10747
Не такий страшний чорт: що потрібно знати про технологію гідророзриву пласта?
— Енергетика
Мала історія ГРП
У світовій практиці видобутку нафти і газу, гідророзрив пласта займає чільне місце серед інших методів інтенсифікації припливу вуглеводнів. Проте в Україні останні кілька років він піддається критиці, заснованій на застосуванні виключно при видобутку сланцевого газу, і сумнівах щодо досконалості технологій, які нам нібито «нав’язують» західні компанії.
Альтернативою видобутку власних нафтогазових ресурсів є їх імпорт. Вартість імпорту газу з Росії, основного постачальника для України, широко відома і вона стала основною причиною активізації заходів щодо зниження енергетичної залежності – диверсифікації маршрутів і джерел постачання газу, в т.ч.: зовнішньої – поставки газу з Європи за схемою «реверсу» та у вигляді СПГ, а також внутрішньої – збільшення власного видобутку на суші і шельфі.
Останнім часом деяким компаніям, що працюють на території Східної Європи, вдається досягти значного прогресу у видобутку нафти і газу. У першу чергу це пояснюється виснаженістю родовищ і низьким рівнем запасів, при яких традиційні методи буріння і видобутку вже не працюють. Іншими словами, шанси на те, що після буріння звичайної вертикальної свердловини буде зафіксовано потрапляння в підземний природний резервуар скупчення газоподібних вуглеводнів і буде отримано стабільний притік товарної продукції – невеликі.
Умови видобутку газу залишаються майже незмінними на Півночі Росії, Катарі, Ірані та ще кількох регіонах, які географічно розташовані над такими резервуарами, які мають гігантські масштаби і сприятливі умови залягання копалин. Більше того деякі з цих країн здійснюють зворотне закачування видобутого газу для збільшення тиску в нафтових пластах і таким чином – вилучення великих обсягів нафти.
Проте все ж більша частина країн світу змушена впроваджувати способи інтенсифікації видобутку газу на своїй території, тобто застосовувати нові методи добування вуглеводнів на виснажених родовищах і в нових, більш глибоких, продуктивних горизонтах, де нафта і газ містяться в щільних породах: вугільних пластах, сланцях, щільних піщаниках та ін.
Технологія видобутку вуглеводнів в щільних породах, які залягають вузьким, але протяжним пластом, спочатку вимагає буріння звичайної вертикальної секції свердловини, а після – горизонтальної секції (шляхом викривлення стовбура), що споруджується всередині і вздовж продуктивного горизонту довжиною близько 1 км. Це дозволяє збільшити площу контакту з породою та відповідно збільшити приплив товарної продукції із застосуванням методів інтенсифікації видобутку, відомих і в США і СРСР ще з 50-х років минулого століття, зокрема, такого як гідравлічний розрив пласта (ГРП).
Застосування саме таких методів дозволяє країнам з недостатнім ресурсним потенціалом, але високим енергоспоживанням отримати, хоча б відносну енергетичну незалежність, знижуючи зовнішній вплив від дорогого імпорту вуглеводнів.
Що таке «гідророзрив пласта»?
«ГРП – один з методів інтенсифікації роботи нафтових і газових свердловин і збільшення прийому нагнітальних свердловин. Метод полягає у створенні високопровідної тріщини в цільовому шарі для забезпечення притоку флюїду, що видобувається (газ, вода, конденсат, нафта або їх суміш) до вибою свердловини. Після проведення ГРП дебіт свердловини, як правило, різко зростає. Метод дозволяє «оживити» свердловини, які простоюють і на яких видобуток нафти чи газу традиційними способами вже неможливий або малорентабельний. Крім того, в даний час метод застосовується для розробки нових нафтових пластів, вилучення нафти з яких традиційними способами нерентабельне зважаючи на низькі одержувані дебіти. Також застосовується для видобутку сланцевого газу і газу ущільнених пісковиків» – Джерело: Вікіпедія.
Згідно з термінологією «Газпрому»: «Гідророзрив пласта – гідравлічний розрив пласта, – формування тріщин у масивах газо-, нафто-, водонасичених та інших гірських породах під дією рідини, що подається в них під тиском. Операція проводиться в свердловині для підвищення дебіту за рахунок розгалуженої системи дренування, отриманої в результаті утворення протяжних тріщин. Реалізація гідроразривів пластів на газових свердловинах стала можливою з появою насосних агрегатів, які забезпечують швидкість закачування 3-4 куб.м/хв при тиску 100 МПа. При закачуванні в свердловину робочої рідини з високою швидкістю на її вибої створюється високий тиск. Якщо він перевищує горизонтальну складову гірничого тиску, то утворюється вертикальна тріщина. У разі перевищення гірського тиску формується горизонтальна тріщина._
В якості робочої рідини, як правило, використовують загущені рідини на водній або вуглеводневій основі. Разом з робочою рідиною закачують закріплюючий агент (пісок або твердий матеріал фракції 0,5-1,5 мм), що заповнює тріщину і перешкоджає її змиканню. При застосуванні загущеної рідини за рахунок зниження її витоків у пласт можна підняти забійний тиск при значному зниженні швидкості закачування і за рахунок пісконесучої її здатності транспортувати закріплюючий агент по всій довжині тріщини». На пострадянському просторі загальноприйнятим є скорочення – «ГРП», однак для підкреслення негативного акценту процесу, частіше використовується його іноземне назва – «фрекінг» (скорочення від англ. Hydraulic fracturing).
Деякі факти про ГРП:
- Рідина для процесу в середньому 99,95% складається з води і піску з малою часткою хімічних добавок, також використовується вода та ін рідини, азот або СО2, раніше застосовувався розчин з крохмалем;
- Щорічно десятки тисяч свердловин піддаються ГРП, за результатами яких поки що не доведене забруднення підземних вод рідиною застосовуваної при операції;
- Лідерами застосування та ідеологами створення технології є США та Росія.
ГРП: наскільки це нова технологія?
ГРП не є новою технологією. Вперше він був застосований в США в 1947 р. на газовому родовищі Hugoton в окрузі Грант південно-західного Канзасу підприємством Stanolind. Експеримент не був дуже успішний. Патент на цей процес був випущений в 1949 р., а виняткова ліцензія була видана Halliburton Oil Well Cementing Company. 17 березня 1949 Halliburton виконав перші два комерційних ГРП в окрузі Стівенс (штат Оклахома), і окрузі Арчер (Техас). В якості рідини при перших ГРП використовувалася технічна вода, в якості розклинювального агента – річковий пісок.
Трохи пізніше ГРП проводилися і в СРСР. У 1953-1955 рр.. розробниками теоретичної основи стали радянські вчені Хрістіанович С.А. і Желтов Ю. П. (модель тріщин ГРП «Хрістіановича-Желтова»), які також мали значний вплив на розвиток ГРП у світі. Сфера застосування ГРП розширилася також на видобуток метану з вугільних пластів, газу ущільнених пісковиків, а також сланцевого газу. Вперше у світі гідророзрив вугільного пласта був проведений в 1954 р. на Донбасі. Сьогодні метод ГРП досить часто застосовується як державними, так і приватними видобувними компаніями як метод інтенсифікації видобутку нафти і газу.
Трохи пізніше ГРП проводилися і в СРСР. У 1953-1955 рр.. розробниками теоретичної основи стали радянські вчені Хрістіанович С.А. і Желтов Ю. П. (модель тріщин ГРП «Хрістіановича-Желтова»), які також мали значний вплив на розвиток ГРП у світі. Сфера застосування ГРП розширилася також на видобуток метану з вугільних пластів, газу ущільнених пісковиків, а також сланцевого газу. Вперше у світі гідророзрив вугільного пласта був проведений в 1954 р. на Донбасі. Сьогодні метод ГРП досить часто застосовується як державними, так і приватними видобувними компаніями як метод інтенсифікації видобутку нафти і газу.
До 1988 р. в США було проведено більше 1 млн. ГРП (1500 ГРП на місяць), а сфера застосування цієї операції настільки розширилася, що близько 40% свердловин після буріння підлягали проведенню ГРП і більше 30% запасів стало економічно вигідно розробляти з застосуванням ГРП. Завдяки ГРП було забезпечено збільшення видобування запасів на 1,3 млрд. т нафти.
У 2002 р. в Північній Америці була розроблена модернізована технологія ГРП для колекторів з високою проникністю. Вже в 2005 р. було відомо, що на 85% газових і більше 60% нафтових свердловин проводився ГРП. Таким чином, цей метод став звичайним методом завершення газових свердловин всіх типів колекторів.
За останні 65 років, ця технологія використовувалася енергетичними компаніями для вилучення природного газу і нафти з пасток в скельних утвореннях, а також для стимулювання припливу води з водних свердловин і доведення геотермальних свердловин до комерційної життєздатності. Сьогодні, для одержання або збереження економічної доцільності експлуатації, дев’ять з 10 сухопутних нафтогазових свердловин потребують проведення ГРП.
ГРП – не є новинкою і для Європи. Наприклад, у Франції, результати звіту Парламентського управління з оцінки науково-технологічних рішень (Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques, OPECST) вказували на те, що процес ГРП використовувався в країні з 1980-х років не менше 45 разів без будь-яких наслідків для навколишнього середовища. Для порівняння, у Великобританії починаючи з 1970 р. було проведено більше 200 ГРП. У 1980-х роках Німеччина і Нідерланди, для збільшення обсягів видобутку на існуючих наземних свердловинах, почали застосовувати ГРП. Починаючи з 1975 р. масивні ГРП були проведені в Німеччині на газових свердловинах в щільних пісковиках Rotliegend та вугільних пластах (рис. 2), що досі забезпечує більшу частину німецького видобутку природного газу.
До теперішнього часу в Нідерландах ГРП зроблений на понад 200 свердловинах. Зокрема за 2007-2011 рр.. на 22 свердловинах, в т.ч. 9 – на суші і 13 – на шельфі.
Цей період збігся з відкриттям нових нафтогазових родовищ у Північному морі. У 1970-х роках Великобританія, Норвегія, Нідерланди та ін почали їх експлуатацію.
Інноваційні можливості горизонтального буріння, яке дозволяє видобувати газ у великих обсягах, були підтверджені французькою компанією Elf Aquitaine, яка, в період 1980-1983 рр.., успішно здійснила буріння декількох свердловин на південному заході Франції.
Попри успішність просування технології країни ЄС по-різному розглядають застосування ГРП і взагалі розробку сланцевого газу.
Стаття 194 Лісабонського договору (міжнародний договір, підписаний на саміті ЄС 13 грудня 2007), який був покликаний замінити конституцію ЄС, яка не вступила в силу, свідчить, що прийняття рішень про структуру споживаних енергоресурсів відноситься до компетенції конкретних держав-членів ЄС у світлі окремих енергетичних пріоритетів, проблем енергетичної безпеки та наявних ресурсів. Саме тому різні країни-члени ЄС застосовують різні підходи до розробки сланцевого газу.
Стаття 194 Лісабонського договору (міжнародний договір, підписаний на саміті ЄС 13 грудня 2007), який був покликаний замінити конституцію ЄС, яка не вступила в силу, свідчить, що прийняття рішень про структуру споживаних енергоресурсів відноситься до компетенції конкретних держав-членів ЄС у світлі окремих енергетичних пріоритетів, проблем енергетичної безпеки та наявних ресурсів. Саме тому різні країни-члени ЄС застосовують різні підходи до розробки сланцевого газу.
Приклад тому, Польща – великий імпортер природного газу, а також найбільший в ЄС виробник і споживач вугілля. Уряд Польщі прийняв рішення про розвідку сланцевого газу, як засобу для підтримки зниження внутрішнього видобутку традиційного газу, декарбонізації своєї економіки (зменшення обсягів споживання вугілля та його частки в структурі енергобалансу) і зменшення залежності від імпортованого газу.
Інші країни, такі як Великобританія, Данія, Швеція, Угорщина, Румунія і Литва також вивчають, планують вивчити потенціал своїх ресурсів і поступово впроваджують ГРП на своїх родовищах. Поки що лише три країни ЄС: Франція, Чехія, Болгарія заблокували використання ГРП на своїй території.
До кінця ХХ століття спільне застосування горизонтального буріння і гідророзриву викликали революцію в газовій галузі, яка почалася в США і тепер змінює світ. (Про роль США в сланцевій революції див. публікацію Америка змінює «газовий» світ: результати сланцевої революції.) Незважаючи на різне ставлення до видобутку сланцевого газу, США і Росія є країнами, де ГРП отримав найбільш широке поширення як один з основних методів видобутку нафти і газу, – щорічно здійснюється кілька тисяч таких операцій.
Світові тенденції розвитку та розширення використання цього методу торкнулися не тільки країни Європи, але і Росію, і Україну, які вже більше 65 років використовують його на своїх виснажених родовищах. Однак з 2006 р., на тлі загострення міждержавних взаємин у питанні вартості імпорту російського газу, Україна визначила однією з альтернатив зниження газової залежності від Росії – активізацію діяльності з розвідки і видобутку сланцевого газу. З цього моменту офіційні позиції двох країн, професійного співтовариства і громадян суспільства двох братніх народів, щодо ГРП, стали розходитися.
Олександр Лактіонов
Головний фахівець з дослідження енергетичних ринків компанії “Смарт Енерджі”
Головний фахівець з дослідження енергетичних ринків компанії “Смарт Енерджі”
За матеріалами: Finance.ua
Поділитися новиною
