Разработка баженовской свиты что это такое югре
«Газпром нефть» начинает разработку баженовской свиты на салымских участках
Технологический центр «Бажен» (дочернее общество «Газпром нефти») готовится к началу разработки баженовской свиты на салымской группе участков в Ханты-Мансийском автономном округе-Югре. Промышленную добычу нетрадиционной нефти, геологические запасы которой на участках «Салымский-3» и «Салымский-5» превышают 500 млн тонн, планируется начать в 2025 году.
На участке пробурена первая поисково-оценочная скважина с горизонтальным участком свыше 1 км. Отобрано более 300 метров керна, который отправлен для комплексного изучения в лаборатории Ханты-Мансийска и Тюмени. Оперативные результаты исследования образцов горной породы показали присутствие углеводородов в шести интервалах пласта. Это подтверждает перспективность актива с точки зрения его промышленной разработки.
В ближайшее время Технологический центр «Бажен» проведет гидроразрыв пласта на «Салымском-3». До конца 2020 года планируется начать геологоразведочные работы на прилегающем к нему участке «Салымский-5»**. Кроме того, оба актива также имеют большой потенциал с точки зрения запасов традиционных углеводородов.
* Технология «Зеленая сейсмика» предполагает проведение сейсморазведки с использованием беспроводной системы сбора данных и компактного оборудования. Данное решение позволяет сужать просеки для проездка техники с 5 до 1 метра. Благодаря «Зеленой сейсмике», компании удалось сохранить от вырубки уже свыше 3,5 млн деревьев.
**Лицензионные участки «Салымский-3» и «Салымский-5» войдут в портфель активов совместного предприятия, которое создают «Газпром нефть» и «Зарубежнефть» для поиска, разведки и добычи трудноизвлекаемых запасов нефти, включая нетрадиционные углеводороды.
Баженовская свита — группа нефтематеринских горных пород (свита), выявленная на территории около 1 млн кв. км в Западной Сибири. Свита залегает на глубинах и имеет небольшую толщину. По прогнозным оценкам объем геологических запасов углеводородов в баженовской свите достигает млрд тонн. Рентабельных технологий добычи баженовской нефти сегодня не существует.
«Газпром нефть» реализует технологическую стратегию разработки нетрадиционных запасов баженовской свиты
Разработка баженовской свиты — одна из основных стратегических задач «Газпром нефти» в среднесрочной перспективе. Ее успешное решение напрямую зависит от технологического развития компании
В 2014 году давно озвученные планы по освоению нетрадиционных запасов в «Газпром нефти» обрели цифровое выражение: к 2025 году компания намерена добывать из бажена порядка 2,5 млн тонн углеводородов в год, а накопленная добыча к этому времени должна перешагнуть через отметку в 15 млн тонн. При этом предполагается, что ресурсная база подготовленных к разработке извлекаемых запасов нефти из баженовской свиты в Западной Сибири составит более 400 млн тонн. Однако расчеты показывают, что за высокие показатели придется как следует побороться: при существующем уровне технологического развития компании бажен больше 70 млн тонн не отдаст.
Что касается самих геологических запасов, то наращивать ресурсную базу можно как за счет органического роста — разработки баженовской свиты на имеющихся у компании месторождениях, — так и неорганического, то есть приобретения новых перспективных участков. В 2014 году специалисты блока разведки и добычи совместно с коллегами из Научно-технического центра (НТЦ) и департамента стратегии и инноваций «Газпром нефти» оценили экономическую целесообразность развития по всем возможным вариантам. В результате были выделены целевые диапазоны стоимости строительства скважин и их будущих дебитов и сформулированы основные технологические вызовы, преодоление которых существенно повысит рентабельность проекта.
«Бажен — это технологический проект, — считает генеральный директор Ханты-Мансийского нефтегазового союза, руководитель проектного офиса „Бажен“ Кирилл Стрижнев. — Баженовская свита покрывает всю Западную Сибирь, и практически везде можно обнаружить следы углеводородов. Но начать коммерческую добычу можно, лишь решив определенные технологические задачи. Мы выделили в отдельные проекты пять основных вызовов. Для получения положительного экономического эффекта нужно реализовать как минимум четыре из них».
Инновации вместо диких кошек
Начало реализации любого проекта в добыче предваряет поиск ответов на два вопроса: «Где добывать?» и «Сколько удастся добыть?». В случае с баженовской свитой точность этих ответов особо важна, так как напрямую связана с объемом затрат на дальнейшую разработку. Программа технологического развития предусматривает выполнение двух проектов, призванных облегчить оценку потенциала добычи на тех или иных лицензионных участках.
Первая технология, уже созданная в «бета-версии», — технология прогноза перспективности нефтегазоносности баженовских отложений. Она окажется незаменимой при неорганическом расширении ресурсной базы «Газпром нефти» — поиске и отборе новых месторождений — и позволит сэкономить за счет сокращения объемов необходимых геологоразведочных работ. Создание соответствующего «софта» —расчетного модуля для качественного и количественного ранжирования территорий — началось еще несколько лет назад. Базовый вариант программы уже разработан и сегодня проходит апробацию силами специалистов НТЦ. В прошлом году с ее помощью исходя из привлекательности участков была ранжирована практически вся территория ЯНАО и ХМАО. «Нам осталось обучить эту программу, проверить ее работоспособность по ключевым точкам, — уточнил начальник управления проектов нетрадиционных запасов Научно-технического центра „Газпром нефти“ Владислав Жуков. — Для этого необходимо набрать статистику, получить как можно больше практических результатов, что и будет сделано в ближайшие два года в рамках расширенной программы геологоразведочных работ на ряде месторождений».
Следующий этап — локализация места добычи на перспективных месторождениях баженовской свиты в Западной Сибири и определение технологических параметров разработки (количества скважин, их эффективной длины, пускового дебита, потенциальной накопленной добычи и т.д.). Эта задача будет решаться с помощью геолого-гидродинамического симулятора. Над его созданием специалисты «Газпром нефти» работают в консорциуме с ведущими научными институтами страны. Мировых аналогов этой разработке не существует — западные компании, добывающие сланцевую нефть, предпочитают проводить поиск насыщенных углеводородами зон «методом дикой кошки» — с помощью бурения скважин наудачу. «В условиях Западной Сибири — сложной логистики, тяжелого климата, отсутствия инфраструктуры — мы не можем позволить себе бурить лишние скважины. Это слишком дорого», — пояснил Кирилл Стрижнев. По словам руководителя проекта, компании гораздо выгоднее инвестировать в уникальный интеллектуальный продукт.
В основу гидродинамического симулятора закладываются геологические модели строения баженовской свиты, выделенные признаки нефтегазоносности пластов, зависимости между нефтенасыщенностью и другими характеристиками залежи. Проверка программы будет проводиться на данных геофизических исследований скважин и керновых исследований, полученных на нескольких сланцевых проектах «Газпром нефти», в частности на Пальяне и Верхнем Салыме.
Выбор параметров
Еще один вектор повышения экономической результативности разработки баженовской нефти— снижение капитальных затрат при строительстве скважин и их эффективная эксплуатация. В первую очередь речь идет о подборе оптимальной технологии строительства горизонтальных скважин — единственно продуктивных на бажене в силу специфики его строения. Технологии, которую можно было бы тиражировать на все сланцевые активы компании.
Применение гидроразрыва пласта в условиях баженовской свиты
Одна из особенностей освоения баженовской свиты заключается в так называемом узком окне бурения — соотношении пластового и внутрискважинного давления. Из-за узости окна поддержание устойчивости стенок скважины становится проблемой — даже при небольшом отклонении от оптимальных величин плотности бурового раствора, скорости бурения, диаметра скважины велика вероятность обвала. Выбор наилучших технологических параметров бурения — первоочередная задача, решить которую необходимо, чтобы рассчитывать на успех при дальнейшей разработке. Добиться необходимых результатов здесь можно только опытным путем. «Мы уже пробурили на бажен две пологие скважины с углами наклона 75 и 85 градусов и длиной горизонтального ствола 200 и 300 м, — рассказал начальник департамента геологии и разработки „Газпром нефти“ Александр Билинчук. — Следующий этап — два километровых ствола с углом под 90 градусов. Наша цель — это „горизонт“ на 1500 м. Это оптимальная протяженность горизонтального участка скважины для бажена с точки зрения окупаемости и минимизации капитальных затрат. Как только мы наберем нужное количество эмпирических данных, мы сможем построить соответствующие теоретические зависимости и тиражировать технологию на любом месторождении».
Другая, не менее важная задача — повышение дебита скважин. В общем случае высокого дебита позволяет добиться проведение многостадийного гидроразрыва пласта (МГРП), но с баженом не все так просто. Согласно принятой геологической модели потенциально продуктивные интервалы (ППИ) на бажене расположены в пласте в виде отдельных пропластков. Чтобы условия для проведения МГРП были оптимальными и образовавшиеся в результате трещины охватили максимальную часть пласта, необходимо не промахнуться во время проводки скважины (см. схему). Ошибки здесь приведут к бесполезности гидроразрыва. Решением этой проблемы должна стать разработка технологии мониторинга в режиме реального времени геомеханических свойств пород и управления режимами бурения в зависимости от их изменения. Соответствующий комплекс мониторинга скважин LWD (logging while drilling) существует и успешно применяется лидерами отрасли. Сегодня специалисты «Газпром нефти» совместно с сервисными компаниями работают над его адаптацией к условиям баженовской свиты.
Еще один проект посвящен непосредственно самому многостадийному гидроразрыву — технологии, без которой добыча сланцевой нефти невозможна. Здесь также необходимо адаптировать лучший мировой опыт к строптивому бажену, отличающемуся сверхнизкой проницаемостью. В обычном понимании бажен не обладает ни понятной пористостью, ни фильтрацией, поэтому применение стандартного МГРП, при котором создаются крупные магистральные трещины, здесь неэффективно. В этом случае дополнительный приток охватит лишь несколько десятков сантиметров пласта вокруг трещин. «Выжать» баженовскую нефть можно только с помощью сети трещин, создание которой — отдельный технологический вызов. Есть целый ряд параметров ГРП — скорость гидроразрыва, реологические свойства жидкости, размер и форма проппанта, пульсирующее или непрерывное воздействие на пласт, от которых зависит дизайн трещины. Залог успеха ГРП на бажене — верный подбор всех этих параметров.
Поиск и вовлечение в разработку нетрадиционных запасов во многом будет определять развитие «Газпром нефти» в среднесрочной перспективе. Безусловно, работа по извлечению трудной нефти потребует от специалистов компании решения новых непростых технологических вызовов. Мы готовы к этому и уже сегодня делаем уверенные шаги к лучшему пониманию геологического строения залежей баженовской свиты. В планах — наращивание ресурсной базы за счет органического и неорганического роста, разработка собственных технологий прогнозирования нефтегазоносности залежей и геолого-гидродинамического моделирования нетрадиционных запасов. Технологий, которые позволят нам занять лидирующие позиции в области извлечения ТРИЗов и создать отечественную школу добычи сланцевой нефти.
«Сегодня инженерный расчет дизайнов ГРП на бажене — прерогатива сервисных компаний, — рассказал главный геолог „Газпромнефть-Хантоса“ Михаил Черевко. — Внешние специалисты определяют основные параметры гидроразрыва и затраты на его проведение. Они отвечают за результат. Мы же хотим создать собственный симулятор ГРП для условий баженовской свиты. Этот продукт станет основой комплексной системы управления технологическими процессами и позволит нам контролировать и сокращать затраты на ГРП». По сути, задача здесь — превратить процедуру гидроразрыва на российских сланцевых залежах из уникальной и дорогостоящей в стандартную операцию. Достичь этого можно, только накопив достаточный опыт проведения на бажене МГРП с одновременным мониторингом трещин. Эта объемная задача оперативно может быть решена только в технологическом партнерстве с сервисными компаниями и при научной и финансовой поддержке государства.
К нефтематеринским запасам
Согласно современным представлениям о геологическом строении бажена, в нем выделяют два основных блока пород. Это нефтематеринские породы, содержащие кероген*, и породы-пропластки, содержащие легкую нефть. Причем последние составляют всего порядка 30% от всей толщины баженовской свиты. Такой метод стимулирования пласта, как многостадийный гидроразрыв, направлен как раз на извлечение углеводородов из пропластков. В то же время нефтематеринские породы остаются недоступными для стандартных способов добычи. «Без применения дополнительных технологий, направленных на генерацию углеводородов из баженовской свиты, мы сможем охватить добычей, пусть и рентабельной, лишь небольшую часть бажена, — считает Александр Билинчук. — При этом такие технологии существуют и уже успешно применяются рядом компаний на сланцевых залежах». В первую очередь речь идет о внутрипластовом каталитическом ретортинге (см. врез), позволяющем значительно увеличить в пласте температуру и давление и «выгнать» нефть из низкопроницаемых пород. Причем эта технология может применяться как на нефтематеринских породах, так и на пропластках после проведения ГРП — для создания дополнительных микротрещин и увеличения притока.
Основной минус технологии — дороговизна. Для ее реализации необходим целый комплекс наземного и подземного оборудования, организация теплоизоляции скважин. Тем не менее по предварительным расчетам эта технология может быть рентабельной при работе с баженовским горизонтом. Проверку расчетов «Газпром нефть» будет проводить совместными усилиями с МФТИ и Сколковским институтом науки и технологий, которые обладают лабораторным оборудованием для проведения соответствующих испытаний на опытных образцах керна из баженовской свиты. «Такого оборудования до последнего времени не было в России. Теперь мы сможем провести собственные исследования и сделать технико-экономические расчеты уже конкретно под один из наших сланцевых проектов, — сообщил Кирилл Стрижнев. — Дальше все будет зависеть от окупаемости».
Хотя достижение плановых объемов добычи нетрадиционных запасов нефти к 2025 году возможно уже за счет решения геологических задачи повышения эффективности строительства и эксплуатации скважин, поиск новых технологий для бажена — лишь вопрос времени и желания сделать следующий шаг в раскрытии его огромного потенциала.
* Керогены — полимерные органические материалы, которые расположены в таких породах, как нефтеносные сланцы, и являются одной из форм нетрадиционной нефти. Согласно теории появления органических нефтяных материалов, остатки растений и морских организмов под воздействием высоких температур и давления преобразуются в первую очередь в кероген, затем в битум и, наконец, в нефть и газ
Внутрипластовой каталитический ретортинг
В основе технологии внутрипластового каталитического ретортинга лежит тепловое воздействие в сочетании с физическим и химическим воздействием на углеводородосодержащие пласты с использованием высокоэффективного рабочего агента, состоящего из сверхкритической воды, углекислого газа, углеводородных растворителей и наноразмерного катализатора, с температурой до 500°C и давлением до 50 Мпа.
С помощью технологии можно добиться ряда значимых эффектов:
• необратимого снижения плотности и вязкости жидких УВ за счет дробления крупных молекул на более мелкие молекулы;
• генерации синтетических жидких и газообразных УВ из твердого органического вещества — керогена;
• повышения проницаемости продуктивных пластов на макро-, мезо- и микроуровнях;
• интенсификации добычи легких и средних по плотности жидких УВ.
По расчетам специалистов применение каталитического ретортинга параллельно с традиционными методами добычи (горизонтальные скважины с МГР П) на баженовской свите позволит получить куб. м дополнительной накопленной добычи с одной скважины.
Свита для нефтяных королей
Один из самых интересных проектов «Газпром нефти» в сфере разработки трудноизвлекаемых запасов — освоение залежей баженовской свиты. Уже сейчас ясно, что работа, проводящаяся на базе Salym Petroleum Development (SPD), потребует использования уникальных технологий добычи.
Текст: Вячеслав Калинин
ПРОТИВОРЕЧИВЫЙ БАЖЕН
Одними из главных пропагандистов освоения «бажена» на территории Западной Сибири считаются тюменский ученый, членкорреспондент РАН Иван Нестеров и группа его учеников. По их расчетам, на территории в 1,3 млн кв. км, на которой распространена баженовскя свита, практически из любой точки можно получить нефть. Однако значительное число ученых и геологов-практиков не разделяют столь оптимистичной оценки. Оппоненты группы Нестерова считают, что освоение баженовской свиты потребует огромных материальных и временных затрат на разведку, исследование свойств нефтенасыщенных пластов, разработку и внедрение эффективных технологий нефтедобычи. Столь несовместимые точки зрения на проблему «бажена» обусловлены его противоречивыми свойствами и слабой изученностью.
Сегодня у геологов есть согласованное мнение лишь об основных параметрах и условиях залегания баженовской свиты. Уникальная особенность горизонта, определяющая его промышленную ценность, — высокая насыщенность нефтью. При этом нефть представлена двумя основными фазами — керогеном (твердое полимерное органическое вещество) и жидкой фазой, соотношение между которыми может существенно меняться в пределах распространения свиты. Баженовская нефть жидкой фазы отличается высоким качеством, она легкая, малосернистая, без других вредных примесей, поэтому требует меньше затрат на первичную и глубокую переработку. Условия залегания отложений баженовской свиты характеризуются повышенными температурой и давлением в отличие от выше- и нижележащих пород. Эти факторы должны учитываться при подборе технологии разработки и выбора режимов бурения. «По своему геологическому строению баженовский нефтематеринский комплекс кардинально отличается от всех других в разрезе Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, — рассказал главный специалист „Газпромнефть НТЦ“ Валерий Соловьев. — Он представляет собой карбонатно-силикатно-глинистую породу с аномально высоким, до 20% и более, содержанием органического вещества. Ее свойства создают определенные трудности для моделирования продуктивных залежей с помощью дистанционных геофизических методов, однако, если брать во внимание потенциальные ресурсы „бажена“, им необходимо серьезно заниматься».
Руководитель направления по интерпретации ГИС Научно-технического центра компании Владимир Теплоухов о перспективности «бажена» отзывается осторожно: «Баженовская свита преподносит слишком много сюрпризов, и они никуда за минувшие десятилетия не исчезли. Главная проблема для геологов, а значит, и разработчиков — вопрос точного определения извлекаемых запасов нефти и интервалов их локализации. До сих пор не удалось с необходимой точностью определить объем эффективного нефтенасыщенного порового пространства пород баженовского горизонта. Очень мало данных и о фильтрационно-емкостных свойствах пород баженовской свиты, к тому же они сильно разнятся в зависимости от территории залегания, порой в соседних скважинах выявляется абсолютно различная картина. Без ответа на эти вопросы освоение месторождений будет рискованным проектом». Сомнения профессионалов небезосновательны — по результатам бурения на Салымском месторождении еще в советские времена около 30% скважин баженовской свиты оказались сухими. Впрочем, тогда условия освоения не позволили провести длительные испытания. И все же по мере истощения традиционных запасов именно с баженовской свитой связывают перспективы стабилизации добычи нефти в Западной Сибири, она рассматривается как один из стратегически важных объектов для восполнения ресурсной базы нефтяной отрасли России.
САЛЫМСКИЙ ПЛАЦДАРМ
Долгое время к ресурсам баженовской свиты относились как к непригодным для практического использования. Однако сегодня освоение запасов «бажена» выглядит привлекательнее ряда альтернативных направлений, ориентированных на поддержание нефтедобычи, — работы на северном шельфе восточнее Урала, в неосвоенных районах Восточной Сибири. Ведь в регионе, где простирается свита, уже есть вся необходимая инфраструктура. Соответственно, акцент на «бажен» ставит под сомнение перспективы освоения других потенциально богатых нефтью территорий, а значит, цена ошибки оказывается невероятно высокой.
Сегодня нефть из баженовской свиты добывают в промышленных масштабах «Сургутнефтегаз» и «Роснефть» на Салымском нефтяном месторождении. По информации из открытых источников, в «Сургутнефтегазе» за последние 30 лет к баженовской свите пробурено более 600 скважин. Результаты выглядят противоречиво: в 37% скважин не получены притоки нефти, в 63% притоки получены (максимальные — до 300 тонн в сутки). По данным на май прошлого года, из баженовской свиты компания добыла свыше 1,2 млн тонн нефти, а за все время эксплуатации планируется добыть более 5 млн тонн.
Результаты работы «Роснефти» свидетельствуют, что притоки из основного продуктивного пласта КС1 (карбонатный слой) баженовско-абалакского комплекса на Салымском месторождении в вертикальных скважинах могут поддерживаться на протяжении нескольких десятков лет на уровне 10 т/сут. По итогам разработки «бажена» постепенно выявилась и главная проблема — низкий коэффициент нефтеизвлечения (КИН). В настоящее время коэффициент извлечения нефти из пласта Ю0 баженовской свиты Салымского месторождения составляет около 7%.
Опыт разработки баженовской свиты позволил определить еще ряд особенностей в поведении капризного горизонта: неравномерное по площади распределение скважин с высоким начальным дебитом (разница в дебитах может составлять несколько порядков, от считаных тонн в сутки до нескольких сотен); существенное увеличение нефтеотдачи после проведения гидроразрыва пласта (ГРП); резкий спад производительности скважины — в течение года дебит может снизиться на порядок.
«Газпром нефть» опыт в разработке баженовской свиты намерена приобрести на Верхне-Салымском нефтяном месторождении, которое осваивает Sаlym Petroleum Development (SPD) — совместное предприятие с Shell. По словам представителя компании SPD Якова Волокитина, предстоящему началу работ по освоению баженовской свиты предшествовал большой подготовительный период: «Сегодня есть прогресс в понимании геологических особенностей строения баженовской свиты на Верхне-Салымском месторождении, достигнутый на основании анализа нового материала и обработки имеющихся старых данных. Для отработки технологий выработки запасов и подтверждения существующей модели строения баженовской свиты запланировано строительство от трех до пяти горизонтальных скважин специальной конструкции с проведением множественных гидроразрывов».
Совместными усилиями специалистов «Газпром нефти», SPD и Shell создана «дорожная карта», определяющая этапы и скорость движения к главной цели по освоению баженовской свиты на Верхне-Салымском месторождении — получению стабильных прито ков нефти в промышленных масштабах. В 2012 году главной задачей станет создание адекватной модели коллектора: определение вещественного состава, петрофизических свойств породы. Будут проведены исследования по содержанию подвижной нефти, отработана методика определения и оценки запасов и технологии локализации продуктивных зон. В 2013 году начнется бурение скважин и проведение комплекса геолого-технических мероприятий.
ЗОЛОТОЙ КЛЮЧ
Геологи признают, что окончательное мнение о перспективах баженовской свиты и возможностях промышленной добычи нефти из этого горизонта можно будет сформировать на основании анализа данных ГИС, исследований керна, результатов испытаний скважин и геомеханических исследований, которые позволят в итоге подобрать эффективные технологии освоения — своеобразный золотой ключ, способный по-настоящему открыть недоступные пока богатства «бажена».
В мировой практике сложился достаточно богатый опыт использования различных технологий при освоении нефтенасыщенных сланцев. Однако далеко не все из них применимы в условиях вечной мерзлоты и других специфических особенностей залегания баженовской свиты в Западной Сибири.
Наиболее эффективной технологией при разработке «бажена» в России сегодня считается бурение горизонтальных скважин с множественными гидроразрывами пласта. Подобная методика широко используется в США для добычи сланцевой нефти и газа из пластов — возможных аналогов баженовской свиты. Основная задача ГРП — обеспечение интенсивного растрескивания пласта, создание обширной зоны искусственной трещиноватости, позволяющей существенно увеличить зону дренирования скважины. «Применение многостадийного ГРП обязательно даст свой эффект и позволит обеспечить промышленные притоки нефти, — считает главный специалист „Газпромнефть НТЦ“ Руслан Кайбышев, — но на разработку наиболее оптимальной технологии понадобится время и целая серия испытаний».
Пока же, несмотря на кажущуюся изученность, баженовская свита остается непознанным объектом как для геологов, так и для разработчиков. Даже учитывая имеющийся мировой и отечественный опыт освоения баженовской свиты и нефтяных сланцев, промышленная разработка «бажена» видится масштабным и достаточно затратным проектом, реализация которого по силам только крупным, ориентированным на разработку и использование новых технологий компаниям. Пока, по смелым оценкам геологов, запасы в пластах баженовской свиты только на территории Западной Сибири превышают 140 млрд тонн.
БАЖЕНОВСКАЯ СВИТА
Горизонт горных пород в Западной Сибири на глубинах более 2 км. Распространена на территории более 1 млн кв. км, при этом имеет сравнительно небольшую толщину — 20–30 м. Открытие в Западной Сибири промышленных запасов нефти в баженовском горизонте относится к 60-м годам ХХ века. По смелым оценкам геологов, запасы в пластах баженовской свиты только на территории Западной Сибири превышают 140 млрд тонн.