А.Н. Дмитриевский. Перспективы инновационного развития нефтегазового комплекса России

 Перспективы инновационного развития нефтегазового комплекса России

А.Н. Дмитриевский. 

Технологическая история разви­тия нефтяной промышленности России связана с добычей легкой, маловязкой и малосернистой неф­ти, размещенной в природных ре­зервуарах с хорошими коллекторскими параметрами. Обилие по­добных залежей нефти определя­ло возможность первоочередного освоения неглубоко залегающих нефтяных месторождений с редко встречающимися аномально высо­кими пластовыми давлениями и температурами. Все эти условия определяли преимущественное ис­пользование технологии заводне­ния, в развитии которой нефтяная наука и практика добились впечат­ляющих результатов. И сегодня более 95% нефти России добыва­ется с использованием технологии заводнения, обеспечивающей максимальную степень извлечения уг­леводородов из недр. 

По мере истощения легко до­ступных ресурсов увеличива­лось число месторождений с тяжелой вязкой нефтью, связанной с нетради­ционными коллекторами. Увеличива­лись глубины бурения, все чаще встре­чались залежи с аномально высокими давлениями и температурами.Технологические проблемы развития нефтяной и газовой промышленности особенно четко стали проявляться в середине 80-х годов и в значительной мере совпали с экономическими и политическими преобразованиями в нашей стране. Все это определило резкое снижение добычи нефти в на­чале 90-х годов.В этот же период отечественная нефтяная промышленность стала объ­ектом пристального внимания западных компаний. В короткие сроки нашими компаниями были освоены технологии геологического и гидродинамического моделирования, трехмерной сейсмо­разведки, технологии гидроразрыва пласта и горизонтального бурения, бо­лее активно стали вовлекаться в разра­ботку месторождения с вязкой нефтью и связанные с нетрадиционными кол­лекторами. Особенно хорошо наши компании освоили технологии гидроразрыва пласта, использование кото­рых на ранних стадиях разработки при­водит к истощению активных запасов нефти.Дальнейшее развитие нефтяной и газовой промышленности России в зна­чительной   мере  зависит  от создания высокоэффективных инновационных технологий.Решение поставленных задач невоз­можно без проведения опережающих комплексных фундаментальных и поис­ковых исследований по ключевым проблемам нефтегазовой науки и про­мышленности.Современные успехи в развитии гео­логии и геофизики, нефтегазовой науки и практики, новые технологии нефтя­ной и газовой промышленности, техни­ческие возможности глубокого бурения открыли новые перспективы разработ­ки месторождений жидких и газооб­разных углеводородов, залегающих на больших глубинах, в сложных горно­геологических условиях, в термобари­ческих условиях, не встречавшихся ранее, в породах, физико-геологические параметры которых существенно отли­чаются от известных до сих пор.Уникальные возможности компью­терных технологий позволяют обес­печить значительное продвижение в развитии методов трехмерного гид­родинамического моделирования и адекватной имитации всех этапов раз­работки нефтяных и газовых место­рождений. В сочетании с интегрирован­ным мультидисциплинарным подходом к проблемам разработки месторож­дений подобное моделирование и мониторинг его реализации позволяют получить эффект, сравнимый или пре­вышающий результаты применения «третичных» методов повышения неф­теотдачи пластов.Эффективной технологией, ради­кально  повышающей  уровень добычи нефти и газа, являются горизонтальные скважины (ГС). Эффект достигается за счет многократного повышения охвата пласта дренированием. В первую оче­редь подобная технология рекоменду­ется для доизвлечения нефти из обвод­ненных полуистощенных залежей.Фундаментальные работы показыва­ют возможность перейти от традицион­ных технологий разработки нефтяных и газовых месторождений к созданию технологий управления энергетикой ме­сторождения, механизмов и способов влияния на углеводородную систему, процесс разрушения целостности мес­торождений. При этом необходимо максимально использовать собствен­ную энергию системы, контролировать, а, возможно, и воздействовать на фа­зовое состояние. Разработаны способы управления двумя подсистемами (мине­ральный скелет резервуара и флюиды), каждая из которых вносит свой вклад в степень полного извлечения углеводо­родов из недр.Установлена возможность образова­ния в пластовых условиях разнообраз­ных высокомолекулярных соединений, редкоземельных элементов, фуллеренов и других ценных компонентов. Особенно активно эти процессы проте­кают, когда углеводородная система находится в околокритическом состоя­нии. Подобные условия способствуют усвоению элементов глубинного проис­хождения, образованию новых и пре­образованию ранее существовавших компонентов, переводу в углеводород­ную систему микроэлементов из ми­нерального скелета природного резер­вуара.Стоимость этих попутных составляю­щих часто превосходит стоимость газа и конденсата, которые можно добыть из месторождения. Совместно с учены­ми и специалистами оборонных инсти­тутов и предприятий разрабатываются новые, часто уникальные, технологии извлечения ценных попутных компо­нентов.Новые возможности транспорта энергии появились в связи с открытием явления сверхпроводимости. Как изве­стно, явление сверхпроводимости на­ступает тогда, когда проводник, обла­дающий соответствующими свойствами, помещается в среду с температурой - 98°С и ниже. Эти условия достигают­ся, когда стержень, выполненный из специальной керамики или другого ма­териала, обеспечивающего сверхпроводимость, помещается в среду сжижен­ного метана. В этом случае по одному трубопроводу со стержневым сверх­проводящим материалом подаются без потерь электроэнергия и сжиженный газ.Подобная технология позволит за­менить значительное число газопрово­дов большого диаметра и линии элек­тропередач на трубопровод малого диаметра, резко уменьшить потери энергии, улучшить управляемость пото­ками энергии и, естественно, сэконо­мить огромное количество металла. Для реализации этого проекта необхо­димо подобрать материал для стержне­вой части трубопровода и решить проб­лему эффективной его изоляции.Фундаментальные исследования в области нефтепереработки и нефте­химии должны быть направлены на бо­лее полное извлечение всех ценных и попутных компонентов из нефтяного сырья.Развитие нефтеперерабатывающей промышленности должно быть реали­зовано за счет научных исследований, обеспечивающих углубление перера­ботки нефти, получение кислородсо­держащих высокооктановых добавок.Создание новых «многофакторных» технологий, основанных на использова­нии различных физических, термодина­мических, гидродинамических, механи­ческих, физико-химических и других эффектов, возможно только на основе развития комплексных фундаменталь­ных исследований, интегрированного их применения в нефтяной и газовой промышленности. Инновационная про­грамма ее развития должна базиро­ваться на максимальном использовании достижений фундаментальной и при­кладной науки. Научные исследования призваны обеспечить развитие сырье­вой базы, создание новых технологий, увеличивающих степень извлечения углеводородов из недр, разработку новых научно-технических и техно­логических решений, повышающих эффективность нефтегазопереработки и надежность работы нефтегазотранспортных систем.Выявление особенностей строения, энергетики и эволюции Земли позволя­ет обосновать новые подходы к проис­хождению нефти и газа, закономерно­стям распределения нефтяных и газовых месторождений; дает возмож­ность внести коррективы в прогноз и поиски залежей углеводородов, связанность внести коррективы в прогноз и поиски залежей углеводородов, связан­ных со специфическими типами при­родных резервуаров; обосновать новые технологии поиска и разведки место­рождений и по-новому оценить ресур­сную базу нефтяной и газовой про­мышленности.

Исходя из современного и прогнози­руемого качества сырьевой базы, необ­ходимы:

♦  значительная интенсификация гео­логоразведочных работ для обеспече­ния прироста добычи из не открытых пока месторождений. Государственная программа лицензирования недр должна, с учетом вероятных рисков, предусмотреть высокий уровень геоло­горазведочных работ и инвестиций в них для устойчивого развития отрасли;

♦  повышение коэффициентов нефте­отдачи в целях увеличения потенциала и уровней текущей добычи разрабаты­ваемых месторождений.

Новые технологии разработки мес­торождений жидких и газообразных уг­леводородов должны учитывать изме­нение структуры запасов, позволять осуществлять эффективную разработку месторождений, залегающих на боль­ших глубинах, в сложных горно-геоло­гических условиях в не встречавшихся ранее термобарических условиях, в по­родах, физико-геологические парамет­ры которых существенно отличаются от известных до сих пор.Приоритетные направления в добы­че нефти должны обеспечить:

♦  создание новых методов воздей­ствия на пласты и увеличения нефтеот­дачи, в том числе широкое освоение технологий и оборудования для высо­коэффективной разработки трудноиз-влекаемых запасов нефти (низкопро­ницаемые коллекторы; остаточные запасы нефти обводненных зон, высо­ковязкие нефти, запасы нефти в под-газовых зонах);

♦  разработку и освоение технологиче­ских комплексов по бурению и добыче на шельфе арктических морей;

♦  совершенствование технологий со­оружения и эксплуатации нефтегазо-промысловых объектов в сложных природно-климатических условиях;

♦  совершенствование компьютерных технологий геологического моделиро­вания проводки горизонтальных сква­жин в сложных горно-геологических условиях.Основными направлениями научно-технической политики в нефтяной и га­зовой промышленности являются:

♦   разработка оборудования и совре­менных технологических установок в блочно-комплексном исполнении для конкретных объектов добычи, транс­портировки, переработки углеводо­родного сырья;

♦   разработка конструкции скважин, предусматривающих демпфирование колоннами осевых нагрузок, вызван­ных природными и техногенными де­формациями пород, а также темпера­турными изменениями металла труб при различных дебитах добываемой продукции с целью создания высоко­надежных скважин для освоения, в первую очередь, сложнопостроенных месторождений Прикаспийской впади­ны, Западной и Восточной Сибири;

♦   разработка и внедрение техники и технологии капитального ремонта экс­плуатационных скважин без подавле­ния продуктивного пласта, что позво­лит отказаться от компенсационного добуривания новых скважин за счет обеспечения проектных дебитов (близ­ких к дебитам перед проведением ре­монтных работ);

♦   создание и внедрение методов на­дежной ликвидации скважин с целью снижения риска возникновения эколо­гической нагрузки на недра и окружа­ющую среду;

♦   использование технологии и техники обратной закачки газа и других аген­тов в пласт при эксплуатации место­рождений, а также переход к низко­температурным процессам, что позволит повысить компонентоотдачу недр, а также глубину извлечения ком­понентов из добываемого углеводо­родного сырья;

♦   создание и освоение техники и тех­нологии для прокладки морских газо-проводов на мелководье и больших глубинах, необходимых для освоения месторождений акваторий Обско-Тазовской губ и п-ва Ямал;♦  реализация технологий повышения эффективности создания и эксплуата­ции подземных хранилищ газа (ПХГ) с целью повышения надежности функ­ционирования всей ЕСГ страны;

♦  внедрение техники и технологии сжиженного природного газа (СПГ) и его транспортировки;

♦  разработка российских вариантов техники и технологии конверсии при­родного газа в жидкофазные продук­ты (синтетическая нефть, бензин, ди­зельное топливо и др.) и начало их коммерческого освоения, прежде все­го на месторождениях, вступивших в завершающую стадию разработки, и на объектах с малыми запасами при­родного газа;

♦  создание высоконадежных корро­зийно-стойких труб для магистральных газопроводов на базе новых трубных сталей и полимерных материалов с це­лью существенного продления межре­монтного режима их эксплуатации.

Современный этап развития учения о нефти и газе переживает переломный момент. Он вызван невиданным разма­хом компьютеризации и информати­зации всей инфраструктуры, связанной с поиском, разведкой и разработкой нефтяных и газовых месторождений, внедрением достижений фундаменталь­ных разработок в технику и технологию добычи и транспорта нефти и газа, что дает возможность перейти к инно­вационному этапу развития нефтяной и газовой промышленности России.