10939
Не так страшен черт: что нужно знать про технологию гидроразрыва пласта?
— Энергетика
Малая история ГРП
В мировой практике добычи нефти и газа, гидроразрыв пласта занимает видное место среди прочих методов интенсификации притока углеводородов. Однако в Украине последние несколько лет он подвергается критике, основанной на применении исключительно при добыче сланцевого газа, и сомнениях относительно совершенства технологий, которые нам якобы «навязывают» западные компании.
Альтернативой добыче собственных нефтегазовых ресурсов является их импорт. Стоимость импорта газа из России, основного поставщика для Украины, широко известна и она стала основной причиной активизации мер по снижению энергетической зависимости – диверсификации маршрутов и источников поставки газа, в т.ч.: внешней – поставки газа из Европы по схеме «реверса» и в виде СПГ, а также внутренней – увеличения собственной добычи на суше и шельфе.
Последнее время немногим компаниям, работающим на территории Восточной Европы, удается достигнуть значительного прогресса в добыче нефти и газа. В первую очередь это объясняется истощенностью месторождений и низким уровнем запасов, при которых традиционные методы бурения и добычи уже не работают. Другими словами, шансы на то, что после бурения обычной вертикальной скважины будет зафиксировано попадание в подземный природный резервуар скопления газообразных углеводородов и будет получен стабильный приток товарной продукции – невелики.
Условия добычи газа остаются почти неизменными на Севере России, Катаре, Иране и еще нескольких регионах, которые географически расположены над такими резервуарами, которые имеют гигантские масштабы и благоприятные условия залегания ископаемых. Более того некоторые из этих стран осуществляют обратную закачку добытого газа для увеличения давления в нефтяных пластах и таким образом – извлечения больших объемов нефти.
Однако все же большая часть стран мира вынуждена внедрять способы интенсификации добычи газа на своей территории, т.е. применять новые методы извлечения углеводородов на истощенных месторождениях и в новых, более глубоких, продуктивных горизонтах, где нефть и газ содержатся в плотных породах: угольных пластах, сланцах, плотных песчаниках и др.
Технология добычи углеводородов в плотных породах, которые залегают узким, но протяженным пластом, изначально требует бурения обычной вертикальной секции скважины, а после – горизонтальной секции (путем искривления ствола), сооружаемой внутри и вдоль продуктивного горизонта длинной около 1 км. Это позволяет увеличить площадь контакта с породой и соответственно увеличить приток товарной продукции с применением методов интенсификации добычи, известных и в США и СССР еще с 50-х годов прошлого века, в частности, такого как гидравлический разрыв пласта (ГРП).
Применение именно таких методов позволяет странам с недостаточным ресурсным потенциалом, но высоким энергопотреблением получить, хотя бы относительную энергетическую независимость, снижая внешнее влияние от дорогостоящего импорта углеводородов.
Что такое «гидроразрыв пласта»?
«ГРП — один из методов интенсификации работы нефтяных и газовых скважин и увеличения приёмистости нагнетательных скважин. Метод заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте для обеспечения притока добываемого флюида (газ, вода, конденсат, нефть либо их смесь) к забою скважины. После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает. Метод позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча нефти или газа традиционными способами уже невозможна или малорентабельна. Кроме того, в настоящее время метод применяется для разработки новых нефтяных пластов, извлечение нефти из которых традиционными способами нерентабельно ввиду низких получаемых дебитов. Также применяется для добычи сланцевого газа и газа уплотненных песчаников» – Источник: Википедия.
Согласно терминологии «Газпрома»: «Гидроразрыв пласта – гидравлический разрыв пласта, — формирование трещин в массивах газо-, нефте-, водонасыщенных и других горных породах под действием подаваемой в них под давлением жидкости. Операция проводится в скважине для повышения дебита за счет разветвленной системы дренирования, полученной в результате образования протяженных трещин. Реализация гидроразрывов пластов на газовых скважинах стала возможной с появлением насосных агрегатов, обеспечивающих скорость закачки 3–4 куб.м/мин при давлении 100 МПа. При закачке в скважину рабочей жидкости с высокой скоростью на ее забое создается высокое давление. Если оно превышает горизонтальную составляющую горного давления, то образуется вертикальная трещина. В случае превышения горного давления формируется горизонтальная трещина.
В качестве рабочей жидкости, как правило, используют загущенные жидкости на водной или углеводородной основе. Вместе с рабочей жидкостью закачивают закрепляющий агент (песок или твердый материал фракции 0,5-1,5 мм), заполняющий трещину и препятствующий ее смыканию. При применении загущенной жидкости за счет снижения ее утечек в пласт можно поднять забойное давление при значительном снижении скорости закачки и за счет песконесущей ее способности транспортировать закрепляющий агент по всей длине трещины». На постсоветском пространстве общепринятым является сокращение – «ГРП», однако для подчеркивания негативного акцента процесса, чаще используется его иностранное название – «фрэкинг» (сокращение от англ. Hydraulic fracturing).
Некоторые факты про ГРП:
- жидкость для процесса в среднем 99,95% состоит из воды и песка с малой долей химических добавок, также используется вода и др. жидкости, азот или СО2, ранее применялся раствор с крахмалом;
- ежегодно десятки тысяч скважин подвергаются ГРП, по результатам которых пока что не доказано загрязнение подземных вод жидкостью применяемой при операции;
- лидерами применения и идеологами создания технологии являются США и Россия.
ГРП: насколько это новая технология?
ГРП не является новой технологией. Впервые он был применен в США в 1947 г. на газовом месторождении Hugoton в округе Грант юго-западного Канзаса компанией Stanolind. Эксперимент не был очень успешен. Патент на этом процессе был выпущен в 1949 г., а исключительная лицензия была выдана Halliburton Oil Well Cementing Company. 17 марта 1949 г. Halliburton выполнил первые два коммерческих ГРП в округе Стивенс (штат Оклахома), и округе Арчер (Техас). В качестве жидкости при первых ГРП использовалась техническая вода, в качестве расклинивающего агента – речной песок.
Чуть позже ГРП проводились и в СССР. В 1953-1955 гг. разработчиками теоретической основы стали советские учёные Христианович С.А. и Желтов Ю. П. (модель трещин ГРП «Христиановича-Желтова»), которые также оказали значительное влияние на развитие ГРП в мире. Сфера применения ГРП расширилась также на добычу метана из угольных пластов, газа уплотненных песчаников, а также сланцевого газа. Впервые в мире гидроразрыв угольного пласта был произведён в 1954 г. на Донбассе. Сегодня метод ГРП довольно часто применяется как государственными, так и частными добывающими компаниями как метод интенсификации добычи нефти и газа.
Чуть позже ГРП проводились и в СССР. В 1953-1955 гг. разработчиками теоретической основы стали советские учёные Христианович С.А. и Желтов Ю. П. (модель трещин ГРП «Христиановича-Желтова»), которые также оказали значительное влияние на развитие ГРП в мире. Сфера применения ГРП расширилась также на добычу метана из угольных пластов, газа уплотненных песчаников, а также сланцевого газа. Впервые в мире гидроразрыв угольного пласта был произведён в 1954 г. на Донбассе. Сегодня метод ГРП довольно часто применяется как государственными, так и частными добывающими компаниями как метод интенсификации добычи нефти и газа.
До 1988 г. в США было проведено более 1 млн. ГРП (1500 ГРП в месяц), а сфера применения этой операции настолько расширилась, что около 40% скважин после бурения подлежали проведению ГРП и более 30% запасов стало экономично выгодно разрабатывать с применением ГРП. Благодаря ГРП было обеспечено увеличение добываемых запасов на 1,3 млрд.т нефти.
В 2002 г. в Северной Америке была разработана модернизированная технология ГРП для коллекторов с высокой проницаемостью. Уже в 2005 г. было известно, что на 85% газовых и более 60% нефтяных скважин проводился ГРП. Таким образом, этот метод стал обычным методом завершения газовых скважин всех типов коллекторов.
За последние 65 лет, эта технология использовалась энергетическими компаниями для извлечения природного газа и нефти из ловушек в скальных образованиях, а также для стимулирования притока воды из водных скважин и доведения геотермальных скважин до коммерческой жизнеспособности. Сегодня, для получения или сохранения экономической целесообразности эксплуатации, девять из 10 сухопутных нефтегазовых скважин нуждаются в проведении ГРП.
ГРП – не является новинкой и для Европы. Например, во Франции, результаты отчета Парламентского управления по оценке научно-технологических решений (Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques, OPECST) указывали на то, что процесс ГРП использовался в стране с 1980-х годов не менее 45 раз без каких-либо последствий для окружающей среды. Для сравнения, в Великобритании начиная с 1970 г. было проведено более 200 ГРП. В 1980-х годах Германия и Нидерланды, для увеличения объемов добычи на существующих наземных скважинах, начали применять ГРП. Начиная с 1975 г. массивные ГРП были проведены в Германии на газовых скважинах в плотных песчаниках Rotliegend и угольных пластах (рис. 2), что до сих пор обеспечивает большую часть немецкой добычи природного газа.
До настоящего времени в Нидерландах ГРП произведен на более 200 скважинах. В частности за 2007-2011 гг. на 22 скважинах, в т.ч. 9 – на суше и 13 – на шельфе.
Этот период совпал с открытием новых нефтегазовых месторождений в Северном море. В 1970-х годах Великобритания, Норвегия, Нидерланды и др. начали их эксплуатацию.
Инновационные возможности горизонтального бурения, которое позволяет добывать газ в больших объемах, были подтверждены французской компаний Elf Aquitaine, которая, в период 1980-1983 гг., успешно осуществила бурение нескольких скважин на юго-западе Франции.
Несмотря на успешность продвижения технологии страны ЕС по-разному рассматривают применение ГРП и вообще разработку сланцевого газа.
Статья 194 Лиссабонского договора (международный договор, подписанный на саммите ЕС 13 декабря 2007 г.), который был призван заменить не вступившую в силу конституцию ЕС, гласит, что принятие решений о структуре потребляемых энергоресурсов относится к компетенции конкретных государств-членов ЕС в свете отдельных энергетических приоритетов, проблем энергетической безопасности и имеющихся ресурсов. Именно поэтому разные страны-члены ЕС применяют различные подходы к разработке сланцевого газа.
Статья 194 Лиссабонского договора (международный договор, подписанный на саммите ЕС 13 декабря 2007 г.), который был призван заменить не вступившую в силу конституцию ЕС, гласит, что принятие решений о структуре потребляемых энергоресурсов относится к компетенции конкретных государств-членов ЕС в свете отдельных энергетических приоритетов, проблем энергетической безопасности и имеющихся ресурсов. Именно поэтому разные страны-члены ЕС применяют различные подходы к разработке сланцевого газа.
Пример тому, Польша – крупный импортер природного газа, а также крупнейший в ЕС производитель и потребитель угля. Правительство Польши приняло решение о разведке сланцевого газа, как средства для поддержки снижения внутренней добычи традиционного газа, декарбонизации своей экономики (уменьшения объемов потребления угля и его доли в структуре энергобаланса) и уменьшения зависимости от импортируемого газа.
Другие страны, такие как Великобритания, Дания, Швеция, Венгрия, Румыния и Литва также изучают, планируют изучить потенциал своих ресурсов и постепенно внедряют ГРП на своих месторождениях. Пока что лишь три страны ЕС: Франция, Чехия, Болгария заблокировали использование ГРП на своей территории.
К концу ХХ века совместное применение горизонтального бурения и гидроразрыва вызвали революцию в газовой отрасли, которая началась в США и теперь меняет мир. (О роли США в сланцевой революции см. публикацию Америка меняет «газовый» мир: результаты сланцевой революции.) Несмотря на различное отношение к добыче сланцевого газа, США и Россия являются странами, где ГРП получил наиболее широкое распространение как один из основных методов добычи нефти и газа, – ежегодно производится несколько тысяч таких операций.
Мировые тенденции развития и расширения использования этого метода затронули не только страны Европы, но и Россию, и Украину, которые уже более 65 лет используют его на своих истощаемых месторождениях. Однако с 2006 г., на фоне обострения межгосударственных взаимоотношений в вопросе стоимости импорта российского газа, Украина определила одной из альтернатив снижения газовой зависимости от России – активизацию деятельности по разведке и добыче сланцевого газа. С этого момента официальные позиции двух стран, профессионального сообщества и граждан общества двух братских народов, относительно ГРП, стали расходиться.
Александр Лактионов
Главный специалист по исследованию энергетических рынков компании “Смарт Энерджи”
Главный специалист по исследованию энергетических рынков компании “Смарт Энерджи”
По материалам: Finance.ua
Поделиться новостью
