Пік нафти Думка
Практично будь-яка розмова про "пік нафти", у той момент, коли обидва співрозмовники, при належному ступені адекватності, розуміють, що склянка таки "наполовину порожня", виходить на обговорення альтернатив, покликаних замінити видобуток традиційної нафти.
При цьому, на жаль, більшість тих, хто говорить про альтернативи в нафті та газовидобутку, зазвичай слабо собі уявляють фізичні, хімічні та геологічні властивості тих речовин і порід, які передбачаються як заміна традиційної нафти. Та що там говорити, навіть самі поняття "традиційної нафти" і "традиційного газу" у свідомості обивателя недалеко відійшли від ось такої чудової картинки, популярної на просторах мережі:
Умовно кажучи - є в нас порода, що вміщає, в якій плескається підземне озеро нафти або у нас є печера, заповнена газом, в яку тільки варто встромити соломинку свердловини - і вуаля - процес пішов.
Насправді жодних підземних озер чистої нафти та газу ніде у світі немає. Є так звані "вміщуючі породи", які, як губка, просякнуті нафтою або газом - або тим, і іншим одночасно, з яких з тим чи іншим ступенем ефективності можна отримувати нафту. Виглядають такі породи досить непоказно – каміння, як каміння. Ось, наприклад, два улюбленці нафтовиків та газовиків усього світу - піщаник та вапняк:
Єдине, що робить ці породи унікальними об'єктами для організації нафти і газовидобутку - це їх висока пористість, яка дозволяє газу і нафти, за рахунок власного внутрішнього тиску в пласті, по розгалуженій мережі тріщин практично самопливом надходити в стовбур свердловини. При цьому площа відбору корисного продукту (нафти чи газу) свердловинив тріщинуватому, пористому піщанику або вапняку максимальна і ситуація, коли свердловина працює десятиліттями, дуже проста - надходить корисний продукт, незважаючи на те, що виносить у свердловину шматки уламків породи, що вміщає, не може повністю перекрити ними мережу пор і тріщин.
На ідеальному родовищі нафта і газ йдуть з-під землі самі, без сторонньої допомоги, рахунок власного тиску пласта. При цьому падіння видобутку (дебіту) свердловини зазвичай пов'язане з тим, що пластовий тиск, у тому числі, створюється і самою нафтою або газом, розташованим у порах породи, що вміщає. При відборі продукту пластовий тиск неминуче починає падати і надходження корисного продукту в стовбур свердловини зменшується. У результаті, у той момент, коли внутрішній тиск пласта не може сам підняти стовп нафти або газу в стовбурі свердловини - свердловина "висихає", тобто перестає давати нафту чи газ.
З "висиханням" свердловин намагаються боротися багатьма способами. Найбільш відомими та застосовуваними на практиці технологіями є штучне підвищення тиску в пласті, горизонтальне буріння та гідророзрив пласта.
Для підвищення тиску в пласті замість видобутої нафти доводиться закачувати в пласт щось натомість. Зазвичай при цьому використовується звичайна прісна вода. Морська вода не завжди підходить для закачування в пласт, тому що має неприємну особливість забивати насоси та стовбур свердловини відкладеннями мінеральних солей, а буріння, та ще й на велику глибину – це процес затратний та нешвидкий.
Тому для закачування води в пласт зазвичай використовують прісну воду. Вода не поєднується з нафтою і слабо розчиняє в собі газ, тому важливо, якщо навіть частина закачаної води потрапить у відбір нафтової або газової вежі, її потім можна відокремити від нафти.видобутого продукту більш-менш простими способами.
У чому недоліки такої технології?
1. Воду таки треба закачувати у пласт! Тому, в якийсь момент часу, і нафта, і газ стають насиченими водою і EROEI місцезнаходження падає – замість 100% нафти вежа качає нагору щось, що містить 90% води і лише 10% нафти. Ось типова картинка. Це Федорівське родовище Укаїни - "молодша сестра" Самотлора:
2. Воду доводиться закачувати в пласт, витрачаючи на це чимало енергії. Це також додатково знижує EROEI родовища. 3. Воду треба звідкись брати. Якщо для болотистої Тюменської області прісна вода не є великою проблемою, то в пустелях Аравійського півострова вода іноді буває дорожчою за саму нафту.
Горизонтальне буріння - це спроба по-іншому впливати на надходження нафти та газу до стовбура свердловини. Якщо принципово вже не можна підняти тиск у пласті, то можна постаратися збільшити площу зіткнення стовбура з породою, що вміщає. Ось на цій картинці видно, що дає горизонтальне буріння. А – горизонтальна свердловина, В – вертикальна свердловина.
При інших рівних горизонтальні свердловини забезпечують більший обсяг надходження продукту, але вони теж мають обмеження щодо застосування.
1. Пласт нафти чи газу який завжди лежить горизонтально. Наприклад, на нижчеприкладеній картинці горизонтальне буріння для пласта А буде набагато менш вигідним, ніж для пласта.
2. Горизонтальне буріння в цілому набагато більш витратна річ, ніж буріння вертикальне або похило - управляємо "загнути" стовбур свердловини вздовж пласта - задоволення не з дешевих. Зі зростанням глибини залягання покладу проблеми та вартості такого рішення зростаютьза експонентом. 3. Рано чи пізно корисна площа родовища буде вичерпана навіть для горизонтального буріння – умовно кажучи – для макаронів у каструлі просто закінчиться місце і води для їх ефективного варіння не вистачить. 4.Горизонтальне буріння ніяк не підвищує власний тиск пласта - тобто, якщо вода в каструлі вже википіла (нафта з породи пішла і тиск пласта впав) - то, скільки в каструлю додаткових макаронів не засовуй , користі вже від них не буде - нафта в стовбури надходити перестане. Їй і у породі добре.
Гідророзрив пласта. По-англійськи його називають fracturing або на сленгу нафтовиків - "fracking". Виглядає (спрощено) це так:
У стовбур свердловини міститься щось, що може своїм власним тиском розірвати пласт і забезпечити його додаткову тріщинуватість. Знову ж таки, що важливо - сам собоюгідророзрив тиск у пласті не підвищує, він лише сприяє тому, що нафта або газ починають надходити в ствол з більшого обсягу пласта.
Історично для розриву пласта застосовували кілька варіантів. Пласт можна кришити газом під тиском (т.зв. gas gun), можна застосовувати звичайні вибухові речовини, можна, якщо дуже хочеться, кришити пласт і тактичними ядерними зарядами (цим свого часу перехворів СРСР). Зараз практично всі розриви пласта здійснюються водою, змішаною зі спеціальними хімічними речовинами та піском. Вода та хімія при цьому, за рахунок зовнішнього тиску та хімічних реакцій "розсувають" пори та тріщини породи, а пісок не дає їм закритися.
Недоліки гідророзриву подібні до недоліків попередніх методів. Знову ж таки треба вирішувати питання з прісною водою, треба витрачати додатково кошти та енергію наПроведення гідророзриву, вода разом з хімікатами потрапляє в пласт і назад - в стовбур свердловини. Крім цього, додається екологічний момент - хімія гідророзриву аж ніяк не цілюща для людини, і її потрапляння в ґрунтові води може бути фатальним для артезіанських джерел води на території.
Тому, резюмуючи вищесказане - найкращі друзі нафтовиків - це діаманти пористі, тріщинуваті, що вміщають породи з максимально можливим, довго не падаючим при видобутку продукту, тиском у пласті.
Це і є те, що ми називаємо "традиційними" нафтою та газом.