CC BY
0УДК 622.276:502.21
Гаффаров Д.Р.
магистрант
Уфимский государственный нефтяной технический университет
(г. Уфа, Россия)
НЕФТЬ НИЗКОПРОНИЦАЕМЫХ ПОРОД («СЛАНЦЕВАЯ» НЕФТЬ) - ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ
Аннотация: в статье изучена история становления нефти низкопроницаемых пород как основного источника сырой нефти в США. Определены и рассмотрены основные исторические этапы и события, повлиявшие на промышленную добычу «сланцевой» нефти, приведен прогноз на дальнейшую ее добычу.
Ключевые слова: нефть низкопроницаемых пород, сланцевая нефть, сланцевая революция, формация Bakken.
Сланцевая революция, произошедшая в Соединенных Штатах Америки (США) во второй половине 2000-х годов, продлила эру углеводородной энергетики, показав всему миру, что рентабельная промышленная разработка нетрадиционных углеводородов возможна и, более того, конкурентоспособна. Одним из ресурсов, получивших значительный скачок в освоении, стала нефть низкопроницаемых пород (tight oil или light tight oil). Суточная добыча которой в период с 2000 по 2023 годы увеличилась почти в 26 раз: с 0,32 млн до 8,28 млн баррелей. Начиная с 2015 года более 50 % от добычи сырой нефти в США и более 5 % от общей мировой добычи приходится на этот нетрадиционный углеводород. Такие успехи в добыче не могли пройти бесследно, и сначала трансформировали внутренний нефтяной рынок США, который стал характеризоваться всё большей самодостаточностью, а затем и мировой рынок, где акценты сместились от дефицита нефти в сторону относительного переизбытка, а американская
1813
нетрадиционная нефть стала балансиром рынка и маркером ценового диапазона. С чего всё начиналось? На самом деле история нефти низкопроницаемых пород насчитывает уже более 70 лет. За это время ресурс прошёл путь от нерентабельного до основного источника сырой нефти (в США), с которым к тому же связывают будущие мировой нефтедобычи. В связи с этим особый интерес вызывает изучение основных этапов становления, сегодняшний ситуации, а также перспектив добычи нефти низкопроницаемых пород
Сперва, во избежание терминологической путаницы, стоит отметить, что в русскоязычной среде нефть низкопроницаемых пород более известна как сланцевая нефть. Однако данный термин не совсем полно описывает тот углеводород, с которым связывают нефтяную сланцевую революцию. По сути, сланцевая нефть (shale oil) это лишь подмножество нефти низкопроницаемых пород. Подтверждение этому можно найти в работах [2, 3], а также в документе Общества инженеров-нефтяников «Система управления ресурсами углеводородов» [1], где в объяснение этому приводится следующее: «сланцевые пласты являются одним из подвидов всех плотных низкопроницаемых пород, к которым также относятся песчаники, карбонаты и глины, которые являются источниками добычи нефти из низкопроницаемых пород». Поэтому во избежание неточностей в оценки запасов и перспектив добычи в этом случае правильнее использовать более общий термин «нефть низкопроницаемых пород».
История нефти низкопроницаемых пород берёт своё начало в середине XX века, она неразрывно связана с историей освоения формации Bakken на территории США (штаты Северная Дакота и Монтана). Первый баррель добытой «сланцевой» нефти, совершенствование техники и технологии её добычи всё это происходило в пределах формации Bakken (рис. 1а). Поэтому прошлое нефти низкопроницаемых пород это в большей степени история разработки данной формации.
1814
Рис. 1. а) основные исторические события разработки формации Bakken, б) схематичный геологический разрез формации Bakken
Формация впервые определена и описана в 1953 году геологом J.W. Nordquist, как три литостратиграфические единицы, состоящие из двух чёрных, богатых органикой сланцев, которые разделены серо-коричневым, очень мелкозернистым известковым песчаником (ныне известные как нижняя и верхняя сланцевые части и средняя песчаная часть, рис. 1б). В этом же году получен первый приток нефти, когда на месторождении Antelope корпорация «Stanolind Oil and Gas» ввела в эксплуатацию скважину #1 Woodrow Starr с начальным дебитом по нефти 536 баррелей в день. Разработка месторождения продолжалась вплоть до 1960-х годов. За это время пробурено 44 скважины со средним дебитом 217 баррелей нефти в день [5]. Технологии добычи нефти из низкопроницаемых пород в этот период мало чем отличались от технологий добычи традиционной нефти. Это были вертикальные скважины,
1815
стимулированные гидравлическим разрывом пласта (ГРП). Обработки малообъемные, к примеру, скважина #1 Woodrow Starr была стимулирована 2223 кг песка и 120 баррелями сырой нефти [5]. Достаточно высокая продуктивность скважин объяснялась, в частности, применением метода стимуляции, но в большей степени зависела от наличия естественных трещин в продуктивных отложениях.
Вторая фаза активности в Bakken произошла в начале 1980-х годов, тогда буровая активность была сосредоточена на структурных особенностях, из-за которых верхняя сланцевая часть формации истончилась. Идея была в том, что естественная трещиноватость сланца в более тонких пластах обычно выше, чем в более толстых. Всего бурением была охвачена область длиной 322 км и шириной 48 км, которая получила название Bakken Fairway. В пределах этой области было открыто как минимум 26 месторождений. В технологии бурения к этому моменту значительный изменений не произошло, а методы интенсификации несколько изменились. Кроме классического ГРП стали применять кислотные обработки и кислотный ГРП (КГРП). Например, скважина первооткрывательница Bakken Fairway, первоначально стимулирована 18 м3 кислоты, а спустя 7 месяцев КГРП с использованием 91 м3 кислоты и 4082 кг песка [5].
В 1987 году впервые в пределах формации на Bakken Fairway пробурена горизонтальная скважина № 33-11 MOI-Elkhorn (Meridian Oil Inc.) с длиной горизонтального участка 792 м. Первоначальная добыча составила 258 баррелей нефти и 8467 м3 газа в день [5]. Пик горизонтального бурения на Bakken Fairway пришелся на 1992 год, однако, концу 1990-х годов вместе с падением цен на нефть буровые работы замедлились.
Значительный скачок в освоении формации произошёл в 1996 году, тогда геологом Dick Findley была предложена концепция «спящего гиганта», предполагающая бурение и создание системы трещин в средней песчаной части формации, которые в последствии станут резервуарами для нефти, а подпитку будут получать из окружающих нефтематеринских сланцев. Открытие Findley
1816
было настолько значимым, что именно ему приписывают «взлом кода Bakken». Комплекс площадью 1165 км2 получил название Elm Coulee (штат Монтана), где на конец 2010 года пробурено более 600 горизонтальных скважин, первоначальная добыча которых составляла от 200 до 1900 баррелей нефти в день [5]. В качества метода стимуляции широко применялся ГРП (рабочие агенты вода, песок и химические добавки), а после 1998 года, когда компания «Devon Energy» успешно применила многостадийный ГРП (МГРП) в добыче сланцевого газа, и этот метод успешно перекачивал на добычу «сланцевой» нефти.
Придерживаясь вышеописанной концепции, в 2006 году открыто месторождение Parshall, положившее начало нефтяному буму в Северной Дакоте и в целом в формации. Первые горизонтальные скважины Parshall 1-36 и Parshall 2-36 стимулированные МГРП показывали начальный дебит более 500 баррелей нефти в день. К середине 2009 года на месторождении добывалось более миллиона баррелей нефти в месяц из 127 скважин. Большинство из них имели длину горизонтального участка около 1524 м и стимулировались ГРП, по крайней мере, в одну стадию или во многих случаях от 10 до 12 стадий [5]. Добыча нетрадиционной нефти к этому моменту вышла за пределы Bakken и налажена в формациях: Spraberry, Austin Chalk, Wolfcamp, Niobrara и др. (рис. 2).
2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 2023
Рис. 2. Объемы добычи нефти низкопроницаемых пород по годам в США
1817
Таблица 1. Показатели добычи «сланцевой» нефти и цена нефти Т!
Год Суточная добыча нефти, млн баррелей Прирост год к году, % Цена барреля нефти 'Г1, $
2007 0,4 8,11 72,2
2008 0,49 23,5 100,06
2009 0,57 16,33 61,92
2010 0,76 33,33 79,45
2011 1,22 60,53 95,04
2012 2,02 65,57 94,13
2013 2,91 44,06 97,99
2014 3,95 35,74 93,28
2015 4,63 17,22 48,71
2016 4,29 -7,34 43,34
2017 4,81 12,12 50,79
2018 6,36 32,22 65,2
2019 7,59 19,34 57,03
2020 7,17 -5,53 39,25
2021 7,19 0,28 68,1
2022 7,77 8,07 94,58
2023 8,28 6,56 77,57
В 2007-2008 годах добыча нефти низкопроницаемых пород начала набирать обороты. Если в 2007 году среднесуточная добыча составила 0,4 млн баррелей, то в 2008 году 0,49 млн баррелей, прирост более 22 % (таблица 1). Рост добычи происходил на фоне высоких цен на нефть (средняя цена нефти Т! в 2008 году около $100 за баррель), что позволяло широкомасштабно и рентабельно применять высокозатратные технологии добычи (горизонтальное бурение и МГРП). Примечательно, что создателями и носителями этих технологий были малые и средние компании. Именно их деятельность вкупе с различными налоговыми льготами развивало нетрадиционную добычу на ранних этапах.
1818
В конце 2008 года сланцевая добыча столкнулась с первым конъектурным вызовом, тогда мировой финансовый кризис обрушил цены на нефть до $40 за баррель, однако, уже к концу 2009 года нефть продавалась на уровень $80 за баррель. Результатом такого скачка цен стало снижение темпов прироста добычи - 16 % по итогам 2009 года. В целом кризис 2008-2009 годов негативно сказался на нефтегазовом секторе, но, как ни странно, для нефти низкопроницаемых пород были и положительные моменты. Так, из-за кризиса цены на другой сланцевый ресурс - сланцевый газ снизились и оставались на низком уровне, а поскольку добыча нефти и газа из сланцевых пластов ведется по схожим технологиям, добывающие компании стали переключаться на добычу относительно дорогой нефти. Если в 2009 году всего 20 % буровых установок в США использовались для добычи нефти, то в 2012 году уже 80 % [2].
Активная фаза сланцевой революции пришлась на 2010-2014 годы. Суточная добыча нефти низкопроницаемых пород увеличилась с 0,76 млн до 3,95 млн баррелей, прирост более 400 %. Более 70 % «сланцевой» нефти за эти годы было извлечено из формаций Bakken и Eagle Ford. Средняя цена на нефть WTI в этот период составила $92 за баррель, что, несомненно, способствовала росту добычи. В отрасль устремились сотни новых компаний, и последовавшее широкомасштабное применение сланцевых технологий позволило их совершенствовать по мере накопления практического опыта. Характерной чертой данного этапа развития сланцевой добычи является отрицательный денежный поток. Большинство производителей предпочитали инвестировать заработанные и заемные деньги в расширение добычи, а не на выплату дивидендов.
Второе испытание нефтяной сланцевый бизнес ожидало в 2015-2016 годах. Тогда цена нефть резко снизилась и по итогам 2015 года составила $49 за баррель, а следующем году $43 за баррель. Несмотря на более 50 % обвал рынка, для нефти низкопроницаемых пород 2015 год закончился лишь снижением темпа прироста, снижение объемов добычи началось только год спустя. Такая устойчивость объясняется как гибкостью самой отрасли (сланцевая индустрия
1819
имеет короткий инвестиционный цикл), технологическими достижениями в области сланцевой добычи, так и снижением объема капитальных и операционных затрат, что вкупе привело снижению точки безубыточности по всем сланцевых формациям (рис. 3) [3].
Рис. 3. Снижение точки безубыточности по сланцевым регионам США
2017-2019 года связывают со второй волной сланцевой революции. В этот период добыча нефти низкопроницаемых пород увеличилась c 4,81 млн до 7,59 млн баррелей, при средней цене на нефть $58 за баррель. Ключевым событием этих лет стала смена основного района добычи «сланцевой» нефти. Суммарная добыча фармаций бассейна Permian (Wolfcamp, Spraberry, Bonespring) с начала 2017 года выросла более чем в 2 раза, достигнув к концу 2019 года 3,55 млн баррелей. Рост добычи в бассейне объясняется благоприятной геологией и наличием инфраструктуры (традиционные месторождения в этом регионе разрабатывались с начала ХХ века). Также важным событием этого периода стала экспансия крупных нефтегазовых гигантов таких как ExxonMobil, Chevron, BP и др., что укрепило финансовую устойчивость и снизило долговую нагрузку нефтяного сланцевого рынка.
Третье испытание нефтяной сланцевый бизнес ожидало в 2020 году. На фоне пандемии COVID-19 и введенных ограничений для борьбы с ней средняя цена нефти WTI снизилась до $39 за баррель, а вслед за ней и суточная добыча «сланцевой» нефти до 7,17 млн баррелей. Ввиду отсутствия спроса и нерентабельности добычи многие сланцевые компании перешли на режим
1820
«выживания», сосредоточившись на повышении эффективности и сокращении расходов.
В 2021-2023 годах с восстановлением спроса и цен на нефть началась новая волна роста добычи «сланцевой» нефти, объемы производства выросли с 7,19 млн баррелей до рекордных 8,28 млн баррелей. Ключевым событием этих лет стало преломление ситуации с отрицательным денежным потоком. Начиная с 2020 года свободный денежный поток показывает восходящий тренд и на конец 2022 года составляет $199 млрд (рис. 4), что объясняется финансовой дисциплинированностью в поведении компаний и уменьшением капитальных затрат. При этом в перспективе следует ожидать некоторое снижение свободного денежного потока, что связано с особенностью сланцевых скважин, для которых характерен высокий начальный дебит и последующее его быстрое падение. Поэтому для поддержания добычи требуются инвестиции в бурение новых скважин. Тенденция консолидации продолжилась и в этот период так, например компании ExxonMobil и Chevron потратили на поглощение конкурентов более $110 млрд.
■ Свободный денежный поток
$200 Млрд
I I I I I I I I I I I I I
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022Е
Рис. 4. Свободный денежный поток сланцевых компаний США [8]
В краткосрочной перспективе добыча нефти низкопроницаемых пород по данным Управления энергетической информации США будет показывать умеренный рост за счет повышения эффективности скважин и на фоне цен на
1821
нефть в $82 за баррель в 2024 году и $79 за баррель в 2025 году. Однако рост, согласно прогнозу, будет замедляться из-за уменьшения количества действующих буровых установок [6].
Долгосрочные прогнозы добычи «сланцевой» нефти до 2050 года значительно различаются в зависимости от сценария, однако во всех нефть низкопроницаемых останется основным источником сырой нефти в США (рис. 5). В базовом случае добыча будет умеренно возрастать, а затем, по мере ввода в разработку менее продуктивных районов снизится и останется относительно постоянной и достигнет к концу периода 9,15 млн баррелей в день. Однако поскольку на добычу нетрадиционной нефти влияет множество факторов -качество ресурсов, рыночные цены, технологии и операционные улучшения, будущие объемы добычи будут в интервале от 6,5 до 14,1 млн баррелей в сутки
[4].
Рис. 5. Долгосрочный прогноз добычи «сланцевой» нефти в США
1822
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Система управления ресурсами углеводородов // Society of Petroleum Engineers [Электронный ресурс]. URL: https : //www. spe. org/industry/docs/PRMgmtSystem_V 1.01 _RUS -FINAL. pdf (дата обращения 15.05.2024);
2. Сланцевая нефть США: история с продолжением // Финам [Электронный ресурс]. URL: https://www.finam.ru/publications/item/slantsevaya-neft-ssha-istoriya-s-prodolzheniem-2021-11-04-08-14/ (дата обращения 15.05.2024);
3. Сланцевая революция и глобальный энергетический переход / Е.А. Телегина, Г.О. Халова, К.Н. Миловидов, Н.А. Иванов [и др.], под общей редакцией Н.А. Иванова. - М., СПб.: Нестор-История, 2019. - 540 с;
4. Annual Energy Outlook 2022 // U.S. Energy Information Administration [Электронный ресурс]. URL: https : //www. eia. gov/outlooks/aeo/pdf/AE02022_Narrative. pdf (дата обращения 16.05.2024);
5. Nordeng S.H. A brief history of oil production from the Bakken Formation in the Williston Basin. - Text: electronical / S.H. Nordeng // Geo News. - 2010. - Vol. 37(1). - P.5-9;
6. Short-Term Energy Outlook // U.S. Energy Information Administration [Электронный ресурс]. URL: https://www.eia.gov/outlooks/steo/ (дата обращения 16.05.2024);
7. Tight oil production estimates by play // U.S. Energy Information Administration [Электронный ресурс]. URL: https://www.eia.gov/petroleum/data.php#crude (дата обращения 17.05.2024);
8. US Shale Could Erase Debt by 2024, Freeing Up Cash for Gas Pivot // Bloomberg [Электронный ресурс]. URL: https://www.bloomberg.com/news/articles/2022-08-25/us-shale-could-erase-debt-by-2024-freeing-up-cash-for-gas-pivot?sref=Nba5gRjc (дата обращения 17.05.2024).
1823
Gaffarov D.R.
Ufa State Petroleum Technological University (Ufa, Russia)
TIGHT OIL («SHALE» OIL) - PAST, PRESENT AND FUTURE
Abstract: article studies the history of the emergence of tight oil as the main source of crude oil in the USA. The main historical stages and events that influenced the industrial production of "shale " oil are identified and discussed, and a forecast for its further production is given.
Keywords: tight oil, shale oil, shale revolution, Bakken formation.
1824
