CC BY
173
НЕФТЕГАЗОВОЕ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ В СИБИРИ: ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РИСКИ
Николай Петрович Запивалов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук, 630090, г. Новосибирск, пр-т Академика Коптюга, 3, доктор геолого-минералогических наук, профессор, академик РАЕН, главный научный сотрудник Лаборатории геологии нефти и газа глубокопогруженных горизонтов осадочных бассейнов, тел.: 7-903-935-87-25, e-mail: ZapivalovNP@ipgg.nsc.ru
В настоящее время государственный контроль за недропользованием в России осуществляется неэффективно. Многие геологические и экологические проблемы не решаются. Есть две категории геологических рисков: первая касается геолого-разведочных работ, особенно на слабо изученных объектах; вторая связана с разработкой месторождений.
Г еологические и экологические риски можно уменьшить «умом и молотком» (mente et malleo). Это позволит уберечь природу и недра от катастрофических потрясений, сохранить здоровье и жизни людей во многих регионах, поддерживать стабильный уровень добычи нефти и газа, достойно развивать бизнес.
Ключевые слова: недропользование, геологические и экологические риски.
USAGE OF OIL AND GAS SUBSURFACE RESOURCES IN SIBERIA: GEOLOGICAL AND ENVIRONMENTAL RISKS
Nikolay P. Zapivalov
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (IPGG SB RAS), Novosibirsk, Russia, 630090, Aсad. Koptyug av. 3, .DSc., Professor, Member of Russian Academy of Natural Sciences, Principle research scientist, Laboratory of petroleum geology of deep-seated horizons of sedimentary basins, tel: 7-903-935-87-25, e-mail: ZapivalovNP@ipgg.nsc.ru
At present, the government control of usage of subsurface resources is ineffective in Russia. Many geological and environmental problems remain unsolved. There are two types of geological risks: the first is related to geological exploration works, especially at understudied objects; the second refers to oilfield development. Geological and environmental risks can be reduced with «mente et malleo» (intelligence and mining pick). It would allow protecting nature and depths from dangerous changes, saving people’s health in many regions, saving money, and maintaining a stable level of oil and gas production.
Key words: usage of subsurface resources, geological and environmental risks.
Геологическое изучение и недропользование в современной России имеет ряд особенностей. По конституции недра и все полезные ископаемые принадлежат государству, т.е. народу. Государство передает в аренду по лицензионным соглашениям участки (объекты) и содержащиеся в них полезные
ископаемые для освоения отдельным лицам или акционерным компаниям, которые называются «Недропользователь».
Современная практика показывает, что государственный (народный) контроль за деятельностью Недропользователя в России осуществляется неэффективно. Помимо взимания налогов, есть много геологических и экологических проблем, которые не решаются.
1. Геологические риски.
Есть две категории рисков. Первая касается геолого-разведочных работ, особенно на новых и слабоизученных объектах. Успешность поисковоразведочных работ в мире держится в среднем на уровне 30%. Весь цикл разведочных работ, особенно бурение глубоких скважин, является очень дорогим «удовольствием», поэтому недропользователи пытаются до предела уменьшить эти затраты. Доля затрат на разведку и соответствующие объемы работ почти во всех крупных нефтяных компаниях являются очень низкими. Прогностический (научный) риск также высок в силу использования консервативных концепций и теорий без учета современных представлений о геофлюидодинамических факторах формирования и «жизни» месторождения. Есть и технологические риски в процессе разведки.
Группа разведочных рисков поддается некоторому учету и, как правило, приводит к «занулению» этих работ. Например, в Томской области компания «Imperial Energy» (Индийская корпорация ONGC) пробурила в 2011 г. 11 неэффективных поисково-оценочных и разведочных скважин с привлечением технологий и специалистов Halliburton и Schlumberger, которые не оправдали ожиданий. Индийская фирма приостановила активные буровые работы для профессионального осмысления всех геолого-геофизических материалов [1]. Кстати, оказалось, что 11 поисково-разведочных скважин («Imperial Energy») -это больше, чем у всех нефтегазовых предприятий на Томских землях, вместе взятых (включая «Роснефть»), за 2011 г. «Мелкие» недропользователи вообще не имеют возможности для проведения разведочных работ инновационного характера. Большое количество объектов в нераспределенном фонде остается невостребованным.
Вторая категория геологических рисков связана с разработкой месторождений.
Хищническая, сверхинтенсивная выработка активных запасов нефти Верх-Тарского месторождения в Новосибирской области - пример беспощадной эксплуатации нефтегазовых месторождений. Реальный график жизни Верх-Тарского месторождения представлен на рис. 1. Как видно из графика, здесь нет «полки» (периода стабильного уровня добычи), а есть только стадии роста и резкого спада уровня добычи. Обводненность добываемой продукции на Верх Тарском месторождении уже превышает 80%. Это результат применения гидроразрывов и закачки воды.
Гидроразрывам подвергаются все вновь пробуренные скважины с самого начала их эксплуатации [2, 3]. В нефтяной пласт Ю1 с целью поддержания пластового давления закачивается вода в объёмах, многократно превышающих добычу нефтяного флюида. В 2010 г. действующий эксплуатационный фонд на
месторождении составлял 92 скважины, а действующий нагнетательный фонд -74 скважины. Средний дебит нефти - 41 т в сутки, а воды в объёме добываемой жидкости - 80 т в сутки, т. е. в два раза больше. В таком режиме система поддержания пластового давления также является разрушительной для нефтенасыщенного пласта.
Рис. 1. График жизни Верх-Тарского месторождения
«Поршневой» принцип вытеснения нефти в пласте не обеспечивает эффективную перколяцию. Следует иметь в виду, что масштабная закачка «инородной» воды резко и необратимо изменяет минералогический состав продуктивного пласта и соответственно все природные свойства коллектора, то есть происходит активный техногенный метасоматоз с отрицательным эффектом. К сожалению, в Западной Сибири многие месторождения разрабатываются аналогично Верх-Тарскому [3].
Закритические режимы разработки нефтяных месторождений возмущают геологическую среду и создают многочисленные точки бифуркаций в глубинных недрах и на поверхности, что предопределяет геологические риски.
В процессе такой разработки в пластах образуются многочисленные целики (трудноизвлекаемая нефть) и в результате большие объемы остаточной нефти.
Необходимо учитывать критический флюидодинамический порог возмущения (устойчивости) нефтенасыщенного пласта, равный 5 МПа [4].
2. Экологические риски
Экологические риски разнообразны и чрезвычайно опасны.
Рассмотрим несколько примеров.
В Нижневартовском районе Тюменской области разрабатывается большое количество нефтяных месторождений. Самые крупные из них - Самотлорское и Ватинское - введены в эксплуатацию более 40 лет назад. К настоящему времени только по Самотлорскому месторождению суммарное количество добытой из недр жидкости составило порядка 12 млрд тонн, в том числе суммарное
количество добытой нефти - 2,6 млрд тонн. В систему поддержания пластового давления (ППД) закачано около 13 млрд м рабочего агента (подземных, поверхностных и сточных вод) [5]. Общий фонд скважин составляет около 17 тыс. единиц. Такая гигантская техногенная нагрузка (10 скважин на 1 км2) инициирует проявление геодинамических процессов природно-техногенного генезиса, имеющих место в пределах данного и других месторождений, а также оказывает воздействие на почвы, поверхностные и подземные воды [5].
На территории Томской области в промышленной разработке находятся более 30 месторождений нефти и газа. Объекты нефтегазодобывающей отрасли являются основными источниками загрязнения ландшафта географической поверхности земли и недр. В зону влияния нефтедобывающей отрасли входит более 1/3 территории области. Наиболее остро экологические риски проявляются в Каргасокском, Парабельском и Александровском районах.
Негативное воздействие на недра в процессе разработки месторождения сказывается при бурении большого количества эксплуатационных скважин. Быстро снижается пластовое давление в залежах углеводородов, что вызывает деформацию земной коры и изменения в рельефе. Геодинамические процессы на поверхности проявляются в виде заболачивания и подтопления территории, разрушения промысловых объектов.
Интенсивность проседания земной поверхности над нефтяными и газовыми месторождениями начинает проявляться через 10-20 лет разработки, при резком падении пластового давления в продуктивных пластах-коллекторах.
Нефтегазодобывающее производство способно вызывать глубокие преобразования земной коры на больших глубинах - до 10-12 тыс. м. В процессе нефтегазодобычи осуществляются широкомасштабные и весьма существенные воздействия на пласты (нефтяные, газовые, водоносные и др.). Нагрузка от веса вышележащих пород первоначально поддерживается как за счет напряжений в породном скелете пластов, так и за счёт давления пластового флюида на стенки пор. При снижении пластового давления происходит перераспределение нагрузки - снижается давление на стенки пор и, соответственно, повышаются напряжения в породном скелете пласта. Эти процессы достигают таких широких масштабов, что могут приводить к землетрясениям. Существенное проседание грунта было отмечено на разрабатываемом месторождении Уилмингтон (Калифорния, США). Месторождение было открыто в 1936 году, а уже в 1939 г. жители города Лос-Анджелес почувствовали довольно ощутимые сотрясения поверхности земли. Началось проседание грунта. В 60-е годы разработка этого месторождения была прекращена.
Ярким примером проседания почвы является Самотлорское месторождение в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. Оно разрабатывается с 1969 г. По данным инструментальной съемки, очаговое опускание земной поверхности уже составило121 мм.
В Северном море, в пределах месторождения Экофиск, после извлечения из его недр 172 млн. т нефти и 112 млрд. м3 газа произошли тектонические подвижки, следствием которых стала деформация стволов скважин и самих
морских платформ. Всем известны недавние (первое десятилетие XXI века) природные и техногенные катастрофы в Мексиканском заливе, имеющие глобальные последствия. Здесь 936 месторождений и 4000 морских платформ [6].
Еще раз вернемся к Томской области, где за 50 лет интенсивного развития нефтяной промышленности пробурено свыше 30000 скважин. Почти все поисковые и разведочные скважины давно ликвидированы, а эксплуатационные скважины постепенно выводятся из действующего фонда. Скважины, простоявшие 20-30 лет после ликвидации, представляют опасность загрязнения верхней части геологического разреза.
При закачке воды и растворов для поддержания пластового давления и других воздействиях на пласты происходит перераспределение давлений, температур, геохимических параметров, направлений и скорости циркуляции подземных вод.
В последнее время одним из самых распространённых методов интенсификации добычи нефти в России, особенно в Западной Сибири, является гидроразрыв продуктивных пластов (ГРП). Помимо увеличения дебита нефти, данная процедура за счет проводимости пласта сильно сказывается на гидродинамической системе недр в целом. Это характеризуется изменением зон разгрузки и переформированием распределения флюидов в пластах, что безусловно предопределяет геологические и экологические риски.
Не все риски, последствия и потери можно оценить деньгами, да и не всем это выгодно, особенно недропользователям.
Выводы:
1. Система недропользования в России требует серьезных изменений. Необходимо разделить геологию и недропользование: геология обеспечивает воспроизводство запасов (товара), а недропользование - использование этого товара. Геолог - производитель, а недропользователь - потребитель.
2. В настоящее время в России профессиональная геология находится
«ниже уровня геоида», а система недропользования обеспечивает только
получение максимально возможных прибылей и законную уплату налогов.
3. Геология - дело государственное, а недропользование - дело частнокоммерческое. Надо возродить геологию.
4. Геологические и экологические риски можно предупредить «умом и
молотком» (mente et malleo). Необходимо разрабатывать новые
нефтегеологические парадигмы, методы и технологии.
5. Уменьшить геологические и экологические риски - это означает:
- Уберечь природу и недра земли от катастрофических событий и нежелательных явлений;
- Сохранить здоровье и жизни людей во многих странах и регионах;
- Экономить деньги, поддерживать стабильный уровень добычи нефти и газа и достойно развивать бизнес.
Автор благодарит своих Томских аспирантов, уделяющих большое внимание указанным проблемам.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Недра и ТЭК Сибири. - Томск: 2012, январь, с. 14-16.
2. История Новосибирской нефти. - Новосибирск: Издательство «Приобские
ведомости», 2009. - 144 с.
3. Запивалов, Н.П. Новосибирская нефть-2010 как зеркало российской «нефтянки» // Эко: всероссийский экономический журнал. - Новосибирск: Наука, 2010, №9. - С. 31-49.
4. Запивалов, Н.П. Динамика жизни нефтяного месторождения // Увеличение нефтеотдачи - приоритетное направление воспроизводства запасов углеводородного сырья: Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика А. А. Трофимука. - Казань: Фэн, 2011. - С. 218-223.
5. Вашурина, М.В. Изучение пресных подземных вод Вартовского нефтегазоносного района // Автореферат диссертации на соискание уч. степени к. г.-м. н. Тюмень, 2011, 18 с. Научный руководитель - чл.-корр. РАН Курчиков А.Р.
6. Запивалов, Н.П. Нефтегазоносность акваторий мира: Учебное пособие.-
Новосибирск: НГУ, 2009. - 260 с.
© Н.П. Запивалов, 2012
