Про нефть, газ и скважины

Вот даже американцы во главе с Маском показали, как можно зажигать (причем слово «зажигать» – без кавычек) по случаю приближения такого праздника, а у нас – тишина.

Часть 1.

Новость, обнаруженная в новостных разделах профессиональных отраслевых сайтов – более, чем просто знаковая, она может оказаться просто эпохальной. Но – именно «может», поскольку последнее слово будет за геологоразведчиками. Почему нельзя просто взять, да и рассказать, что именно произошло? Да потому, что есть подозрение, что про нефть, ее разведку и добычу людям, не связанным с отраслью, известно немногим больше, чем про атомный проект. Мы что в новостях привыкли про нефть читать? Да только про то, как прыгают-скачут цены, выкидывая порой такие коленца, что киевляне – и те только завистливо ахают. Еще мы знаем про миллиарды долларов и миллионы баррелей, урывочно – про всевозможные трубы. Еще особо рукопожатные джентльмены любят обозвать Россию «страной-бензоколонкой», про арабских шейхов, сидящих на золотых и платиновых тронах, омываемых просто океанами той нефти. Ну, и, само собой, что добывать нефть – самое простое и обыденное занятие: пхнул трубу в землю, а нефть так и поперла. Стало быть: вывалить новость – это одно, а объяснить, что она реально означает для отрасли и для всей России – совсем другое.

Бегло «пробежимся» по нефти – что это такое, с чем едят и какие стереотипы в головах надо отменить раз и навсегда. Предлагаю вот со стереотипов и начать. Самый распространенный из них, которым грешат журналисты – «под землей имеются озера и моря нефти, надо их только найти и сразу воткнуть трубу диаметром побольше».

Давайте запомним раз и навсегда: нет под землей никаких таких нефтяных озер. Земная кора сложена горными породами разного минерального состава и различной плотности. Породы с относительно низкой плотностью, обладающие свойством вмещать в себя подвижные вещества (нефть, вода и пр.), называются коллекторами. Вот такие породы-коллекторы, пропитанные нефтью, и образуют нефтяные месторождения. Никогда нефтяники не имеют дело с «озерами» сырой нефти, всегда им приходится придумывать, как заставить тот или иной вид коллектора «отдать» то, что он в себе содержит. Для этого коллектор должен обладать еще и таким свойством, как пористость – иметь поры, причем поры, сообщающиеся между собой. Совершенно логично, что главные коллекторы нефти – это песчаники, пески, доломиты, известняки.

Продолжим рассуждения, опираясь на логику – наш главный инструмент при поиске истины в любой естественно-научной отрасли знания. Если коллектор представляет из себя слой очень большой толщины – нефть придется собирать в режиме некоего «пылесоса», водя воображаемым «шлангом» вдоль каждой трещины. Удобно? Нет. Значит, нефтяникам вынь да положи не просто коллектор, а такой, который сверху и снизу ограничен слабопроницаемыми для нефти слоями – например, слоями глины или гипса. Вот тогда все в порядке – есть слоеный «пирог», из которого удобно выковыривать начинку. Но от пирожка с повидлом нашего детства такие нефтеносные слои отличаются в самом главном – нефтяной «пирог» всегда большой и толстый. Нефтяные коллекторы прячутся под землей на глубинах от километра и больше – значит, весь этот «километр и больше» весьма основательно давит на коллекторный слой, и такая же твердая «опора» давит на коллекторный слой снизу. Вот в этом и кроется причина того, что нефть из скважины буквально вырывается: коллектор стиснут с двух сторон, и вдруг бур дает путь для выхода! И, что опять же логично, пласт коллектора не может иметь бесконечную площадь – рано или поздно плотные слои смыкаются друг с другом. Нефтяники вот такой коллектор, зажатый с двух сторон и ограниченный по площади, не мудрствуя лукаво, называют «ловушкой».

Нефтяной коллектор (схема), Фото: gazprom-neft.ru

Вот это и есть та самая «ловушка». И «пузырек газа» в самой верхней части – тоже не случаен на этой схеме. Нефть ведь образуется не из остатков динозавров (еще один дурацкий миф о нефти), а из куда как более мелких организмов – из фитопланктона, который в процессе превращения в нефть выделяет еще и газ. Газ легче нефти – вот она и выдавливает его наверх, где он и образует вот такую «шапку».

Надеюсь, что пока ничего сложного в рассуждениях не появилось, потому продолжаем – все так же опираясь на логику.

До того, как начать добывать нефть, ее нужно найти, причем в приличном количестве. Да, современные методы поиска давно уже стали строго научными – никакого лозоходства. Аэросъемка, сейсмическая разведка – в ход идет многое. Но давайте зафиксируем очевидное: для правильной интерпретации всех полученных данных  требуется самый главный в мире инструмент- голова человека. Геологи-профессионалы, занимающиеся сбором данных, анализирующие их, делающие выводы – были, есть и будут ключевым фактором в успешном открытии новых нефтяных месторождений. Цените геологов, уважайте геологов, хольте их и лелейте, не оскорбляйте сравнением с офисным планктоном и прочими креаклами и – главное! – не мешайте отращивать бороды! Геологи – соль земли русской, а также ее щелочь, нефть, газ и уран. Очень прошу – сделайте себе пометочку-зарубочку по этому поводу, хорошо?

Поиск что нефти, что газа всегда имеет вероятностный характер – не потому, что геологи зря свой хлеб едят, а потому, что так вот распоряжается матушка-природа. Все теоретические изыскания заканчиваются весьма азартным мероприятием:  бурением пробных скважин. Почему азартным? Статистика показывает, что одна успешная поисково-разведочная скважина приходится на 5-10 пустых. Мировая статистика, не российская. Помните, может быть, по Интернету «гуляли» репортажи с самой высокой в мире буровой установки «Тролль» в норвежской части Северного моря?

Буровая установка «Тролль», Фото: http://wwportal.com/

Месторождение, которое разрабатывают при помощи этого чуда инженерной мысли, называется Экофиск. Найти его смогли с 200-й (двухсотой – прописью) попытки. 199 сухих поисково-разведочных скважин  и только после этого – успех, причем успех грандиозный.

Но, раз уж принято решение именно «пробежаться по нефти», давайте не будем разбираться с поиском досконально, сразу перейдем к тому, что в мире креаклов описывают словами «ткнуть трубу». Как бурят нефтяные скважины? Снова начинаем с уничтожения очередного стереотипа: нефтяники скважины не бурят, а … строят. Мне можете не верить, но у меня есть в запасе неубиваемый аргумент. Представители самой жестокой профессии – сотрудники налоговых органов, относят скважины к основным средствам предприятия, а затраты на их обустройство – к капитальным вложениям.

Что такое скважина? Снова призываем на помощь логику, снова ее вполне достаточно. Скважина – это горная выработка, диаметр которой намного меньше ее длины, причем диаметр таков, что не предусматривает доступ в нее человека. Каким требованиям должна отвечать скважина?

– ее конструкция должна обеспечивать свободный доступ к забою глубинного оборудования и приборов;

– конструкция скважины должна предотвращать обрушение стенок скважины;

– конструкция скважины должна предотвращать перетекание нефти из одного слоя в другой;

– конструкция скважины должна обеспечивать возможность герметизации устья в случае необходимости.

Да, терминология тут проста: устье скважины – верхняя, поверхностная часть, забой скважины – нижняя ее часть.

«Ткнуть трубу»… Бурим метров так на 30 вниз большим диаметром, ставим трубу в 324 мм диаметром – это у нас называется «направление». Цементируем пространство между стенками направления и стенками горной породы. Не зацементируем – размоет породу при дальнейшем бурении.  Направление готово – уменьшаем диаметр скважины, бурим до глубины в 500-800 метров. Опускаем новую колонну труб – теперь диаметром 168 мм, снова цементируем пространство между стенками трубы и стенками горной породы.  Готово – построен «кондуктор». Зачем оно надо? До глубины 500-800 мм (в зависимости от региона) – зона пресных вод с активным водообменом, ниже – слой соленых вод. Не изолируем – хана той пресной воде. Построили кондуктор – теперь можно идти вниз до целевой глубины. Теперь уже пошли трубы диаметром 146, но цементирование все того же пространства продолжаем и продолжаем. Два километра цементирования, три – сколько надо, столько и будем цементировать. Согласны, что скважину именно «строят», а не бурят?..

Думаете, это все «премудрости»? Если бы… Скважины бывают разных типов – изучите схемы, тут слов дополнительно не требуется.

Три типа скважин, Фото: http://neftianka.ru/

Три способа бурения, Фото: http://neftianka.ru/

Вот так, если коротко. Очень надеюсь, что теперь в ответ на фразу «Ткнул трубу – и нефть поперла» вы станете реагировать несколько иначе, чем раньше.

Ладно, продолжаем «забег». Таки «ткнули трубу» – что дальше-то? Поперла нефть? Сначала – да, именно поперла, поскольку законы физики никто не отменял. Давление в забое скважины меньше, чем давление в пласте – энергия самого пласта и выталкивает нефть наверх. Но постепенно давление внутри пласта уменьшается, и нефть сама по себе уже никуда двигаться не хочет. Что делать, чтобы выбрать ее из пласта целиком и полностью? Разработан уже целый набор так скажем, специальных мероприятий: в пласт закачивают воду, газ, пар, химические реагенты. Вода – самый дешевый и простой способ, но не сильно разумный. Закачка воды насыщает коллектор водой настолько, что вода начинает искать выход и прорывается к забою скважины – и из нее вместо нефти внезапно начинает хлестать вода. Можно закачивать газ в ту самую газовую шапку – но только в тех случаях, когда эта шапка имеет хороший объем. Нет шапки – закачивают теплоносители: пар или химреагенты, обеспечивающее в коллекторе экзотермические реакции. Не действует? Закачивают газы в весь пласт – углекислый, углеводородный,  азота, дымовых газов. В последние годы научились закачивать поверхностно-активные вещества, используют полимерное и мицелярное заводнение. Последний «писк»: микробиологические методы, когда в пласт вводят бактериальную продукцию или обеспечивают ее образование непосредственно в коллекторе.

У каждой скважины – свой «характер», набор особенностей, каждая требует индивидуального решения. Все эти методы обеспечивают конечный результат: добыча продолжается годы, ее снижение идет плавно, на проценты в год.

Наверное, вы уже заметили, что пока рассказ совершенно не «праздничный». Ну, а что поделать: чтобы понять, что такое праздник, надо хорошо понимать, как выглядят серые будни. И это действительно предельно сжатый рассказ, в котором нет и не будет информации о том, что происходит после того, как нефть покинула скважину. Нефтепроводы, нефтепереработка заслуживают рассказов совершенно отдельных, а пока цель совершенно утилитарная: добиться того, чтобы в ответ на слова «ткнул трубу и нефть поперла» появлялось желание ткнуть такому говоруну чего пожестче в куда помягче. Труд наших нефтяников, наших геологов – тяжел и не прост, поиск и добыча нефти требуют знаний, умений и настоящей любви к этой такой непростой и такой нужной профессии. Люди, своими головами и руками обеспечивающие вот уже десятки лет бесперебойные поступления в казну государеву немалых денег заслуживают нашего с вами уважения и почтения.

Да, в качестве анонса: следующая заметка будет посвящена нефти нетрадиционной – той самой, которую с легкой руки американцев стали обзывать «сланцевой». Тернист и замысловат оказывается путь к одной из – ну да, хочется быть оптимистами, что уж скрывать-то! – из важнейших новостей XXI века. Кому интересно – чуточку потерпите.