Методы увеличения нефтеотдачи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Вопрос энергообеспечения за счет использования альтернативных источников топлива взамен традиционных (нефть, газ, уголь) обсуждается уже не один десяток лет. Однако, по мнению многих специалистов, этот процесс вряд ли завершится в обозримом будущем. В частности, компания BP в своем ежегодном прогнозе развития мировой энергетики до 2030 года скорректировала собственные ожидания в отношении использования биотоплива в сторону понижения. Вследствие этого у меня нет никаких сомнений в том, что при отсутствии важных научных открытий в области альтернативной энергетики потребность мировой экономики в нефти останется на высоком уровне. Исходя из консенсус-прогноза, доля нефти в мировом энергобалансе практически не изменится и к 2030 году составит от 27% до 30% Международное энергетическое агенство, Exxon Mobil, Shell, BP, Организация стран-экспортеров нефти. А на фоне ожидаемого увеличения энергопотребления, средние темпы прироста которого оцениваются на уровне 1,6%, спрос на нефть (без учета газового конденсата) в абсолютном выражении может вырасти с нынешних 88 млн. баррелей/сутки до более чем 100 млн. баррелей/сутки в 2030 году.

При этом ни для кого не является секретом, что эпоха легкоизвлекаемой нефти заканчивается. В настоящее время большинство крупнейших в мире разрабатываемых месторождений выходят на поздние стадии производства, а их остаточные запасы классифицируются как трудноизвлекаемые. Пик новых открытий нефти в мире пришелся на 1970-е годы прошлого столетия, средняя продолжительность перехода нефтяного месторождения в четвертую, последнюю, фазу разработки составляет около 25 лет. Это выводит задачу поиска новых запасов и увеличения нефтеотдачи при их разработке в число приоритетных. Однако в условиях растущей степени геологической изученности процесс открытия месторождения выглядит все более предсказуемым. Не случайно практически все ведущие мировые вертикально интегрированные компании (ВИНК) инвестируют значительные средства в поиск инновационных решений, касающихся уже разведанных и запущенных в разработку запасов. Общие капиталовложения международных нефтяных компаний (МНК) в развитие новых технологий за 2011 год, по нашим оценкам, составили около 5 млрд. долларов США.

Следует отметить, что в настоящее время в мировой нефтедобыче базовым направлением увеличения эффективности использования начальных извлекаемых запасов за счет роста коэффициента извлечения нефти (КИН), который характеризует объем добываемой нефти из имеющейся сырьевой базы месторождения, является развитие и промышленное применение современных интегрированных методов увеличения нефтеотдачи (МУН).

Сейчас в мире насчитывается более сотни различных видов соответствующих технологий, но процесс разработки новых решений продолжает набирать обороты.

При этом на смену первичным и вторичным поколениям методов увеличения нефтеотдачи пришли третичные, которые и стали основным объектом моего исследования.

К таким методам традиционно относят современные технологии по увеличению нефтеотдачи - прежде всего тепловые, газовые, химические и микробиологические - на базе инновационных решений.

1. Обзор практики применения МУН в мире.

В целях увеличения экономической эффективности разработки углеводородного сырья, сокращения прямых капиталовложений, а также создания оптимальных условий для реинвестирования капитала применяются различные способы повышения нефтеотдачи во время всего срока разработки месторождения, который разделен на три основных этапа (график 1).

На первом этапе для добычи нефти по возможности используется естественная энергия месторождения (пластовое давление), в том числе упругая энергия, энергия растворенного газа, законтурных вод, газовой шапки, а также потенциальная энергия гравитационных сил. На практике при разработке месторождений в естественном режиме объем нефтеотдачи варьируется от 5% до 15%

На втором этапе реализуются методы поддержания пластового давления путем закачки воды, которые обеспечивают нефтеотдачу на уровне от 20% до 60%.

На третьем этапе, когда месторождение уже характеризуется высокой степенью обводненности и истощенности, для повышения эффективности разработки применяются методы увеличения нефтеотдачи, которые и являются целевым объектом нашего исследования. Именно эти методы повышают уровень нефтеотдачи пласта на 35-75%.(вторичные) или увеличения (третичные) нефтеотдачи в значительной мере дополняют друг друга. При этом не существует четкого определения того, какие методы следует относить к вторичным, а какие - к третичным. Исходя из этого, разные статистические источники содержат отличающиеся фактические данные по охвату применения современных МУН. Однако с течением времени в профессиональном сообществе сложились определенные традиции, и в настоящее время под современными третичными МУН при всем их многообразии, как правило, понимают следующее:

Вытеснение газом - закачка двуокиси углерода (СО2), азота (воздуха) или газа

Физико-химические методы - закачка химреагентов (например, щелочь, поверхностно активное вещество (ПАВ) или полимер)

Тепловые (термические) методы - закачка пара

Бурение горизонтальных стволов с многостадийным гидроразрывом пласта (МГРП), заключающееся в проведении гидропескоструйной перфорации через насоснокомпрессорные трубы с последующим ГРП за одну операцию

Мировой опыт свидетельствует о возможности увеличения нефтеотдачи за счет применения газовых методов на 5-10%, физико-химических - на 3-8% и тепловых - на 15-20% «Нефтегазовая вертикаль», май 2011 года, «Методы увеличения нефтеотдачи: опыт и перспективы применения».

По нашим оценкам, на тепловые проекты приходится около 50% добычи от МУН во всем мире, на закачку азота и СО2 - 45%, на химические методы - всего 5%. В США наиболее широкое распространение получили газовые и термические МУН.

Что касается применимости этих методов, то существуют многофакторные модели, описывающие поведение месторождения при использовании того или иного метода. Однако в целом их применимость привязана к двум основным критериями: глубине продуктивного пласта и физико-химическим свойствам нефти (прежде всего плотности и вязкости).

Международное энергетическое агентство приводит расширенные критерии применения МУН, к которым относятся глубина, степень извлечения на текущий момент, температура, плотность, проницаемость, тип породы.

Отметим, что наиболее эффективно и успешно третичные МУН используются крупнейшими нефтегазовыми компаниями, которые имеют возможность инвестировать значительные средства в научно-исследовательские работы. Например, компания ExxonMobil в ходе проекта в La Barge, Wyoming недавно расширила мощности (около 7,5 млн. тонн) по сбору СО2, часть которого используется в рамках проекта по повышению нефтеотдачи.

Различные методы увеличения нефтеотдачи также используют такие компании, как Chevron, ConocoPhillips, Occidental Petroleum, Anadarko, Petrobras, Wintershall и TPAO. При этом география применения методов увеличения нефтеотдачи обширна. Помимо Северной Америки, где МУН получили наибольшее распространение, различные технологии используются в Египте, Бразилии, Индонезии, Нидерландах и других странах.

Место России в развитии данного направления нефтедобычи постоянно менялось. Изначально СССР являлся разработчиком многих методов увеличения нефтеотдачи. Еще до 1950-х годов в России повышение эффективности заводнения связывали с изменением схемы размещения скважин, выбором оптимального давления нагнетания, объектов разработки и других способов, которые относятся к вторичным методам.

Уже в 1960-х годах начали изучать способы улучшения вытесняющей способности воды за счет добавки различных активных примесей, таких как ПАВ, углеводородный газ, щелочи, кислоты и т. п.

В конце 1980-х - начале 1990-х годов были проведены работы по тепловому воздействию на пласты Усинского (Тимано-Печора) и Гремихинского (Волга Урал) месторождений, по физико-химическому воздействию - на пласты Ромашкинского (Татарстан) и Самотлорского (Западная Сибирь) месторождений.

На последнем из перечисленных участков также проводились работы по газовому воздействию.

В 1976 году Советом Министров СССР было принято постановление «О мерах по наиболее полному извлечению нефти из недр», которое определяло объемы дополнительной добычи за счет третичных методов.

В начале 1990-х годов в России производство нефти выросло с 6 до 12 млн. тонн в год «Нефтегазовая вертикаль», май 2011 года за счет применения современных на тот момент МУН. При этом общая годовая нефтедобыча в мире за счет МУН составляла около 100 млн. тонн. К тому времени в стране в опытно-промышленных масштабах применялось более 20 методов (130 технологий) на более чем 330 объектах (150 месторождениях) с общим объемом геологических запасов нефти около 5 млрд. тонн, что составляло 75% от запасов, в отношении которых применялись МУН в бывшем СССР.

В новейшей истории России темпы освоения МУН значительно снизились в абсолютном выражении, однако в относительном выражении доля применения продолжала расти.

При этом фундаментальные исследования в данной сфере были практически прекращены. В стране наблюдалась тенденция постоянного снижения коэффициента нефтеотдачи, а доля трудноизвлекаемых запасов по-прежнему увеличивалась.

В США советские наработки были использованы и доведены до уровня промышленных масштабов.

По оценкам Международного энергетического агентства, сегодня порядка 3-3,5% мировой добычи нефти Энергетический обзор World Energy Outlook, Международное энергетическое агентство. отводится на долю проектов по увеличению нефтеотдачи третичными методами.

Годовая добыча за счет применения таких методов в мире оценивается в 120-130 млн. тонн. В том числе в США производство нефти по данным проектам составляет около 40 млн. тонн «Применение методов увеличения нефтеотдачи пластов в России и за рубежом. Опыт и перспективы», «Бурение и нефть», февраль 2011 года. или порядка 30% от всего дополнительного мирового производства, получаемого за счет применения МУН. Это более 10% от всей добычи нефти в США.

Согласно прогнозам Международного энергетического агентства, к 2030 году в рамках проектов с применением современнейших МУН будет добываться около 300 млн. тонн нефти в год. При этом, как ожидается, три четверти этого объема будут извлекаться только в четырех странах, включая США, Саудовскую Аравию, Кувейт и Китай. Для эффективного развития отечественного нефтяного комплекса крайне важно вовлечение российских компаний в этот процесс.

В противном случае Россия рискует отстать от других стран в плане реализации возможностей применения инновационных технологий в отрасли.

альтернативный топливо инновационный нефтеотдача

2. Актуальность и значение применения МУН для нефтяных компаний России

Как отмечалось ранее, эпоха легкоизвлекаемой нефти заканчивается. Доля трудноизвлекаемых запасов на балансе России постоянно растет - на настоящий момент она уже превышает половину при обводненности более 80%.

При этом следует отметить негативную динамику КИН, который в целом по России составляет, по различным оценкам, от 34% до 40% (график 1).

График 1. Динамика трудноизвлекаемых запасов и нефтеотдачи месторождений в России

В Энергетической стратегии России на период до 2030 года отмечается, что нерациональное недропользование, в частности низкий уровень КИН, относится к числу основных проблем развития нефтяного комплекса страны. Среди важнейших задач, которые необходимо решить для достижения стратегических целей, в документе указывается совершенствование технологий добычи нефти, включая внедрение современных методов повышения нефтеотдачи для увеличения коэффициента извлечения нефти.

Стоит отметить определенную взаимосвязь изменения КИН и динамики доли трудноизвлекаемых запасов: совершенствование технологий добычи не обеспечивало необходимого роста эффективности извлечения трудноизвлекаемой нефти. Данный показатель играет значительную роль при оценке запасов сырья: увеличение КИН лишь на 1% при разработке крупных месторождений равноценно открытию новых залежей нескольких средних по запасам месторождений. Например, при увеличении коэффициента нефтеотдачи на 1% на Ромашкинском месторождении, которое истощено на 80%, прирост запасов составит 42 млн. тонн Данные ОАО «Татнефть»..

По данным Министерства энергетики при текущем налогообложении отрасли около 10,7 млрд. тонн Доклад по вопросу Генеральной схемы развития нефтяной отрасли на период до 2020 года от 28 октября 2010 года из 22 млрд. тонн извлекаемых запасов относятся к категории нерентабельных (график 2).

График 2. Запасы России по международной и российской классификации

Таким образом, на территории России остается значительное количество действующих месторождений, запасы которых постепенно истощаются, но при этом сохраняется потенциал, который можно раскрыть путем применения самых современных методов повышения нефтеотдачи.

Исходя из технико-экономических критериев, применение МУН целесообразно в большей степени на таких месторождениях.

Например, в Западно-Сибирском нефтегазоносном регионе, на который приходится более половины добычи нефти в России, применение современных методов увеличения нефтеотдачи чрезвычайно важно. Динамика добычи в регионе в последние годы не обнадеживает: за последние семь лет (с 2006 по 2012 год) ежесуточное производство сократилось на 7%. В свою очередь, доля Западной Сибири в общероссийской добыче уменьшилась с 70% до 61%, а доля только зрелых месторождений Западной Сибири без учета крупных активов ООО «РН-Юганскнефтегаз» и «Салым Петролеум Девелопмент Н.В.», которые до 2012 года показывали стабильный рост, снизилась с 58% до 47% за указанный период.

При сохранении такой нисходящей динамики, которую можно изменить в положительную сторону за счет внедрения современных методов увеличения нефтеотдачи, задачи по воспроизводству запасов и рациональному недропользованию, сформулированные в Генеральной схеме развития нефтяной отрасли России на период до 2020 года, могут быть не выполнены.

Опоздание в сфере развития МУН может негативно сказаться на дальнейшем поступлении в государственный бюджет значительных денежных средств, которое возможно за счет:

Мультипликативного эффекта путем развития смежных отраслей (машиностроительной, химической, микробиологической и т. д.)

Развития российских наукоемких технологий и сервисных предприятий

Увеличения добычи нефти из трудноизвлекаемых запасов в обустроенных регионах

Прироста извлекаемых запасов без затрат на разведку.

По расчетам Международного энергетического агентства, при использовании третичных МУН прирост объема извлекаемых запасов в СНГ может составить 2,7-4 млрд. тонн (16-23% от текущей величины ресурсной базы) Энергетический обзор World Energy Outlook,Международное энергетическое агентство.

3. Потенциал применения МУН в России

Запасы промышленных категорий (АВС1,С2) России в объеме 22 млрд. тонн нефти, согласно оценке Министерства энергетики России, могут обеспечить уровень добычи примерно на 40 лет. Однако оценка запасов российской нефти по международной классификации почти в два раза ниже. Это обусловлено тем, что в расчет принимаются только экономически целесообразные с точки зрения разработки запасы в рамках действующей налоговой политики.

Как показывает график 2, 80% запасов промышленных категорий находятся на уже разрабатываемых месторождениях с развитой производственной инфраструктурой. Доля новых месторождений в общем объеме запасов составляет только 20%, при этом вовлечение их в разработку потребует значительных капиталовложений в разведку, освоение месторождений и строительство новой производственной инфраструктуры.

За последнее десятилетие в структуре запасов России существенно возросла доля трудноизвлекаемых.

При этом добыча такого рода углеводородов растет значительно медленнее, чем его доля в общем объеме запасов (график 3).

График 3. Изменение структуры извлекаемых запасов и добычи нефти в России

Так, за период с 2000 по 2011 год доля трудноизвлекаемых запасов нефти в России увеличилась с 56% до 62%, а добыча - с 3% до 8%. В большей степени данная тенденция отмечается в старых добывающих регионах и ведет к сокращению ресурсной базы, а также к ухудшению ее качества. По расчетам Международного энергетического агентства, результаты которых представлены на графике 4, в 2015 году добыча в России от МУН составит порядка 3 млн. тонн, а в 2030 году - около 20 млн. тонн Энергетический обзор World Energy Outlook,Международное энергетическое агенство., что в достаточной степени подтверждает наши прогнозы. Однако важной составляющей развития процесса применения в России современных МУН является создание таких условий, в которых оно стало бы экономически оправданным.

График 4. Прогноз добычи нефти от применения МУН - место России среди других стран

Степень вовлеченности запасов в разработку российскими предприятиями, занимающими лидирующие позиции по величине доказанных запасов, ниже, чем у крупнейших мировых публичных нефтегазовых компаний (график 5). Средний показатель для отечественных игроков в нашей выборке составляет порядка 19 лет для жидких углеводородов, а для международных компаний - около 12 лет.

График 5. Обеспеченность запасами ведущих мировых и российских нефтегазовых компаний

Я считаю, что вовлечение дополнительных запасов в разработку напрямую связано с применением современных методов увеличения нефтеотдачи.

Заключение

Принятие Правительством России Постановления о формировании Государственной программы воспроизводства сырьевой базы нефтедобычи на основе инновационного развития, промысловых испытаний и освоения современных методов увеличения нефтеотдачи является главным условием преодоления падения нефтеотдачи и успешного решения важной государственной проблемы воспроизводства минерально-сырьевой базы российской нефтедобычи.

Также важным условием эффективного применения МУН в России является кадровый вопрос: инновационное развитие целой индустрии невозможно без всестороннего подхода к подготовке технических специалистов.

Также необходимо понимание того, что такие проекты потребуют инновационного мышления и изменения ряда управленческих принципов внутри самих компаний. Зачастую очень важные решения принимаются на основе плохо проработанной информации и при наличии большого числа рисков. При этом проекты МУН требуют иного подхода, а именно инвестирования в получение информации для снижения уровня рисков при принятии окончательного инвестиционного решения.

Я убеждена, что именно эти меры помогут преодолеть технологическое отставание России от зарубежных стран в нефтяной отрасли и комплексная, системная работа по инновационному развитию нефтедобычи позволит нашей стране в довольно короткие сроки выйти в мировые лидеры как по уровню извлекаемых запасов, так и по устойчивому уровню добычи нефти.

Размещено на Allbest.ru