CC BY
6
6. Milanovsky E.E., Khain V.E. The geological structure of Kavka-za. M.: Moscow State University, 1963. 355 p.
7. Azhgirei G D et al. General geology. M.: Enlightenment, 1974. 479s.
8. Smirnova M.N. Fundamentals of geology of the USSR. M.: Higher School, 1984.
383 p.
9. Modern movements of the Earth's crust and oil and gas potential (on the example of the Tersk-Caspian trough) / V.A. Sidorov [et al.]. M.: Nauka, 1987.
10. Talalaev V.D., Avetisyants S.A. On the issue of tectonics of the North-Caspian forward trough // Proceedings of Sevkavnipineft. 1976. Issue XXIII. pp. 39-44.
11. Khain V.E. Geology and exploration. Deep faults: basic features, principles of classification and significance in the development of the Earth's crust (historical review) // Izv. vuz. 1963. No. 3.
12. The role of deep faults in TCFD structure formation, distribution of hydrocarbon accumulations and thermomineral sources / A.A. Daukaev [et al.] // IOP Conference series: Earth and Environment Science. 2022. p. 012051.
13. Utilization of enrichment tailings and zinc extraction based on mechanochemical activation / V.I. Golik [et al.] // Materials. 2023. 16. 726. doi: 10.3390/ma16020726.
14. Ecological behavior of youth and sustainable development / A. Shutaleva // Sus-tainability. 2022. 14. 250. doi: 10.3390/su14010250.
15. Gaisumov M.Ya., Kerimov I.A., Badaev S.V. Minimization of the most common project risks in the oil and gas industry // The Second Eurasian Conference and Symposium "RISK 2020" Innovations in minimizing natural and technological risks. Geodynamic risks of developing oil and gas fields in Grozny. 2020. pp. 204-205.
УДК 622.241
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫРАБОТАННЫХ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН
ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГЕОТЭС
А.А. Даукаев, Л.С. Гацаева, А.А. Шаипов, Х.И. Хамсуркаев
Рассматривается проблема рационального использования гидротермального ресурсного потенциала территории Чеченской Республики. Приведены количественные и качественные показатели подземных термальных вод. Обозначены области возможного использования термальных вод в зависимости от их температуры. Особое внимание уделено перспективам создания ГеоТЭС на базе использования выработанных нефтяных скважин отдельных месторождений, в верхнемеловые нефтеводоносные пласты которых закачивались значительные объемы попутных вод. Приводятся примеры переоборудования отработанных нефтяных скважин под геотермальные и их использование в геотермальном производстве Республики Дагестан.
Ключевые слова: ресурсный потенциал, Чеченская Республика, гидротермальные источники, термальные воды, нефтеносные пласты.
Введение
Геотермальные ресурсы - важнейший источник для развития многих отраслей экономики: санаторно-бальнеологического и агропромышленного
комплексов, химической и редкометальной промышленности и др., но высокая эффективность освоения геотермального потенциала все же связывается с электроэнергетикой.
Изучение вопросов практического использования глубинного тепла Земли в разных регионах нашей страны началось еще в 20-х годах XX века. Постановление Совета Министров СССР от 19 апреля 1963 г. «О реализации работ по использованию глубинного тепла Земли» для нужд народного хозяйства стало началом масштабного освоения геотермальных ресурсов в нашей стране в целом. Для производства электроэнергии привлекательны высокопотенциальные воды с температурой от 100оС и выше. Как известно, геотермальные флюиды аккумулируются потребителю через скважину, которая является самым дорогим элементом в технологической цепочке «скважина - потребитель» [1]. И, конечно, при глубоком залегании термоводоносного пласта выгоднее использовать уже выработанный фонд нефтегазовых скважин (пробуренных, например, на караган-чокракские и меловые отложения) и ремонтировать ликвидированные скважины, т.е. вовлечение и максимально возможное использование уже имеющегося фонда скважин, что сильно влияет на рентабельность геотермального производства. В данной статье рассматриваются вопросы использования фонда выработанных нефтяных и ликвидированных по другим причинам скважин на территории Чеченской Республики для создания ГеоТЭС.
Методы и материалы
Работа базируется на методах системного анализа и обобщения имеющихся материалов с использованием синергетического подхода. Основой для выполнения работы явились фондовые, архивные материалы и опубликованные литературные источники по тематике исследования (отечественные и зарубежные).
Результаты
В целом Восточно-Предкавказский артезианский бассейн (ВПАБ) характеризуется достаточной степенью изученности. В пределах бассейна пробурено значительное количество нефтегазовых, георотермальных и других скважин. Гидрогеологические и геотермальные исследования здесь выполнялись разными организациями: Институтом проблем геотермии ДНЦ РАН, ПГО «Севкавгеология», ВСЕГИНГЕО, ОАО «Геотермнефтегаз» и др. [2].
Среди субъектов Российской Федерации по запасам геотермальных вод Чеченская Республика входит в первую тройку наряду с Республикой Дагестан и Камчатским краем. Известны 14 месторождений термальных вод (МТВ), эксплуатационные запасы которых по категориям A+B+Ci оцениваются в 64,68 тыс. м3/сут. На сегодняшний день только по двум месторождениям (Ханкальское и Гойтинское) имеются утвержденные в ГКЗ запасы в объеме 16,25 тыс. м3/сут., что составляет приблизительно 25 % от разведан-
ных запасов [3]. Наиболее активно эксплуатировались Ханкальское, Черв-ленское, Новощедринское, Центрально-Бурунное МТВ. Добыча термальных вод велась фонтанным способом и составляла около 7,5...8,8 млн м3/год. Основными потребителями были объекты жилищно-коммунального и сельского хозяйств. При этом качественные характеристики геотермальных теплоносителей (глубина залегания 1000 - 2500 м, температура 60... 110 °С, дебит - в среднем 1000.3500 м3/сут., минерализация 2.3 г/л и т. д.) свидетельствуют о больших возможностях их практического применения (бальнеология, теплофикация населенных пунктов, выращивание овощей и фруктов, как в открытом, так и в закрытом грунте, разведение рыбы и других морских организмов, использование в различных отраслях обрабатывающей промышленности и для производства энергии). И этот спектр может расшириться в соответствии с разработками новых технологий в области геотермальной энергетики [4-6]. Следует отметить, что за всю историю освоения геотермальных ресурсов ЧР ни одно МТВ никогда не осваивалось комплексно, кроме того, большая часть термоводозаборов простаивала по разным причинам.
Также Чеченская Республика является старейшим нефтегазодобывающим регионом нашей страны. Непременным спутником нефти и газа в процессе разработки нефтегазовых месторождений являются попутные воды - огромный поток отходов в нефтегазодобывающей отрасли, для утилизации которых требуются сложные технологические процессы и дополнительные затраты. Поэтому в мировой практике чаще всего применяется повторная закачка добываемых пластовых вод после очистки от механических примесей и нефтепродуктов для поддержания пластового давления, главным образом, потому, что это самый экономичный способ утилизации больших объемов воды. Попутные воды являются ценными материальными ресурсами, так как содержат кондиционные концентрации йода, брома, магния, лития, бора, цезия и т. д., и при наличии подходящих технологий их переработки могут внести существенный вклад в успешное развитие экономики любого нефтегазоносного региона. Есть также важное свойство попутных вод - это энтальпия, с которой связывают перспективы их использования [7, 8]. В зависимости от температуры воды из отработанных нефтяных скважин можно использовать в различных целях: при температуре 120.150 °С - для выработки электроэнергии (ГеоТЭС); с температурой 100. 115 °С - для отопления объектов жилого фонда; ниже 100 °С - обогрев теплиц, жилого фонда, бальнеология (при наличии целебных свойств). По некоторым расчетам, самоокупаемость ГеоТЭС составляет 56 лет.
С учетом того, что на территории Чеченской Республики значительный фонд выработанных нефтяных и ликвидированных скважин, то это направление становится привлекательным вдвойне. Расчеты показывают,
что если все капитальные вложения на обустройство термоводозабора принять за 100 %, то при глубине залегания водоносного горизонта от 300 до 1000 м доля скважин составляет от 10 до 30 % капитальных вложений, при глубине от 1000 до 2000 м - от 30 до 50 %, при глубине от 2000 до 3000 м -от 50 до 60 %, от 3000 до 4000 м - 60...75 %, свыше 4000 м доля достигает 90 % и более всех затрат [9]. И, конечно, при глубоком залегании водоносного горизонта выгоднее использовать уже отработанный фонд нефтегазовых скважин, пробуренных, к примеру, на миоценовые и меловые горизонты, или ремонтировать ликвидированные скважины, т. е. вовлечение и максимально возможное использование уже имеющегося фонда скважин, что сильно повлияет на рентабельность геотермального производства.
Со второй половины XX века по всей стране разворачиваются работы по изучению вопросов геотермии и достигнуты определенные успехи в создании техники и технологий геотермального производства. Например, на Ханкальском МТВ впервые в СССР еще в 80-е годы была успешно опробована ГЦС-технология, когда после снятия теплового потенциала отработанные термальные воды в объеме 700 тыс. м3 обратно возвращались в пласт [2, 9]. Дагестан стал пионером не только практического освоения геотермальной энергии (в 1949 году в центре Махачкалы стала функционировать общественная баня), но и использования отработанных нефтяных скважин в геотермальном производстве. Здесь впервые в СССР была разработана технология переоборудования нефтяных скважин под геотермальные, и старая нефтяная скважина №2 27 в 1949 году была переоборудована для добычи геотермального флюида. Далее в 1951 году была переоборудована скважина № 160 для теплоснабжения городских микрорайонов, а в 1953 году от скважин № 98 и № 175 геотермальным отоплением были обеспечены здания институтов Дагестанского филиала АН СССР. В 1964 году в Махачкале была организована первая в СССР Северо-Кавказская разведочная экспедиция по бурению и реконструкции нефтегазовых скважин на термальные воды (в 1966 году преобразована в Кавказское промысловое управление по использованию глубинного тепла Земли Мингазпрома СССР). На базе этой организации были разработаны и внедрены методы обработки геотермальной воды для предотвращения коррозии и солеотложений, способствовавшие более широкому вовлечению геотермальных ресурсов в ТЭБ Дагестана. На сегодняшний день до 1/3 всех эксплуатируемых геотермальных скважин в Дагестане созданы из ликвидированного фонда нефтяных скважин [11, 12].
Как отмечалось выше, на территории ЧР имеется огромный фонд бездействующих скважин различного назначения, пробуренные на караган-чокракские и меловые отложения. После обводнения и по причине невыполнения поставленных задач много скважин было законсервировано или ликвидировано, а также переведены из одной категории в другую (рисунок). Некоторые из законсервированных скважин в результате разгерметизации дебитируют подземными флюидами.
Скважина № 100 (Новогрозненское месторождение термальных вод) переведена в категорию геотермальных
Добыча нефти длительное время осуществлялась с использованием системы поддержания пластового давления (ППД) с закачкой в пласт значительных объемов воды. В результате в районе расположения скважины формировались подземные резервуары воды с температурой до 150 °С и более. То есть здесь отпадает проблема бурения дорогостоящих скважин для поисков термальных вод.
Ниже приводятся сведения о разработке верхнемеловых залежей отдельных месторождений ТСНО с применением системы поддержания пластового давления (фонд скважин, объемы закачанных вод и т. д.) [10].
Октябрьское месторождение
С 1978 и 1979 годов в обводнившиеся скв. №2 214 и 225 Октябрьского месторождения всего было закачано 20,7 млн м3 воды. На 01.11.1994 г. из верхнемеловой залежи всего отобрано 411,2 тыс. м3 воды.
Для нагнетания воды в залежь были пробурены еще 6 скважин, из которых только одна скв. № 259 использовалась как нагнетательная, в которую с 1981 года закачивалась вода, в 1993 году скважина ликвидирована.
Брагунское месторождение
Разработка верхнемеловой залежи в соответствии с технологическим документом осуществлялось с 1966 года. В 1992 г. на основе утвержденных в 1991 году запасов нефти в количестве 57 870 тыс. т (балансовых) и 41 666 тыс. т (извлекаемых) был составлен новый документ. К внедрению был
утвержден второй вариант разработки, предусматривающий систему разработки с приконтурным заводнением с целью повышения пластового давления до 48,7 МПа, что обеспечивал фонтанный способ эксплуатации скважин при заданных дебитах с устьевыми давлениями не ниже 4,5 МПа.
В нагнетательном фонде верхнемеловой залежи Брагунского месторождения пребывали 13 скважин (№№ 60, 64, 73, 85, 63, 78, 84, 178, 81, 70, 67, 85 и др.). Всего в залежь с 1973 года были закачаны 60,8 млн м3 воды. За все время разработки из залежи отобраны 2,4 млн м3 воды.
Старогрозненское месторождение
Верхнемеловая залежь нефти разрабатывалась в соответствии с технологическим документом с 1964 года. По проектным документам за 1987 год. начальные балансовые запасы нефти составляли 49 619 тыс. т., а извлекаемы - 32 748 тыс. т. С 1970 по 1977 годы. разработка залежи осуществлялась с закачкой воды в целях ППД. В фонде нагнетательных пребывали 13 скважин (№/№ 644, 666, 667, 676, 677, 679, 686 и др.). Всего в скважины были закачаны 20,3 млн м3 воды.
Также, значительные объемы воды для целей ППД были закачаны в верхнемеловые скважины Эльдаровского, Горячеисточненского и других месторождений.
Заключение
Таким образом, изучаемая территория характеризуется значительным потенциалом гидрогеотермальных ресурсов, рациональное использование которого может способствовать достижению энергетической, экономической и экологической безопасности региона. В связи с высокой выработанностью миоценовых и отдельных верхнемеловых залежей в Чеченской Республике сложились благоприятные условия для развития геотермальной подотрасли в ТЭК республики. На базе высокотемпературных попутных вод можно предусмотреть создание ГеоТЭС. Уже существовал инновационный проект создания такой станции на базе выработанных нефтяных скважин Старогрозненского и других месторождений нефти и газа Чеченской Республики.
Приведенный выше анализ данных позволяет научно обосновать вопрос рационального использования имеющегося ресурсного потенциала термальных вод и фонда выработанных и ликвидированных нефтяных скважин на территории Чеченской Республики (создание ГеоТЭС, теплоснабжение, бальнеология и др.).
Список литературы
1. Даукаев А.А., Гацаева Л.С. История и перспективы использования гидрогеотермальной энергии в Чеченской Республике // Сб. науч. тр. XI все-рос. науч.-технич. конф. с междунар. участием «Современные проблемы
геологии, геофизики и геоэкологии Северного Кавказа». М. 2022. С. 713— 722.
2. Геотермальное теплоснабжение Дагестана / В.А. Бутузов, А.Б. Ал-хасов, Р.М. Алиев, Г.Б. Бадавов // Энергосбережение и водоподготовка. 2020. № 4(126). С. 30-41.
3. Геотермальные ресурсы ЧР: состояние и перспективы / Ю.Н. Малышев, Х.Э. Таймасханов, Ш.Ш. Заурбеков, М.Ш. Минцаев // Сб. науч. тр. междунар. науч.-практич. конф. «GEOENERGY». 2015. С. 83-91.
4. Гацаева Л.С. Геоэкологические проблемы освоения геотермальных ресурсов Чеченской Республики // Грозненский естественно-научный бюллетень. 2017. № 3(7). С. 17-21.
5. Hydro potential assessment on the territory of the Chechen Republic for recreational purposes / Kh.Sh. Zaburaeva [and others] // IOP Conference Series: KnE Life Sciences. 2019.
6. Natural mineral waters of The Chechen Republic: current usage and prospects for development / A.A. Daukaev [and others] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. P. 012025.
7. Аббасов Г.А., Атакишиева Н.А., Курбанзаде Л.Б. Подготовка предложений по эффективному использованию попутных вод, добываемых совместно с нефтью на нефтяных месторождениях Апшеронского полуострова // Геология нефти и газа. 2022. № 4. С. 65-72.
8. Потенциал использования попутных вод как источников теплоэнергетического и гидроминерального сырья на примере месторождений Удмуртской Республики / А.В. Сентяков, В.Ю. Мастеркова, Н.И. Акзиги-тов, Т.С. Усманов // Недропользование XXI века. 2019. № 6(82). С. 100-105.
9. Перспективы крупномасштабного использования геотермальной энергии в Республике Дагестан / Р.М. Алиев, В.А. Васильев, М.И. Исрапи-лов, Г.Б. Бадавов // Известия Академии наук. Энергетика. 2010. № 5. С. 125131.
10. Tailings Utilization and Zinc Extraction Based on Mechanochemical Activation / V.I. Golik [and others] // Materials. 2023. 16. 726. doi: 10.3390/ma16020726.
11. Environmental Behavior of Youth and Sustainable Development / A. Shutaleva [and others] // Sustainability. 2022. 14. 250. doi: 10.3390/su14010250.
12. Керимов И.А., Аксенов Е.М. Минерально-сырьевые ресурсы Чеченской Республики: монография. Грозный: Грозненский рабочий, 2015. С. 512.
Даукаев Арун Аболханович, д-р геол-мин. наук, зав. отд., [email protected], Россия, Грозный, Комплексный научно-исследовательский институт им. Х.И. Ибрагимова РАН,
Гацаева Лиана Саидовна, науч. сотр., [email protected], Россия, Грозный, Комплексный научно-исследовательский институт им. Х.И. Ибрагимова РАН,
Шаипов Арби Ахамдиевич, канд. геол.-мин. наук, зав. кафедрой, [email protected], Россия, Грозный, Грозненский государственный нефтяной технический университет им. М.Д. Миллионщикова,
Хамсуркаев Хусайн Исраилович, доц., [email protected], Россия, Грозный, Грозненский государственный нефтяной технический университет им. М.Д. Миллионщикова
USE OF DRAFT OIL WELLS TO CREATE GEOPP A.A. Daukaev, L.S. Gatsaeva, A.A. Shaipov, Kh.I. Khamsurkaev
The article is devoted to the problem of rational use of the hydrothermal resource potential of the territory of the Chechen Republic. Quantitative and qualitative indicators of underground thermal waters are given. Areas of possible use of thermal waters are indicated depending on their temperature. Particular attention is paid to the prospects for the creation of geothermal power plants based on the use of depleted oil wells of individual fields, into the Upper Cretaceous oil-water-bearing strata of which significant volumes of associated water were pumped. Examples are given of the conversion of waste oil wells to geothermal ones and their use in geothermalproduction in the Republic of Dagestan.
Key words: resource potential, Chechen Republic, hydrothermal springs, thermal waters, oil-bearing formations.
Daukaev Arun Abalkhanovich, doctor of geological and mineral sciences, head of department, [email protected], Russia, Grozny, Comprehensive Scientific Research Institute named after H.I. Ibragimov of the Russian Academy of Sciences,
Garayeva Liana Saidovna, scientific officer, [email protected], Russia, Grozny, Comprehensive Scientific Research Institute named after H.I. Ibragimov of the Russian Academy of Sciences,
Shaipov Arbi Akhamdievich, candidate of geol.-mineral sciences, head of chair, [email protected], Russia, Grozny, Grozny State Oil Technical University named after M.D. Millionshchikov, Russia,
Khamsurkaev Hassan Israilovich, docent, hhi67@,mail.ru, Russia, Grozny, Grozny State Petroleum Technical University named after M.D. Millionshchikov
Reference
1. Daukaev A.A., Gatsaeva L.S. History and prospects of using hydrogeothermal energy in the Chechen Republic // Collection of scientific tr. XI All-Russian scientific and technical conference with international with the participation of "Modern problems of geology, geophysics and geoecology of the North Caucasus". Moscow, 2022. pp. 713-722.
2. Geothermal heat supply of Dagestan / V.A. Butuzov, A.B. Alkhasov, R.M. Aliyev,
G.B. Badavov // Energy saving and water supply. 2020. No. 4(126). pp. 30-41.
3. Geothermal resources of the Czech Republic: state and prospects / Yu.N. Malyshev,
H.E. Taymaskhanov, Sh.Sh. Zaurbekov, M.Sh. Mintsaev // Collection of scientific tr. international scientific and practical conference "GEOENERGY". GGNTU, 2015. pp. 83-91.
4. Gatsaeva L.S. Geoecological problems of the development of geothermal resources of the Chechen Republic // Grozny Natural Science Bulletin. 2017. No. 3(7). pp. 17-21.
5. Hydro potential assessment on the territory of the Chechen Re-public for recreational purposes / Kh.Sh . Zaburaeva [and others] // IOP Con-ference Series: KnE Life Sciences. 2019.
6. Natural mineral waters of The Chechen Republic: current usage and prospects for development / A.A. Daukaev [and others] // IOP Conference-ence Series: Earth and Environmental Science. 2020. P. 012025.
7. Abbasov G.A., Atakishieva N.A., Kurbanzade L.B. Preparation of proposals for efficient use of associated waters produced in conjunction with oil in the oil fields of the Absheron Peninsula // Geology of oil and gas. 2022. No. 4. pp. 65-72.
8. The potential of using associated waters as sources of thermal energy and hy-dromineral raw materials on the example of the settlements of the Udmurt Republic / A.V. Sentyakov, V.Yu. Masterkova, N.I. Akzigitov, T.S. Usmanov // Subsoil use XXI century. 2019. No. 6(82). pp. 100-105.
9. Prospects for large-scale use of geothermal energy in the Republic of Dagestan / R.M. Aliyev, V.A. Vasiliev, M.I. Israpilov, G.B. Badavov // Izvestiya Akademii nauk. Energy. 2010. No. 5. pp. 125-131.
10. Tailings Utilization and Zinc Extraction Based on Mechanochem-ical Activation / V.I. Golik [and others] // Materials. 2023. 16. 726. doi: 10.3390/ma16020726.
11. Environmental Behavior of Youth and Sustainable Development / A. Shutaleva [and others] // Sustainability. 2022. 14. 250. doi: 10.3390/su14010250.
12. Kerimov I.A., Aksenov E.M. Mineral resources of the Chechen Republic: A monograph. Grozny: Grozny Worker, 2015. p. 512.
