Сланцевая нефть добывается из глубоких плотных горных пород с низкой проницаемостью (сланцы, плотные песчаники, известняки). Главный источник сланцевой нефти — это так называемые нефтяные сланцы. Сланец представляет собой мелкозернистую горную породу слоистого строения, образовавшуюся за миллионы лет из осадочных пород, содержащих глины, кварц, кальцит и другие материалы, а также органические отложения. Основу ресурса составляет органическое вещество кероген, который составляет в горючих сланцах 10–70%.
Как отмечают геологи, сланцы сформировались 450 млн лет назад. Это материнская порода для углеводородов, скапливающихся в природных резервуарах чуть выше уровня залегания сланцев.
Способы добычи сланцевой нефти
Принято выделять два способа добычи сланцевой нефти. Один из них — открытый или шахтный способ с переработкой пласта снаружи. Второй способ — закрытый с применением технологии гидроразрыва пласта (ГРП).
В первом случае сланцевая порода добывается в шахте, затем дробится и направляется на перерабатывающий завод. Гораздо более инновационным является второй способ с гидроразрывом пласта, когда производится бурение вертикальной скважины на 2–3 км, а затем — уже горизонтальное бурение на аналогичную длину и более.
После этого производятся гидроразрывы сланцевого пласта в несколько стадий. Процесс осуществляется с помощью введения специальных жидкостей (комплекса воды с песком, а также химических веществ) под высочайшим давлением (до 1500 атмосфер). Это приводит к образованию трещин, в которые вырывается газ. Требуется множество стадий гидроразрыва. Сначала у подобной добычи очень высокий дебит, затем темпы добычи и объёмы добываемого сырья снижаются. Спустя 1 год работ добыча уменьшается до 80%, что удаётся немного компенсировать лишь поэтапной добычей.
Сланцевая нефть дороже и с финансовой, и с экологической точек зрения
Добыча обычных нефти и газа (нефть газ) обходится дешевле, чем сланцевых. Однако довольно высокие цены на нефть, которые удается поддерживать благодаря договоренности стран ОПЕК+, позволяют производителям сланцевой нефти в США быть в плюсе и развиваться. Как писал Forbes, американская сланцевая индустрия развивалась, в том числе потому, что существовала сделка ОПЕК+, ограничивающая объемы экспорта стран-производителей нефти.
С финансово-экономической точки зрения добыча сланцевой нефти в России обходится дороже, чем добыча сырой нефти. Дело в том, что в нашей стране ещё есть месторождения легкодобываемой нефти, где не нужны такие сложные дорогостоящее технологи, как гидроразрыв пласта.
Добыча и переработка горючих сланцев вызывают ряд экологических проблем, таких как выбросы парниковых газов и загрязнение воздуха, сильное загрязнение грунтовых вод, изменение структуры недр, приводящее к повышению сейсмоактивности. Это является значительным недостатком.
Преимущество заключается в том, что сланцевых запасов больше, чем обычной нефти. Эксперты дают примерные оценки: ее запасы составляют 3 трлн барр. по всему миру против 1,3 трлн барр. обычной нефти.
Россия — лидер по оцениваемым запасам сланцевой нефти
Согласно данным Управления энергетической информации США (EIA), Россия занимает лидирующую позицию в мире по запасам сланцевой нефти. Мировые извлекаемые запасы оцениваются в 345 млрд барр., из них на долю России приходится 75 миллиардов. США находятся на втором месте — запасы оцениваются в 58 млрд барр., далее следует Китай — 32 млрд барр., потом Аргентина — 27 млрд барр., и замыкает пятёрку Ливия — 26 млрд баррелей.
Таким образом, Россия лидирует по оцениваемым запасам технически извлекаемой сланцевой нефти, которые в нашей стране составляют около 7% от запасов в мире.
В докладе комитета по энергетике и природным ресурсам США (United States Senate Committee on Energy and Natural Resources), касающемся всех сланцевых формаций мира, Россия признана лидером по запасам сланцевой нефти.
В России изобрели геолокатор для изучения сланцевой нефти
В нашей стране большие перспективы связывают с разработкой новых технологий добычи сланцевой нефти, отмечают отраслевые эксперты. На сегодняшний день особый интерес вызывают доманиковая и баженовская свиты.
Сотрудники института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук придумали инновационный метод изучения баженовской свиты. Они предлагают использовать георадиолокатор для определения зон в межскважинном пространстве, где может находиться сланцевая нефть.
В институте пояснили, что ученые разработали свой метод, используя данные месторождения в Западной Сибири. Экспериментальный образец прибора уже создан и опробован на глинистых сланцах. Испытания будут продолжаться на специальном полигоне.
Баженовская свита обычно залегает на несколько десятков метров выше или ниже традиционных нефтеносных слоев, где производятся бурение и добыча. Прибор позволяет просвечивать пространство скважин широкополосными импульсами излучения.
Новое изобретение российских ученых может вывести добычу нефти на новый уровень, поскольку позволит открыть новые залежи там, где раньше они не обнаруживались, отмечают отраслевые эксперты.
Также геологи Томского государственного университета (ТГУ) разработали метод точного моделирования участков сланцевых пород, в которых скрываются залежи трудноизвлекаемых запасов нефти и газа. Благодаря моделям, созданным по методике ТГУ, ресурсодобывающие компании смогут рассчитать рентабельность месторождений сланцевых нефти и газа, выбрать оптимальный метод добычи ТрИЗ и значительно снизить производственные риски.
Перспективы освоения сланцевой нефти в России
«Доманик на территории Татарстана более перспективен, чем пермский бассейн США или сланцевый Бажен в Тюмени. В Тюмени огромный потенциал, но здесь больше выгоды», — такое заявление на Татарстанском нефтегазохимическом форуме-2023 сделал председатель совета Союза нефтегазопромышленников России Юрий Шафраник, отметив, что этот супервызов по плечу «Татнефти». По его словам, это может быть колоссальным прорывом в будущее, которое зависит от того, сможем ли мы достичь успеха на девонских горючих сланцах.
Однако, говоря об освоении трудноизвлекаемых запасов нефти, отраслевые эксперты отмечают, что именно Бажен традиционно называют в числе наиболее перспективных для освоения проектов. По оценкам Wood Mackenzie, содержание нефти в баженовской свите достигает 2 трлн баррелей. Такие запасы просто невозможно себе представить! Твёрдые породы свиты сформировались более 145 млн лет назад.
Методики подсчёта запасов для Бажена на сегодня не существует
Но триллионы баррелей — это не просто трудно извлекаемые запасы нефти, а очень трудно извлекаемые, отмечают отраслевые эксперты. Настолько трудно, что даже передовые технологии не позволяют достать эту нефть на поверхность. На Бажене толщина сланцевого слоя в основном составляет 30–40 м, а сланцевая нефть находится на глубине около двух километров.
Отсутствие методик геологической оценки приводит к тому, что для Бажена невозможно чётко определить границы месторождения, отмечают учёные института геологии и нефтегазодобычи Тюменского индустриального университета. Баженовская свита распространена от юга Тюменской области вплоть до Ямала. До сих пор существует проблема точного подсчёта запасов. Такой методики на сегодня не существует. Когда открываются месторождения в других комплексах, то там можно всё оконтурить. Здесь такой возможности нет, говорят учёные. В этой связи на баженовской свите можно очертить зону только в пределах скважины, и больше ничего сделать не получается.
Те же проблемы характерны и для доманиковой свиты, отмечают эксперты Российского газового общества. Доманиковые отложения расположены на огромной территории между Северным Ледовитым океаном и Каспием, вдоль Уральского хребта. Тут речь идёт даже не о запасах, а о ресурсах, поскольку пока не до конца известно, как их искать, отмечают эксперты.
Доманиковая свита тоже считается достаточно перспективной для извлечения углеводородов, когда закончится лёгкая нефть. Однако уровень изученности этой свиты гораздо ниже, чем у Бажена. Промышленным освоением доманикитов до сих пор не занимается никто, отмечают отраслевые эксперты.
В целом конкретно на Доманик в России пробурено скважин 10–15 единиц. При этом речь идёт о поисково-оценочных и разведочных скважинах, не предполагающих промышленной добычи, сообщили эксперты Российского газового общества. Над технологиями извлечения отложений доманиковой свиты активно работают специалисты Казанского федерального университета.
Обычные технологии добычи не подходят
Гигантскую сибирскую залежь сланцевой нефти — баженовскую свиту — из-за сложного строения пород изучают с 60-х годов прошлого века, исследуя наиболее эффективный способ добычи нефти из этих месторождений.
Например, крупнейшее месторождение нефти Баккен в США, где добывается основной объем, имеет совершенно другую природу. Эти залежи состоят из крепких пород. При гидроразрыве пласта в них образуются трещины. По ним нефть из пласта поступает в скважины.
Породы баженовской свиты образуют упруго-пластичный коллектор. При гидроразрыве пласта в нем также возникают трещины. Но они закрываются. И необходимо повторять всё заново. А это затратно. Поэтому американский способ добычи неэффективен для баженовской свиты, отмечают отраслевые эксперты.
В институте геологии и нефтегазодобычи Тюменского индустриального университета обрисовали технические проблемы, которые происходили при гидроразрыве пласта на месторождениях баженовской свиты. После того, как пробурена скважина, туда спускается компоновка. Затем после гидроразрыва пласта закачивается жидкость разрыва, которая образует трещины. Однако Бажен начинает быстро захлопывать трещину, она смыкается, и весь пропант, который ещё не успели закачать, остаётся в стволе скважины. Естественно, он начинает прихватывать компоновку, и её невозможно извлечь. В результате надо скважину разбуривать полностью, говорят эксперты.
Разработка баженовской свиты сталкивается с осложнениями, связанными с особенностями месторождения, например, аномально высокое пластовое давление создаёт высокие риски газоводонефтепроявления и открытого фонтанирования скважин. Чтобы это предотвратить, нужны дорогое оборудование и высокая квалификация персонала.
Достигнута рентабельная добыча сланцевой нефти
Нефтедобывающие компании неоднократно заявляли о планах разработки запасов сланцевой нефти, однако реальные действия начали предпринимать буквально в последние годы.
Над поиском эффективных технологий извлечения нефти баженовской свиты работают нефтяные компании. Они вкладывают деньги в экспериментальные технологии повышения нефтеотдачи и повышения рентабельности. В этом направлении идёт работа на Салымском, Пальяновском, Вынгаяхинском, Красноленинском и Приобском месторождениях.
Изучением баженовской свиты уже несколько лет занимается «Газпром нефть» и добилась значительных успехов в отработке технологий поиска и добычи нефти из этой формации. В частности, значимые результаты были получены дочерним предприятиям «Газпром нефти» — «Газпромнефть-Хантосом» на Пальяновской площади Красноленинского месторождения в Ханты-Мансийском автономном округе (ХМАО).
«Газпром нефть» создала в ХМАО дочернее общество «Технологический центр «Бажен», главной задачей которого является формирование комплекса коммерчески эффективных российских технологий для освоения баженовской свиты.
В 2020 году представители технологического центра сообщили, что сократили стоимость добычи нефти баженовской свиты с 30 тыс. руб. до 16 тыс. руб. за тонну. В самом конце 2021 года «Газпром нефть» объявила о том, что по отдельным скважинам достигла рентабельного уровня добычи нефти по ряду скважин на баженовской свите уже 8,5 тыс. руб. за тонну.
Более того, к 2025 году «Газпром нефть» намерена снизить затраты на добычу нефти из баженовской свиты до 6 тыс. руб. за тонну, сообщил в компании. Таким образом, компания создала технологию, которая позволяет рентабельно извлекать запасы, которые до этого были недоступны для добычи из-за чрезмерной дороговизны.
Синхротронные излучения повысят нефтеотдачу
Для решения задачи интенсификации добычи трудноизвлекаемых запасов сланцевой нефти из пластов баженовской и ачимовской свит «Газпром нефть», вузы и научные организации создадут консорциум, об этом сообщили представители научно-образовательного центра «Газпромнефть-НГУ».
В консорциум войдут Новосибирский госуниверситет, Томский политех и Казанский федеральный университет, Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»), «Газпром нефть» и структуры Сибирского отделения Российской академии наук: Институт катализа, Институт гидродинамики, Институт нефтегаза и геофизики.
В компании «Газпром нефть» объяснили, что заглянуть в микромир нефтяного пласта и того, что происходит на уровне мельчайших подробностей, на уровне десятков и сотен нанометров можно с помощью синхротрона. Синхротрон — ускоритель заряженных частиц, который создает электромагнитное излучение различных длин волн. С помощью синхротрона можно проводить исследования на атомном и молекулярном уровнях.
Строительство синхротрона «СКИФ» началось в 2021 году в окрестностях наукограда Кольцово в Новосибирской области. В декабре 2024 года планируется запустить синхротрон и станции первой очереди, а в начале 2025 года — приступить к их опытной эксплуатации.
Комплексная проработка этих процессов позволит выйти на передовой уровень и с 2025 года начать применять их для решения задачи интенсификации добычи трудноизвлекаемых запасов сланцевой нефти специалистами компании «Газпром нефть», а также для всех заинтересованных российских и международных компаний, сообщили представители научно-образовательного центра «Газпромнефть-НГУ».
