Для его освоения есть все необходимое: проверенные технологии строительства скважин, интерес государства, проявившийся в льготировании добычи нефти из бажена, что повышает рентабельность проектов. И наконец, появление геологических моделей, позволяющих описать природу коллектора, а значит, сделать прогноз продуктивности баженовской свиты.
Баженовская свита
Баженовская свита и ее аналоги распространены практически по всей Западной Сибири на площади, превышающей 1 млн кв. км. Наиболее перспективной считается центральная часть Западно-Сибирской плиты площадью около 180 тыс. кв. км, включающая территории Салымского, часть Сургутского и Красноленинского районов. Общее название сланцевых пород она получила из-за слоистого строения и наличия в составе ряда характерных минералов. Несмотря на популярность названия, геологи отмечают, что оно слишком обобщенно и далеко не всегда соответствует действительности. Основные породообразующие компоненты баженовского горизонта — это глинистые минералы, карбонаты, кремнезем и органическое вещество (кероген и битумоиды). В качестве примесей присутствует пирит и глауконит.
Модельный ряд
Первая модель основана на том факте, что часть пород, залегающих в баженовской свите, обладает нефтематеринскими свойствами. Это значит, что нефть здесь могла родиться, а затем мигрировать в более высокие или низкие отложения или остаться закупоренной в свите. Последний случай и представляет интерес с точки зрения добычи. Потенциально продуктивные участки характеризуются определенными свойствами: аномально высокими температурами и пластовым давлением, гравиметрической аномалией*, повышенной зрелостью керогена. Отсюда и название модели — теория зрелости. В чистом виде нефтематеринские породы низкопроницаемы, и добыча нефти из них — отдельная сложнейшая задача. Тем не менее теория зрелости достаточно успешно применяется к сланцевым залежам на Западе. На месторождениях «Газпром нефти» ей ближе всего соответствуют участки баженовской свиты на Верхнем Салыме.
Схематический геологический разрез Пальяновской площади
Однако, как показал опыт, одна лишь зрелость или незрелость пород не может быть решающим фактором продуктивности. Так, например, на Пальяновском участке Красноленинского месторождения — другом «сланцевом проекте» компании — бажен не отличается высокой зрелостью (нет аномально высоких температур и пластового давления), тем не менее нефть здесь получить удалось. На вопрос «Откуда?» специалистам, возможно, поможет ответить вторая модель — теория трещиноватости. Она подразумевает, что в качестве коллекторов выступают трещины, некогда служившие проводниками миграции углеводородов на бажен из ниже- или вышележащих пластов. Трещины характерны для наиболее карбонатизированных пород бажена. Эти породы образуют пропластки с повышенными фильтрационными и емкостными свойствами (ФЕС). В силу своей природной хрупкости карбонаты наиболее сильно подвержены образованию трещин при воздействии различных тектонических нагрузок, поэтому именно трещиноватость выступает в качестве признака потенциальной продуктивности. Впрочем, с поиском и разработкой таких участков тоже все непросто: породообразующий состав пропластков, а значит, и их ФЕС очень разнообразен. Чтобы предсказать их местоположение на достаточно больших площадях, необходимо произвести палеотектоническую реконструкцию — понять когда, в каком направлении и какие силы воздействовали на каждый участок горной породы.
И наконец, еще одна распространенная в научных кругах модель — гибридная, объединяющая в себе две предыдущие. Принято считать, что в этом случае углеводороды созрели непосредственно в наиболее богатых органикой пропластках баженовской свиты, при этом коллекторами и проводниками для них могут быть карбонатизированные породы с повышенной трещиноватостью. Считается, что именно эта геолого-физическая модель в большей степени соответствует известному американскому сланцевому месторождению Баккен. Среди проектов «Газпром нефти» она может быть характерна для участков баженовской свиты на Приобском месторождении.
«Гипотез несколько, но в какой мере они отражают действительность и можно ли создать единую универсальную модель, пока не ясно, — констатировал Владислав Жуков. — Мы, исследуя баженовский горизонт, не останавливаемся на уже известных моделях, дополняя и уточняя их в процессе опытно-промышленных работ».
Нетрадиционная стратегия
Для «Газпром нефти» этот год ознаменовался утверждением стратегии развития ресурсной базы нетрадиционных запасов углеводородов. К 2025 году эта категория должна дать порядка 400 млн тонн подготовленных к разработке извлекаемых запасов нефти. При этом сама добыча на бажене должна достигнуть отметки в 2,5 млн тонн в год. Стратегия предусматривает возможный органический и неорганический рост для компании: как за счет уже имеющихся месторождений, так и за счет приобретения новых лицензионных участков. В связи с этим в программе реализации стратегии рассмотрены три опции: «бажен-дополнение», «бажен-основа» и «бажен-потенциал». В первом случае рассматривается разработка баженовской свиты как дополнительная опция при добыче на рентабельных месторождениях с развитой инфраструктурой, принадлежащих компании. В качестве главного драйвера проекта «бажен-основа» может выступить на месторождениях «Газпром нефти», в настоящее время не разрабатываемых в силу низкой экономической эффективности добычи традиционных запасов. Здесь налоговые льготы для трудноизвлекаемых запасов позволят создать дополнительную ценность тонны добытой нефти с бажена и, соответственно, повысить рентабельность всего участка. Нераспределенный фонд лицензионных участков на территории ХМАО и ЯНАО интересен при реализации опции «бажен-потенциал». Объектами за периметром компании сейчас занимается специально образованное дочернее предприятие «Ханты-Мансийский нефтегазовый союз» (ХМНС). В его задачи входит поиск, покупка и изучение перспективных участков.
В помощь ХМНС в рамках «Газпром нефти» был создан Центр компетенций — мультидисциплинарная проектная команда из сотрудников НТЦ, проектного офиса «Бажен» и дирекции по геологоразведочным работам и развитию ресурсной базы корпоративного центра. В команду вошли специалисты по сейсмике, геологии, петрофизике, геохимии, разработке месторождений и технологиям добычи. Значительная работа, проделанная Центром компетенций в этом году, вылилась в построение карты комплексных геологических рисков разработки баженовской свиты на территории Ханты-Мансийского автономного округа.
«Мы разработали свою гипотезу строения бажена и критерии перспективности отложений, взяв за основу гибридную модель, — рассказал Владислав Жуков. — Глубокое понимание разреза бажена стало возможным благодаря исследованиям керна и проведению расширенного комплекса геофизических исследований скважин на опытном участке Пальяновской площади». Построенная карта рисков позволила ранжировать большую часть ХМАО и ЯНАО по привлекательности разработки, выделить наиболее перспективные зоны. В дальнейшем именно она ляжет в основу процесса наращивания ресурсной базы компании. Однако теория должна быть подтверждена на практике. Сделать это в первую очередь предполагается в рамках опции «бажен-дополнение», то есть на рентабельных месторождениях «Газпром нефти» с высокой экономической эффективностью.
Общая стратегия развития ресурсной базы «Газпром нефти» предполагает широкий спектр геологоразведочных работ на самых разных активах. Речь идет и о зарубежных проектах компании, и об интересах на арктическом шельфе России. Тем не менее у нас есть четкое понимание, что именно разработка трудноизвлекаемых запасов — ключевая задача для увеличения ресурсной базы компании в среднесрочной перспективе. Важно отметить, что это понимание есть и на уровне государства и сегодня реализована программа дополнительного налогового льготирования извлечения ТРИЗов. Первые довольно удачные шаги в реализации этой стратегии мы уже сделали и останавливаться на достигнутом не собираемся, ведь только объединив все имеющиеся технологии и применив их к наилучшему пониманию геологического строения залежи, можно уверенно лидировать в области трудноизвлекаемых запасов.
За последние несколько лет «Газпром нефть» значительно продвинулась в изучении бажено-абалакского комплекса. На всех опытных участках компании была проделана огромная работа и получены значимые результаты. Помимо этого, в рамках ХМНС мы определили перечень свободных лицензионных участков, которые могли бы быть нам интересны для разработки. Три участка, расположенные на территории ХМАО, уже получены нами в пользование. Продолжается работа по получению доступа к другим участкам, перспективным с точки зрения разведки и разработки запасов сланцевой нефти.
Также на ближайшее время есть несколько задач на месторождениях «Газпром нефти». На Пальяновской площади — выбор базовой технологии разработки, на Приобском месторождении — бурение четырех наклонно-направленных скважин для подтверждения выработанной геологической гипотезы и наличия подвижного углеводорода. Если смотреть шире, то главной задачей остается подробное изучение бажена, которое в перспективе поможет компании реализовать стратегию развития ресурсной базы и выйти на запланированные объемы добычи.
На изучение бажено-абалакской свиты на участках с традиционными коллекторами нацелена разрабатываемая в НТЦ программа геологоразведочных и опытно-промышленных работ для исследования нетрадиционных запасов компании на Программа формируется специалистами Центра компетенций и подразумевает плотное сотрудничество с дочерними предприятиями, ведущими добычу на месторождениях, включающих в себя залежи баженовской свиты. В частности, дополнительные исследования бажено-абалакского комплекса в рамках программы будут реализовываться «Газпромнефть-Хантосом». Это дочернее предприятие занимается баженом с 2013 года. «Вовлечение в разработку трудно-извлекаемых и нетрадиционных запасов нефти, в том числе ресурсов бажено-абалакского комплекса, — потенциальный источник дополнительной добычи на предприятии в период с 2015 по 2020 год», — подчеркивает главный геолог «Газпромнефть-Хантоса» Михаил Черевко. К настоящему времени на обоих сланцевых проектах предприятия — Пальяне и Приобке — уже достигнуты определенные результаты. Так на Пальяновской площади начато бурение первой горизонтальной скважины на баженовский пласт. А на Южно-Приобском месторождении, где только весной этого года была получена лицензия на изучение глубоких горизонтов, уже проведен анализ имеющихся геофизических данных, специализированные исследования керна, повторная интерпретация данных сейсморазведки 3D.
«Сегодня компания придает огромное значение изучению и вовлечению в разработку нетрадиционных запасов. Сотрудничество с „дочками“ и дополнительные исследования бажена на уже имеющихся скважинах позволят нам экономически эффективно решать поставленные задачи, работая на перспективу», — резюмировал Владислав Жуков.
Эксперты единодушны — трудноизвлекаемые запасы требуют глубоких научных исследований. Только так можно подобрать результативные технологии добычи и вплотную подобраться к гигантским запасам нефти баженовской свиты. Понимание этого факта отражено в задачах, которые ставят перед собой специалисты «Газпром нефти», — построить достоверную геологическую модель баженовской свиты и выработать рациональную и бережную систему разработки запасов одного из самых перспективных российских углеводородных ресурсов.
* Гравиме́трия (от лат. gravis — «тяжелый» и греч. μετρέω — «меряю»; геодезическая гравиметрия, гравитационное зондирование) — геофизический и геодезический метод, заключающийся в измерении поля силы тяжести
Баженовская коалиция
Освоение ресурсов баженовской свиты — одна из стратегических задач по развитию ресурсной базы «Газпром нефти». Однако бажен — крепкий орешек, и расколоть его в одиночку не так-то просто. Именно поэтому компания привлекает партнеров и все более активно участвует в совместных проектах по созданию новых технологий для разработки нетрадиционных ресурсов
Баженовская свита и другие виды нетрадиционных ресурсов (на территории России к ним также относят, например, доманиковую и хадумскую свиты), без сомнения, входят в ряд трудноизвлекаемых (ТРИЗ): экономически эффективная добыча нефти из этих геологических формаций пока затруднена. Однако есть у них и существенные отличия от традиционных трудноизвлекаемых запасов, без учета которых существенно продвинуться в их разработке вряд ли возможно.
Так, по словам генерального директора Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых Игоря Шпурова, обычные ТРИЗы, к которым относятся низкопроницаемые коллекторы, высоковязкие нефти, выработанные месторождения, а также подгазовые залежи, описываются традиционными терминами гидрогазодинамики и нефтегазопромысловой геологии. Что же касается сланцевых и подобных им формаций, в них не существует коллектора в привычном понимании, а основные законы подземной гидрогазодинамики не действуют. Это существенно осложняет создание геологических и гидродинамических моделей месторождений.
Задачи при разработке нетрадиционных ресурсов также иные: если в традиционной нефтепромысловой геологии ищут «хороший» коллектор, то для бажена и других нетрадиционных нефтенасыщенных пород речь идет скорее о создании искусственного коллектора. Нет пока и эффективных технологий для геологического моделирования и извлечения подобных запасов. Мало того, у специалистов нет даже единого мнения, как искать перспективные с точки зрения нефтедобычи участки в бажене и как правильно подсчитать геологические и извлекаемые запасы углеводородов.
Баженовская свита
Геологическая формация, в которой заключены огромные нефтяные ресурсы. Ее площадь составляет более 1 млн км 2 при средней толщине в 30–40 метров. Свита расположена на территории Западной Сибири и залегает на глубинах 2–3 тыс. метров. По оценкам геологов, содержащиеся в ней ресурсы нефти могут достигать от 100 до 170 млрд тонн. Однако они относятся к категории нетрадиционных из-за особенностей своего происхождения и залегания. Часто баженовский горизонт сравнивают со сланцевыми нефтеносными формациями США. В настоящее время из баженовской свиты в России добывается менее 1 млн тонн нефти в год.
Новые горизонты
Зачем же заниматься баженом, если это так сложно? Тем более кроме бажена у российских нефтяников пока еще есть достаточно других возможностей для развития: повышение рентабельности западносибирских месторождений традиционной нефти, освоение Восточной Сибири, севера Ямала, шельфовые проекты, наконец.
Во-первых, баженовская свита — это действительно огромные ресурсы углеводородов, ведь она простирается по всей территории Западной Сибири. Во-вторых, подобрав ключ к этим ресурсам, можно дать вторую жизнь тем активам, добыча на которых падает: задействовать уже существующую инфраструктуру, сохранить старые и создавать новые рабочие места в традиционных регионах нефтедобычи вместо того, чтобы осваивать новые территории.
Впрочем, никто не говорит о том, что этот путь будет простым. Американцам потребовалось пробурить тысячи скважин, прежде чем правильный подход к сланцевой нефти был найден. В российских условиях возможностей для такого количества проб и ошибок нет, но даже при тщательной теоретической и экспериментальной подготовке на то, чтобы проверить все гипотезы и поэтапно приблизиться к нужному решению — оптимальному набору технологий для разработки баженовской свиты, — потребуется пробурить около 120 скважин, считают в «Газпром нефти». При этом для того, чтобы двигаться вперед не наугад, необходима серьезная научно-исследовательская работа. Пример такой работы — деятельность консорциума по исследованию баженовской свиты, объединившего усилия крупнейших российских вузов и бизнеса.
Ценный керн
Основной источник информации о породе — керн, который извлекается из скважин в процессе специального колонкового бурения. Керн представляет собой цилиндрические столбики породы. В процессе работы консорциума по исследованию баженовской свиты было изучено более 330 метров таких образцов, полученных из скважин на активах «Газпром нефти» в Западной Сибири.
Особенности нетрадиционных запасов заставляют сегодня искать как новые методы исследования керна, так и новые подходы к его извлечению и транспортировке. Так как бажен — очень низкопроницаемая порода, а содержащийся в нем флюид находится в пласте под большим давлением, если не принять специальных мер, образец может просто разорвать при подъеме на поверхность. Кроме того, бажен очень чувствителен к различным воздействиям и меняющимся условиям среды. Для того чтобы керн попадал в лабораторию в целости и сохранности, в «Газпром нефти» разработали специальную методику его отбора и транспортировки. Подъем керна на поверхность производится постепенно. Чтобы минимизировать воздействие технологических жидкостей и чтобы керн не замерзал и не перегревался при перевозке, используют изолирующий гель, а сами столбики породы упаковывают в специальные пластиковые тубы.
Общая стратегия исследования керна баженовских отложений состоит в том, чтобы из каждой точки отбора получить максимальное количество образцов, а значит, и максимум информации. Это важно в первую очередь из-за сильной изменчивости бажена: сопоставлять результаты, полученные на разных образцах, может быть трудно.
Научный подход
Работы научно-исследовательского проекта «Комплексное исследование залежей баженовской свиты» велись в 2014–2016 годах. Головной исполнитель проекта — Московский физико-технический институт. В состав консорциума также вошли Сколковский институт науки и технологий, МГУ имени М.В. Ломоносова и РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. Научно-технический центр «Газпром нефти» выступал в качестве индустриального партнера проекта: обеспечивал финансовую и экспертную поддержку, задавал прикладные цели, предоставлял промысловые данные и материалы для исследований, проводил апробацию и внедрение результатов.
Проект стал самым масштабным исследованием баженовского комплекса — по крайней мере, в постсоветский период. Среди полученных результатов — инструменты для региональной оценки перспективных участков баженовской свиты, рекомендации по применению новых методов разработки этих запасов, а также уникальный IT-комплекс, созданный для оптимизации технологии многостадийного гидроразрыва пласта в условиях нетрадиционных запасов. Всего участниками консорциума было проведено более 20 тыс. лабораторных измерений и экспериментов, зарегистрировано 9 объектов интеллектуальной собственности, вышло более 60 публикаций (в том числе 36 статей в базе научных изданий Scopus).
Первостепенной задачей стало создание инструментов оценки перспективности участков баженовской свиты — инструментов, которые позволили бы повысить точность геологических прогнозов. В ходе этой работы исследователям удалось показать, насколько разнообразны баженовские отложения даже в пределах одного разреза. В основном они представлены кремнистыми, карбонатными, глинистыми и керогеновыми составляющими, однако их соотношение и распределение в структуре породы могут сильно отличаться. В результате были выделены три зоны, различающиеся по вещественному составу, типу пустотного пространства, виду распределения органического вещества, а также по петрофизическим свойствам.
Участие в столь масштабном научно-исследовательском проекте, как комплексное исследование залежей баженовской свиты, стало для нас уникальным опытом. Формат взаимодействия с ведущими вузами при постоянном контакте с индустриальным партнером — Научно-техническим центром «Газпром нефти» — оказался очень плодотворным и эффективным. Среди большого количества научных результатов стоит отметить разработку инновационного программного комплекса, позволяющего моделировать процесс проведения МГРП и выполнять оценку притока к скважине в условиях бажена. Для обоснования математических моделей, описывающих ключевые физические процессы, протекающие в пласте при гидроразрыве и последующей фильтрации флюида, в первую очередь использовались результаты экспериментальных исследований, выполненных консорциумом в рамках проекта. Финальная верификация, позволившая перейти к опытно-промышленной эксплуатации разработанного продукта, была произведена на основе реальных скважинных данных. Такой подход к разработке мог быть реализован только в формате подобного взаимодействия участников.
Отдельная важная задача — оценка ресурсов углеводородов баженовской свиты. Традиционный подход к подсчету запасов основывается на характеристиках пористости, проницаемости и нефтенасыщенности породы. Такой расчет для бажена имеет мало смысла, так как не учитывает, как изменится порода после воздействия многостадийного гидроразрыва пласта (МГРП) и создания в ней искусственного проницаемого коллектора, без чего добыча в принципе невозможна. Одной из задач консорциума было найти способ подсчета, который бы лучше подходил для нетрадиционных запасов. И это удалось: «Мы научились выделять ту долю нефти, которую сможем извлечь из бажена после стимулирования», — говорит ведущий эксперт группы методического сопровождения проектов ГРР Научно-технического центра «Газпром нефти» Алексей Алексеев.
Особое значение для бажена приобретают исследования его тепловых свойств (теплоемкость, теплопроводность и др.). Специалисты установили связь между тепловыми свойствами и прочностными характеристиками породы, в свою очередь определяющими параметры проведения гидроразрыва пласта, отмечает начальник отдела геологии и анализа запасов НТЦ «Газпром нефти» Игорь Карпов. Важно, что изучение тепловых свойств не требует разрушения породы, а значит, позволяет сохранить ценный керн для других опытов. Методика такого неразрушающего экспресс-исследования физических свойств баженовских пород была разработана в рамках проекта.
Еще один подпроект был посвящен разработке инструментов для оптимизации технологии многостадийного гидроразрыва пласта. Сегодня это базовая технология, применяемая для разработки ТРИЗов и бажена. Но если в первом случае она служит для стимулирования естественной проницаемости, то во втором главная задача МГРП — создать искусственный коллектор. Результатом этого направления работы консорциума стал прототип программного комплекса «РОСТ МГРП». IT-решение позволяет смоделировать формирование трещин в пласте, просчитать приток нефти к скважине и подобрать оптимальные параметры проведения гидроразрыва для достижения максимальной накопленной добычи от скважины.
Результаты работы исследовательского консорциума значительно обогатили представления о баженовской свите и возможностях ее разработки. И эти знания уже с успехом применяются на практике: благодаря новым подходам специалистам «Газпром нефти» удалось подтвердить потенциальную продуктивность ранее считавшихся совершенно бесперспективными участков баженовской толщи.
Национальный проект
Очередной важный этап на пути к российской «сланцевой» нефти начался в мае этого года: Министерство энергетики РФ одобрило заявку «Газпром нефти» на освоение баженовского горизонта и присвоило проекту статус национального. Суть проекта состоит в создании на Пальяновской площади Красноленинского месторождения в ХМАО специализированного полигона, где будут испытываться технологии поиска и разработки перспективных нефтегазоносных баженовских отложений. Нацпроект позволит объединить усилия науки, бизнеса и государства в создании рентабельных технологий для освоения бажена. Задача минимум — создать 15 технологий по разным направлениям, таким как поиск, добыча, оборудование и программное обеспечение.
Национальный проект — это особый статус, подчеркивающий важность инициативы для отрасли, даже для всей страны, и наша заявка прошла придирчивую проверку со стороны государственных органов, конкурентов и партнеров. Важно, что все нефтяные компании понимают — вызов, который баженовская свита ставит перед отраслью, невозможно решить в одиночку, надо привлекать все силы. Национальный проект дает возможность такого объединения. Он позволяет сформировать некую венчурную площадку, на которой воедино сведутся текущие наработки всех компаний, научно-исследовательских институтов, где можно провести множество опытов, пройти сложный путь проб и ошибок, и в итоге получить отечественные технологии и оборудование для разработки бажена. Бажен даст новый индустриальный виток развитию отечественной нефтяной отрасли, позволит нашим компаниям не только не уступить своих позиций в эпоху цифровизации мировой нефтегазовой отрасли, но и выйти в лидеры инноваций.
Основные работы по проекту планируется завершить в 2021 году. Суммарные инвестиции составят 8,5 млрд рублей, из которых 7,5 млрд приходятся на долю «Газпром нефти». За этот период будет пробурено более 50 скважин. Впрочем, присоединение к проекту других компаний может изменить баланс инвестиций, уверены в «Газпром нефти». Уже сегодня в числе научных партнеров проекта — участники вышеупомянутого исследовательского консорциума: инжиниринговый центр МФТИ, Сколковский институт науки и технологии, МГУ, РГУ им. Губкина, МГТУ им. Баумана. Идут переговоры с производителями оборудования, сервисными компаниями, а также ВИНК, заинтересованными в присоединении к проекту.
2022–2025 годы станут периодом промышленного внедрения технологий и их тиражирования на внутренний и внешний рынки. Работы на Пальяновском полигоне при этом также продолжатся: до 2027 года «Газпром нефть» намеревается пробурить здесь еще 50 скважин с гидроразрывом пласта. Всего за ближайшие 10 лет на этом месторождении из баженовской свиты планируется добыть около 7,5 млн тонн нефти.
Планируется что в результате разработки необходимых технологий уже к 2025 году объем добычи нефти из баженовской свиты достигнет 10 млн тонн в год, из них четверть будет приходиться на долю «Газпром нефти», считают в компании. Налоговые поступления и экспортные пошлины от этих проектов составят 30 млрд рублей, а объем производства бурового оборудования достигнет 55 млрд рублей.
Альтернативные технологии
Один из проектов научного консорциума по изучению баженовской свиты был направлен на изучение альтернативных методов разработки бажена. Речь идет в первую очередь о тепловом воздействии на пласт. Так, к примеру, закачка воздуха высокого давления позволяет инициировать и поддерживать внутрипластовое горение нефти. Нефть в результате вытесняется к добывающим скважинам, а давление и температура пласта повышаются. Проведенный лабораторный эксперимент по оценке потенциала этого метода показал, что помимо интенсификации вытеснения нефти под воздействием высокой температуры в породах баженовской свиты происходит преобразование твердого органического вещества (керогена) в жидкие и газообразные углеводороды. По сути, дополнительные объемы нефти и газа синтезируются прямо в пласте. Одновременно меняются и характеристики самой породы — ее пористость и проницаемость возрастают.