Часть 1.

Новость, обнаруженная в новостных разделах профессиональных отраслевых сайтов – более, чем просто знаковая, она может оказаться просто эпохальной. Но – именно «может», поскольку последнее слово будет за геологоразведчиками. Почему нельзя просто взять, да и рассказать, что именно произошло? Да потому, что есть подозрение, что про нефть, ее разведку и добычу людям, не связанным с отраслью, известно немногим больше, чем про атомный проект. Мы что в новостях привыкли про нефть читать? Да только про то, как прыгают-скачут цены, выкидывая порой такие коленца, что киевляне – и те только завистливо ахают. Еще мы знаем про миллиарды долларов и миллионы баррелей, урывочно – про всевозможные трубы. Еще особо рукопожатные джентльмены любят обозвать Россию «страной-бензоколонкой», про арабских шейхов, сидящих на золотых и платиновых тронах, омываемых просто океанами той нефти. Ну, и, само собой, что добывать нефть – самое простое и обыденное занятие: пхнул трубу в землю, а нефть так и поперла. Стало быть: вывалить новость – это одно, а объяснить, что она реально означает для отрасли и для всей России – совсем другое.

Бегло «пробежимся» по нефти – что это такое, с чем едят и какие стереотипы в головах надо отменить раз и навсегда. Предлагаю вот со стереотипов и начать. Самый распространенный из них, которым грешат журналисты – «под землей имеются озера и моря нефти, надо их только найти и сразу воткнуть трубу диаметром побольше».

Давайте запомним раз и навсегда: нет под землей никаких таких нефтяных озер. Земная кора сложена горными породами разного минерального состава и различной плотности. Породы с относительно низкой плотностью, обладающие свойством вмещать в себя подвижные вещества (нефть, вода и пр.), называются коллекторами. Вот такие породы-коллекторы, пропитанные нефтью, и образуют нефтяные месторождения. Никогда нефтяники не имеют дело с «озерами» сырой нефти, всегда им приходится придумывать, как заставить тот или иной вид коллектора «отдать» то, что он в себе содержит. Для этого коллектор должен обладать еще и таким свойством, как пористость – иметь поры, причем поры, сообщающиеся между собой. Совершенно логично, что главные коллекторы нефти – это песчаники, пески, доломиты, известняки.

Продолжим рассуждения, опираясь на логику – наш главный инструмент при поиске истины в любой естественно-научной отрасли знания. Если коллектор представляет из себя слой очень большой толщины – нефть придется собирать в режиме некоего «пылесоса», водя воображаемым «шлангом» вдоль каждой трещины. Удобно? Нет. Значит, нефтяникам вынь да положи не просто коллектор, а такой, который сверху и снизу ограничен слабопроницаемыми для нефти слоями – например, слоями глины или гипса. Вот тогда все в порядке – есть слоеный «пирог», из которого удобно выковыривать начинку. Но от пирожка с повидлом нашего детства такие нефтеносные слои отличаются в самом главном – нефтяной «пирог» всегда большой и толстый. Нефтяные коллекторы прячутся под землей на глубинах от километра и больше – значит, весь этот «километр и больше» весьма основательно давит на коллекторный слой, и такая же твердая «опора» давит на коллекторный слой снизу. Вот в этом и кроется причина того, что нефть из скважины буквально вырывается: коллектор стиснут с двух сторон, и вдруг бур дает путь для выхода! И, что опять же логично, пласт коллектора не может иметь бесконечную площадь – рано или поздно плотные слои смыкаются друг с другом. Нефтяники вот такой коллектор, зажатый с двух сторон и ограниченный по площади, не мудрствуя лукаво, называют «ловушкой».

Нефтяной коллектор (схема), Фото: gazprom-neft.ru

Вот это и есть та самая «ловушка». И «пузырек газа» в самой верхней части – тоже не случаен на этой схеме. Нефть ведь образуется не из остатков динозавров (еще один дурацкий миф о нефти), а из куда как более мелких организмов – из фитопланктона, который в процессе превращения в нефть выделяет еще и газ. Газ легче нефти – вот она и выдавливает его наверх, где он и образует вот такую «шапку».

Надеюсь, что пока ничего сложного в рассуждениях не появилось, потому продолжаем – все так же опираясь на логику.

До того, как начать добывать нефть, ее нужно найти, причем в приличном количестве. Да, современные методы поиска давно уже стали строго научными – никакого лозоходства. Аэросъемка, сейсмическая разведка – в ход идет многое. Но давайте зафиксируем очевидное: для правильной интерпретации всех полученных данных  требуется самый главный в мире инструмент- голова человека. Геологи-профессионалы, занимающиеся сбором данных, анализирующие их, делающие выводы – были, есть и будут ключевым фактором в успешном открытии новых нефтяных месторождений. Цените геологов, уважайте геологов, хольте их и лелейте, не оскорбляйте сравнением с офисным планктоном и прочими креаклами и – главное! – не мешайте отращивать бороды! Геологи – соль земли русской, а также ее щелочь, нефть, газ и уран. Очень прошу – сделайте себе пометочку-зарубочку по этому поводу, хорошо?

Поиск что нефти, что газа всегда имеет вероятностный характер – не потому, что геологи зря свой хлеб едят, а потому, что так вот распоряжается матушка-природа. Все теоретические изыскания заканчиваются весьма азартным мероприятием:  бурением пробных скважин. Почему азартным? Статистика показывает, что одна успешная поисково-разведочная скважина приходится на 5-10 пустых. Мировая статистика, не российская. Помните, может быть, по Интернету «гуляли» репортажи с самой высокой в мире буровой установки «Тролль» в норвежской части Северного моря?

Буровая установка «Тролль», Фото: http://wwportal.com/

Месторождение, которое разрабатывают при помощи этого чуда инженерной мысли, называется Экофиск. Найти его смогли с 200-й (двухсотой – прописью) попытки. 199 сухих поисково-разведочных скважин  и только после этого – успех, причем успех грандиозный.

Но, раз уж принято решение именно «пробежаться по нефти», давайте не будем разбираться с поиском досконально, сразу перейдем к тому, что в мире креаклов описывают словами «ткнуть трубу». Как бурят нефтяные скважины? Снова начинаем с уничтожения очередного стереотипа: нефтяники скважины не бурят, а … строят. Мне можете не верить, но у меня есть в запасе неубиваемый аргумент. Представители самой жестокой профессии – сотрудники налоговых органов, относят скважины к основным средствам предприятия, а затраты на их обустройство – к капитальным вложениям.

Что такое скважина? Снова призываем на помощь логику, снова ее вполне достаточно. Скважина – это горная выработка, диаметр которой намного меньше ее длины, причем диаметр таков, что не предусматривает доступ в нее человека. Каким требованиям должна отвечать скважина?

– ее конструкция должна обеспечивать свободный доступ к забою глубинного оборудования и приборов;

– конструкция скважины должна предотвращать обрушение стенок скважины;

– конструкция скважины должна предотвращать перетекание нефти из одного слоя в другой;

– конструкция скважины должна обеспечивать возможность герметизации устья в случае необходимости.

Да, терминология тут проста: устье скважины – верхняя, поверхностная часть, забой скважины – нижняя ее часть.

«Ткнуть трубу»… Бурим метров так на 30 вниз большим диаметром, ставим трубу в 324 мм диаметром – это у нас называется «направление». Цементируем пространство между стенками направления и стенками горной породы. Не зацементируем – размоет породу при дальнейшем бурении.  Направление готово – уменьшаем диаметр скважины, бурим до глубины в 500-800 метров. Опускаем новую колонну труб – теперь диаметром 168 мм, снова цементируем пространство между стенками трубы и стенками горной породы.  Готово – построен «кондуктор». Зачем оно надо? До глубины 500-800 мм (в зависимости от региона) – зона пресных вод с активным водообменом, ниже – слой соленых вод. Не изолируем – хана той пресной воде. Построили кондуктор – теперь можно идти вниз до целевой глубины. Теперь уже пошли трубы диаметром 146, но цементирование все того же пространства продолжаем и продолжаем. Два километра цементирования, три – сколько надо, столько и будем цементировать. Согласны, что скважину именно «строят», а не бурят?..1

Думаете, это все «премудрости»? Если бы… Скважины бывают разных типов – изучите схемы, тут слов дополнительно не требуется.

Три типа скважин, Фото: http://neftianka.ru/

Три способа бурения, Фото: http://neftianka.ru/

Вот так, если коротко. Очень надеюсь, что теперь в ответ на фразу «Ткнул трубу – и нефть поперла» вы станете реагировать несколько иначе, чем раньше.

Ладно, продолжаем «забег». Таки «ткнули трубу» – что дальше-то? Поперла нефть? Сначала – да, именно поперла, поскольку законы физики никто не отменял. Давление в забое скважины меньше, чем давление в пласте – энергия самого пласта и выталкивает нефть наверх. Но постепенно давление внутри пласта уменьшается, и нефть сама по себе уже никуда двигаться не хочет. Что делать, чтобы выбрать ее из пласта целиком и полностью? Разработан уже целый набор так скажем, специальных мероприятий: в пласт закачивают воду, газ, пар, химические реагенты. Вода – самый дешевый и простой способ, но не сильно разумный. Закачка воды насыщает коллектор водой настолько, что вода начинает искать выход и прорывается к забою скважины – и из нее вместо нефти внезапно начинает хлестать вода. Можно закачивать газ в ту самую газовую шапку – но только в тех случаях, когда эта шапка имеет хороший объем. Нет шапки – закачивают теплоносители: пар или химреагенты, обеспечивающее в коллекторе экзотермические реакции. Не действует? Закачивают газы в весь пласт – углекислый, углеводородный,  азота, дымовых газов. В последние годы научились закачивать поверхностно-активные вещества, используют полимерное и мицелярное заводнение. Последний «писк»: микробиологические методы, когда в пласт вводят бактериальную продукцию или обеспечивают ее образование непосредственно в коллекторе.

У каждой скважины – свой «характер», набор особенностей, каждая требует индивидуального решения. Все эти методы обеспечивают конечный результат: добыча продолжается годы, ее снижение идет плавно, на проценты в год.

Наверное, вы уже заметили, что пока рассказ совершенно не «праздничный». Ну, а что поделать: чтобы понять, что такое праздник, надо хорошо понимать, как выглядят серые будни. И это действительно предельно сжатый рассказ, в котором нет и не будет информации о том, что происходит после того, как нефть покинула скважину. Нефтепроводы, нефтепереработка заслуживают рассказов совершенно отдельных, а пока цель совершенно утилитарная: добиться того, чтобы в ответ на слова «ткнул трубу и нефть поперла» появлялось желание ткнуть такому говоруну чего пожестче в куда помягче. Труд наших нефтяников, наших геологов – тяжел и не прост, поиск и добыча нефти требуют знаний, умений и настоящей любви к этой такой непростой и такой нужной профессии. Люди, своими головами и руками обеспечивающие вот уже десятки лет бесперебойные поступления в казну государеву немалых денег заслуживают нашего с вами уважения и почтения.

Давайте таким же «галопом» пробежимся теперь по «сланцевой нефти». Идиома эта, надо отметить, совсем не научная – мы просто привыкли к ней настолько, что не даем себе труда задуматься: что ж за зверь такой эта вот «сланцевая нефть». Вот и давайте ломать очередной стереотип.

Часть 2.

Сланцы – что это? Собственно, существует множество видов этой горной породы, обладающих главным отличительным признаком: параллельное слоистое расположение срастаний низко- или среднетемпературных минералов. А уж минералов, которые могут «улечься» в такую вот слоистую структуру – пруд пруди. Хлорит, актинолит, серцит, серпентин, эпидот, мусковит, кварц… Много их, перечислять смысла просто нет. Все эти минералы под воздействием динамических процессов, в которые они попали в процессе метаморфизма могут приобрести так называемую сланцеватость – способность легко разделяться на тонкие пластины.

Ну, и где тут хоть слово про некую нефть? Нету. Но есть и ряд видов сланцев, которые называются «горючими». И что там горит – нефть? Да ни в одном глазу – горит там вещество, которое называют керогеном. Кто такой? Это – остатки древних растений и морских организмов, попавшие в условия, при которых давления и температуры – много, а воздуха- мало. В соответствии с общепринятой  органической теорией происхождения нефти, сначала образуется именно кероген, из него, при определенных условиях может получиться битум, а потом нефть и газ. Кероген – эдакое вот чудо-юдо – недонефть и недогаз. По составу сходен с нефтью, но таковой не является. Вот он-то и содержится горючих сланцах, составляя 10-30% от их массы, а в высококачественных сортах и вовсе 50-70%.

Сланцевую нефть мы научились добывать давным-давно, в Эстонии и сейчас этим потихоньку занимаются. Пиролиз – не самый сложный процесс, который, будучи применен к горючим сланцам, дает на выходе синтетическую нефть. Если очистить ее от серы и азота, вкачать водород – нефть как нефть, вот только себестоимость у нее под 100 долларов за баррель получается. Сланцевые шахты – вон они, в Эстонии и в Ленинградской области, даже город Сланцы имеется. Давняя история, изученная. Такую нефть продать не удастся от слова «никогда», самый товарный продукт – сланцевое масло. Англоязычный термин – shale oil.

Хм, а что ж тогда в тех Штатах добывают-то?! Да самую что ни на есть традиционную – легкую нефть низкопроницаемых коллекторов, добытую из сланцевых пластов! И используемый нами повсеместно термин «сланцевая нефть» – всего лишь не самый удачный перевод. Международное Энергетическое Агентство рекомендует использовать термин Light Tight Oil – LTO. И переводить этот термина  правильно надо  как «легкая нефть низкопроницаемых коллекторов».  Еще раз: то, что добывают в США – не сланцевая нефть, а именно LTO – легкая нефть низкопроницаемых коллекторов. Что такое коллектор, мы разбирались в предыдущей заметке: коллектором может оказаться любая горная порода, лишь бы проницаемость ее для нефти была пониже.

Столь же корректно предлагаем относиться и к бесконечному кружеву слов относительно «огромных запасов сланцевой нефти». Часто приходится слышать нечто вроде «общие запасы горючих сланцев в мире составляют порядка 650 триллионов тонн». Да, много – и что с того? Будем добывать shale oil? Не вопрос – цена продукта около 120-130 долларов/баррель. И кому такое счастье надо, спрашивается? И какое нам дело до этих несусветных триллионов тонн? «Сланцевая революция» – это появление технологии добычи LTO, а вот с ее запасами-ресурсами все куда как менее радужно.

Как показывает практика добычи LTO  в США, экономически оправдано разрабатывать сланцевые пласты с содержанием LTO от 90 литров на тонну сланцев при условии, что толщина пласта составляет не менее 30 метров. 90 литров/тонна – не более трети от разведанных месторождений, из них в пластах с толщиной 30 метров и больше – тоже только треть. Всего лишь игра терминов – и запасы уменьшились на порядок…

Многие наслышаны, что LTO добывают методов гидравлического разрыва пласта (далее – ГРП). Сланцы известны давным-давно, технология ГРП впервые была испытана в 1947 году в США, с 1949 ГРП стал коммерчески успешным методом. Что это такое? В сущности – ничего невероятного: в призабойную зону под высоким давлением закачивается жидкость, в результате чего происходит разрыв горной породы и образование новых или расширение старых трещин. Для сохранения трещин в открытом состоянии вместе с жидкостью закачивается закрепляющий агент – проппант. Жидкость разрыва – то, что «рвет» пласт на трещины, проппант – то, что сохраняет трещины открытыми. Использовался ГРП для интенсификации добычи нефти в традиционных скважинах, количество проведенных ГРП только в США в 1988 году, к примеру, было больше миллиона. Почему так много именно в США? Там метод  разработали, поскольку их скважины стали потихоньку «умирать» – маловато нефти оказалось. ГРП использовался и в СССР – но только до открытия нефтяных месторождений Западной Сибири. Нефти у нас оказалось так много, что вот такой жесткий способ интенсификации ее добычи просто не был нужен.

В общем, жили себе каждый сам по себе: ГРП – отдельно, LTO – отдельно. Предлагаю запомнить имя человека, совершившего ту самую «сланцевую революцию». Джордж Митчелл – прошу любить и жаловать.

Джордж Митчелл – яркий образец не нынешних американцев, а «тогдашних» янки, хотя он и грек по происхождению. Фамилия отца Джорджа – Парескевопулос, с ней наперевес он и прибыл в Штаты в 1901 году. Бывший пастух стал работником железной дороги и, по слухам, кассир предприятия поставил незамысловатое условие: или придумай фамилию, которую можно написать, не вывихнув руку, или иди гуляй… Так что родился в 1919 году  Джордж уже Митчеллом. Техас, классика жанра: на нефтяной прииск Джордж нанялся на работу уже в 17 лет, дальше – только нефть, только ее разведка. Дорос до владения собственной фирмой  Mitchel Rnergy & Development и бурил, бурил, бурил. На его счету – более 10 тысяч скважин, так что, согласитесь – ни разу не офисный менеджер. В его карьере – более 200 нефтяных и 350 газовых месторождений. Как бы мы ни относились к США, есть среди американцев люди, достойные уважения.

В 80-е годы века минувшего Митчелла занесло в провинцию Баккен в штате Северная Дакота.. Сланцевые коллекторы, на которые облизывались многие и многие, нефть и газ отдавать не хотели ни в какую, хотя было точно известно – тут есть и то, и другое. Пробовали, экспериментировали, но получали только минимум, не оправдывающий затраты. Махнули рукой все – кроме Митчелла. Едва не обанкротившись, Джордж продолжал и продолжал пробовать, менять методы – до той поры, пока в 1998 не нашел единственно возможный вариант, соединив в наших головах понятия ГРД и сланцы. На возраст Митчелла обратили внимание? В 1998 году он стоял на пороге собственного 80-летия… Патент продал вместе с фирмой  за 3,5 млрд долларов компании Devon и спокойно занимался оставшиеся годы благотворительностью, заслуженно отдыхал в кругу семьи – отец десятерых детей явно мог себе это позволить.

А мир нефтедобычи буквально «взорвался» – метод работы  Митчелла со сланцами, который часто называют «фрекингом»,  позволил Штатам создать то, что мы и называем «сланцевой революцией».

Для краткости – вот просто схема фрекинга:

Схема фрекинга, Фото: rautec.kz

Результаты известны – много LTO, недостатки понятны, если использовать старый, веками проверенный метод анализа – логику. Как строят традиционные скважины, мы уже рассказывали. На данной схеме никакой речи о цементировании трещин быть вообще не может – следовательно, проппант и все виды химических соединений, используемых при фрекинге, имеют возможность «гулять» по пластам, не редко добираясь до грунтовых вод. Точно так же по трещинам «гуляют» нефть и газ – как горит «водопроводная» вода в районах массового применения фрекинга в США, наверняка все видели. Если кто-то не смотрел фильм, заявленный как документальный – найдите немного времени, там всё весьма наглядно показано и рассказано.

Для интересующихся:

Ничего хорошего нет и в самих гидроударах , после которых под землей появляются трещины длиной в сотни метров, направленные как горизонтально, так и вертикально. К примеру, в 2011 в Англии рядом с Блекпулом попробовали использовать фрекинг – получили два небольших землетрясения. Вот и не появляется в Европе желающих терзать свои недра гидроударами и тоннами химических соединений – нет в Европе территорий, которые не заселены сотнями тысяч и миллионами людей. Будет трясти, будет черт-те что с грунтовыми водами, Европе такое не подходит ни при каких обстоятельствах. Американцы пробовали найти LTO и сланцевый газ там, где им ничего не жалко – под Славянском в многострадальном Донбассе, на Западной Украине. Но поисковые скважины не смогли выделить ни газа, ни нефти – в этот раз этим территориям повезло.

Но у нас праздник тут, в России. Пусть все прочие решают свои проблемы с фрекингом как им заблагорассудится,  в праздники  мы ведь всегда добрые. Пусть взрывают, травят, трясут города и села – нам то что? Нам… Нет, все правильно написано: в ЕВРОПЕ нет территорий, не заселенных сотнями тысяч и миллионами людей. В Европе – нет. А в России таких территорий…  много (прочие слова запрещены цензурой). И российские нефтяники используют ГРП все чаще – там, где это никак не угрожает человеку по причине его отсутствия. Тройка лидеров по применению ГРП: США, Канада и … Россия. Не знали? Читайте сайт Геоэнергетика.ру – здесь говорят правду) После того, как в старых месторождениях нефть стала заканчиваться, Россия вернулась к практике ГРП в Западной Сибири. Среднее количество – 9 000 ГРП в год, но речь именно о ГРП, а не о фрекинге, поскольку Россия не разрабатывала сланцевые коллекторы до лета 2016 года. «Не разрабатывала» – именно в прошедшем времени.

Сланцевые провинции США, работы в которых обеспечили ту самую «сланцевую революцию»:

– формация Игл Форд, штат Техас

– формация Баккен – Северная Дакота и Монтана

– формация Ниобрара – Вайоминг, Колорадо, Южная Дакота, Небраска

– формация Марселлус – северная часть Апалачского бассейна

– Пермский бассейн – запад  Техаса и северо-восток Нью-Мексико

– формация Хейнсвилл – Арканзас, Луизиана, Техас

– формация Вудворд – Техас и Оклахома

– формация Барнетт – Техас.

Много, но маленьких. Маленькие – но революция. Но – в Штатах. Дабы не покушаться на лавры Карцева, давайте-ка ответим на простой вопрос: а есть ли что-то подобное в России?

Нету. Россия – большая страна, правда? Зачем ей много, но маленьких? Нет, маленькие тоже есть, но нам ли ими заниматься-то? Вот характерный заголовок статьи ВВС, описывающей запасы сланцевых коллекторов России: «Бездна Баженовской свиты» «Бездна». Эмоции? Да как сказать… Площадь Баженовской свиты – 1 000 000 кв км. Прописью – один миллион квадратных километров. И чего там спрятано? По оценкам наших геологов – 150 миллиардов баррелей LTO. Сто пятьдесят миллиардов. При том, что на сегодня наши доказанные запасы – около 90 млрд баррелей. Американцы, которые, скажем прямо, наработали немалый опыт добычи LTO, «на пальцах» прикинули количество технически извлекаемой нефти из общих запасов Баженовской свиты. Цифра – не менее 74 млрд баррелей.

Что значит «не менее»? Да только то, что пока исследования этой «бездны» со стороны министерства энергетики США (а 74 млрд баррелей – это оценка именно этого ведомства, данная в 2012 году) – теоретические, пусть и всеми доступными методами. Но теория без практики – только полдела, нужны скважины, нужна практика. А чего не бурили? Да нужды особой не было, да и технологии отработаны не были. Не суетились – оценивали, на американцев с их фрекингом любовались. Что теперь? Теперь – отдельная статья, которую хочется по хулигански назвать «Россия медленно спускается с горы».

Boris Alestar