ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫЕ И НЕТРАДИЦИОННЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ: МИРОВОЙ ОПЫТ И РОССИЙСКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ Корчагин О.А, Фурман Н.Ф., Жирнова С.П. докладчик: Корчагин Олег Анатольевич Начальник Управления по администрированию геологоразведочных проектов на углеводородное сырье Национальный Нефтегазовый Форум, Москва, 23 октября 2014 г.

1 История «сланцевой» революции : Прошлый век: - около 200 лет назад была пробурена первая скважина на черные сланцы; -40-е годы прошлого века в США разработана технология горизонтального бурения скважин с гидроразрывом (ГРП). Стоимость бурения горизонтальной скважины до 2002 года в 4 раза превышало стоимость бурения обычной; -конец 30-х г. в Советском Союзе разработана технология подземной газификации (поджиг угля для добычи метана), построено более 12 станций газификации (Горловка, Тула, Ленинск-Кузнецка, Ангрен и др.). Станция газификации Ангрен (Республика Узбекистан) функционирует и сейчас. Наше время: -с 2002 началась промышленная разработка сланцев на месторождении Барнетт (Barnett) в Техасе. В 2008, в США резко, на 7,5 %, увеличилась добыча природного газа. Себестоимость добычи в среднем составило 99$ за 1 тысячу куб. м. (по данным Chesapeake Energy ) и почти сравнялась со стоимостью добычи газа традиционным способом; гг. – резкое увеличение объемов годовой добычи нефти (почти в 150 раз) на месторождении Баккен, интенсивная добыча нефти на месторождении Игл Форд; г - резкое увеличение инвестиций (около 25 млрд. долларов) в добычу сланцевой нефти в США; гг. развертывание поисково-разведочных работ на сланцевый газ в Европе. Работы ведутся с учетом американского опыта и с приглашением американских операторов в более чем десяти газосланцевых бассейнах. Наиболее активно поисково-разведочные работы ведутся в Венгрии и Польше; гг. - развертывание поисково-разведочных работ в рамках национального проекта по добыче сланцевого газа в Китае. Работы основаны на американском опыте (разработка залежей типа Barnett); – развертывание поисково-разведочных работ в рамках европейско-китайского проекта добычи метана угольных пластов в Китае.

2 В преддверии революции GTL и CTL - добычи «синтетической нефти» из газа и угля: Прошлый век: В 1913 году император Вильгельм поручил ученому-химику Францу Фишеру обеспечить Германию жидким топливом; В 1934 году коллега Фишера, ученый Тропш получил из бурого угля первый высококачественный бензин; Во время Второй мировой войны в Германии вырабатывалось до четырех миллионов тонн жидкого топлива в год для автомобилей, танков и самолетов. Немецкая установка к концу войны производила 100 тыс. баррелей синтетической нефти в сутки; В 1940 г. в советское полпредство в Германии передана информация о работах по организации производства синтетического бензина из бурого угля с запиской «Если это не будет сделано, моя работа в гестапо потеряет всякий смысл». Наше время: В настоящее время, синтетическую нефть из угля и газа (технологии GTL и CTL) производят в Германии, Южно-Африканской республике, Южной Корее, Нигерии, Индонезии, Катаре. Строятся заводы по получению синтетической нефти в Китае, Австралии и США.

3 1. Все нетрадиционные источники углеводородов и трудности извлечения углеводородного сырья на месторождениях были известны еще в прошлом веке 2. Промышленное освоение нетрадиционных источников углеводородов стало возможным лишь в XXI веке, когда появились рентабельные технологии локализации объектов и добычи 3. От начала разработки технологий до начала их внедрения в зависимости от источников углеводородного сырья потребовалось лет

4 Целевые ориентиры российской нефтегазодобычи: Стабилизация добычи нефти в России на уровне 510 млн. тонн в год; Увеличение к 2020 году доли трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ) до 11%; Повышение коэффициента извлечения нефти (КИН) до 0,47. Условия российской нефтедобычи: Имеющиеся возможности наращивания запасов углеводородов за счет освоения нетрадиционных источников углеводородного сырья (НИУВС) и вовлечения в разработку трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ) Неразвитый рынок буровых услуг и чрезвычайно высокие цены на бурение скважин на углеводородное сырье

Трудноизвлекаемые запасы (ТРИЗ) и нетрадиционные источники углеводородного сырья (НИУВС) – особые объекты, требующие специальных условий проведения геологоразведки, отличных от тех, которые приняты в настоящее время в Российской Федерации и государственных органах, отвечающих за постановку ГРР. 5

Перспективные объекты геологоразведки по освоению нетрадиционных и трудноизвлекаемых энергоресурсов за рубежом и в России Сланцевый газ Сланцевый газ Газовые гидраты Нефть и газ на больших глубинах Нефть и газ на больших глубинах 6 в кремнистом коллекторе (монтерреиты) Высоковязкие нефти и природные битумы в терригенных коллекторах Высоковязкие нефти и природные битумы в терригенных коллекторах Нефть плотных, плохопроницаемых и низкопористых коллекторов Нефть плотных, плохопроницаемых и низкопористых коллекторов в карбонатном коллекторе (доманикоиды) в терригенном коллекторе (баженитоиды, сланцевая нефть) Метан угольных пластов Метан угольных пластов Синтетическая нефть из угля Остаточные запасы нефти в высокообводненных месторождениях Недовыработанные залежи нефти, разработка которых осложнена низким давлением в пластах, низкой проницаемостью, высокой обводненностью Оторочки высоковязкой нефти с газовыми шапками и подошвенной водой Оторочки высоковязкой нефти с газовыми шапками и подошвенной водой Не вовлеченные в разработку залежи в терригенных и карбонатных коллекторах с пористостью ниже принятых граничных значений Высоковязкие нефти и природные битумы в терригенных коллекторах Высоковязкие нефти и природные битумы в терригенных коллекторах Нефть плотных, плохопроницаемых и низкопористых коллекторов Нефть плотных, плохопроницаемых и низкопористых коллекторов в карбонатном коллекторе (доманикоиды) в терригенном коллекторе (баженитоиды, сланцевая нефть) Метан угольных пластов Метан угольных пластов Синтетическая нефть из угля Остаточные запасы нефти в высокообводненных месторождениях Недовыработанные залежи нефти, разработка которых осложнена низким давлением в пластах, низкой проницаемостью, высокой обводненностью Оторочки высоковязкой нефти с газовыми шапками и подошвенной водой Оторочки высоковязкой нефти с газовыми шапками и подошвенной водой Не вовлеченные в разработку залежи в терригенных и карбонатных коллекторах с пористостью ниже принятых граничных значений Объекты в России

Первоочередные объекты геологоразведочных работ НИУВС (на нефть) в Российской Федерации : Северо-Западный Кавказ Предкавказье - хадумская свита, - кумский горизонт Западно-Сибирская НГП - баженовская свита - абалаковская свита - тюменская свита Волго-Уральская НГП - доманиковая свита (и аналоги) - низкопористные нефтенасыщенные пласты в карбонатных (доманикоиды) и терригенных коллекторах девона, карбона, перми Восточно-Сибирская провинция – куанамская свита синская свита осинский горизонт 7 Первоочередные объекты ТРИЗ - разработка трудноизвлекаемых запасов для поддержания добычи на существующих месторождениях с развитой инфраструктурой

Проблемы освоения ТРИЗ и НИУВС в Российской Федерации: - отсутствие понятийной базы и классификации ТРИЗ и НИУВС -отсутствие теории прогноза локализации объектов -отсутствие регламентов ГРР за счет федерального бюджета -отсутствие методик подсчета запасов и оценки геологических рисков -отсутствие знаний о технологиях добычи в зависимости от условий геологического залегания, свойств коллекторов и физико-химических параметров флюидов и опыта добычи 8

Согласно принятому в настоящее время регламенту (Временные положения об этапах и стадиях геологоразведочных работ на нефть и газ, 126 от ), проводимые геологоразведочные работы на углеводородное сырье отвечают «региональному этапу». Стандартный комплекс работ регионального этапа включает: 1. Сейсморазведочные работы 2Д по региональной сети 2. Профильная литогазогеохимия 3. Профильная гравимагнитогравиметрия 4. Электроразведочные работы ЗСБ 9 Точность, достоверность и комплексность работ регионального этапа не позволяет провести локализацию и выбор перспективного объекта (условий геологического залегания пластов, наиболее подходящие физико-химические характеристики, геомеханические характеристики и т.д.). Без разработки понятийной базы ТРИЗ и НИУВС, методик подсчета запасов ТРИЗ и НИУВС, определения наиболее перспективных технологий добычи ТРИЗ и НИУВС постановка ГРР и опытно-методических работ за счет федерального бюджета преждевременна

10 Определение объекта поиска, выбор технологии добычи Зарубежный опыт освоения ТРИЗ и НИУВС (Schlumberger, Baker Hughes, Halliburton, Weatherford) и возможности ОАО «Росгеология» Расширенный ГИС скважин: FMI/CMI (микроимиджеры) DSI/SoundTrak/MSD (акустический каротаж) SGS/NHGS/СГК (спектральный ГК) CMR/MagTrak/ЯМК (ядерно-магнитный каротаж) MPD/LitoTrak/ГГКП (плотностной каротаж) моделирование и определение развития зон трещиноватости, зон флюидонасыщенности Расширенный ГИС скважин: FMI/CMI (микроимиджеры) DSI/SoundTrak/MSD (акустический каротаж) SGS/NHGS/СГК (спектральный ГК) CMR/MagTrak/ЯМК (ядерно-магнитный каротаж) MPD/LitoTrak/ГГКП (плотностной каротаж) моделирование и определение развития зон трещиноватости, зон флюидонасыщенности Расширенный керн-анализ: Получение ориентированных образцов керна: Crash-rock анализ (анализ дробленной породы) Пиролиз (Rock-Eval) анализ FIB-SEM анализ (структура пор) Коэффициент отражения витринита (R0) XRD – анализ (рентген-дифрактометрия) Метод Ритвельда (улучшение дифрактограмм и определение газонасыщенности глин) XRF – анализ (рентген-флюоресцентный анализ) (быстрая оценка химического состава) Сорг. и ТОC-анализ Метод нагнетания ртути Ретортный анализ (суммирование флюидов и высокотемпературный пиролиз) Геомеханическое моделирование пластов, определение развития генерирующей трещиноватости и флюидонасыщенности Расширенный керн-анализ: Получение ориентированных образцов керна: Crash-rock анализ (анализ дробленной породы) Пиролиз (Rock-Eval) анализ FIB-SEM анализ (структура пор) Коэффициент отражения витринита (R0) XRD – анализ (рентген-дифрактометрия) Метод Ритвельда (улучшение дифрактограмм и определение газонасыщенности глин) XRF – анализ (рентген-флюоресцентный анализ) (быстрая оценка химического состава) Сорг. и ТОC-анализ Метод нагнетания ртути Ретортный анализ (суммирование флюидов и высокотемпературный пиролиз) Геомеханическое моделирование пластов, определение развития генерирующей трещиноватости и флюидонасыщенности Оптимальный дизайн ГРП Секторное моделирование проходки скважин Оптимальный дизайн ГРП Секторное моделирование проходки скважин оценка содержания общего органического углерода Метод Квина Пасси (ΔLogR) Дизайн ГРР: анализ напряженного состояния горных пород анализ теплового поля физическое и численное моделирование геологических структур и флюидодинамики Расстановка скважин Расстановка сейсморазведочных профилей локализация объекта на местности, глубине и условиями залегания Бурение параметрических скважин Дизайн ГРР: анализ напряженного состояния горных пород анализ теплового поля физическое и численное моделирование геологических структур и флюидодинамики Расстановка скважин Расстановка сейсморазведочных профилей локализация объекта на местности, глубине и условиями залегания Бурение параметрических скважин Виды работ, проводимых ОАО «Росгеология»

Зарубежный опыт изучения НИУВС и возможности ОАО «Росгеология» Цементирующая порода Незрелые материнские породы породы Органическое в-во Цементирующая порода Зрелые материнские породы породы Органическое в-во Вода Вода УВ Незрелые материнские породы ( Ro < 0,5 ),5) (Источник: Q. Passey и др., 2010 г. SPE ) Влияние зрелости пород на данные каротажа в интервалах с высоким содержанием органики определить органически богатые интервалы с помощью диаграмм ГИС оценить зрелость породы (незрелые и зрелые) оценить содержание общего органического углерода (TOC) Зрелые материнские породы ( Ro =1,0 ),5) Методика LogR (разработка компаний Exxon и Esso (автор Quinn R Passey, 1990 г.) 11

Оценка содержания органического углерода Метод Квина Пасси (ΔLogR) Методика LogR применяется для кремнисто-обломочных и мергелевых глинистых пород с большим содержанием органики и позволяет количественно определить содержание органического углерода (ТОС) Метод не требует специальных исследований, его возможно использовать при переинтерпретации данных ГИС скважин «старого фонда» с проведенным минимальным комплексом ГИС Специалисты ОАО «Росгеология» обладают навыками использования данной методики в изучении нетрадиционных запасов Зарубежный опыт изучения НИУВС и возможности ОАО «Росгеология» 12

13 Разработаны: 1. комплекс геологоразведочных работ направленный на локализацию перспективных объектов НИУВС 2. комплексная интерпретация данных сейсморазведки, расширенного комплекса ГИС, анализа кернового материала и напряженного состояния вмещающих горных пород направленная на локализацию зон трещиноватости карбонатных коллекторов НИУВС 3. подходы к местам заложения ГРП в перспективных на нефть в низкопористых терригенных коллекторах (при добычи сланцевой нефи) 4. определены зависимости между условиями залегания, напряженным состоянием, температурой, минеральным составом и коллекторскими свойствами пород для отдельных НГП 5. определены подходы к оценке запасов нефти в низкопористых коллекторах Создан: БАНК ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, включающий 18 отечественных инновационных предложений (технологий, методик) от государственных научно- исследовательских и частных инновационных групп (11 технологий касаются локализации и диагностики трудноизвлекаемых запасов и нетрадиционных ресурсов, 7 технологий касаются совершенствования добычи трудноизвлекаемых запасов углеводородного сырья В настоящее время в ОАО «Росгеология»

Комплексы геологоразведочных работ (полевых, камеральных, аналитических, инновационно-методических) на НИУВС и ТРИЗ осуществляются силами следующих подразделений ОАО «Росгеология»: 1. Главный офис ОАО «Росгеология» (г. Москва) 2. ОАО «ВНИИГеофизика» (г. Москва), Спецгеофизика (г. Поваровка) 3. ОАО «Иркутскгеофизика» (г. Иркутск) 4. ГИЦ (Гео Информационный Центр ОАО «Росгеология») (г. Иркутск) 5. ОАО «КамНИИКИГС» (г. Пермь) 14

Проведенный ОАО «Росгеология» анализ данных ГИС-скважин и керна показал возможность прирастить запасы Оренбургской области в пределах 20 % Разработанные в ОАО «Росгеология» подходы к интерпретации ГИС- керна можно распространить на всю территорию Волго-Уральской НГП 15

Для освоения ТРИЗ и НИУВС в Российской Федерации ОАО «Росгеология» предлагает п ересмотреть подходы к геологоразведочным работам Проводить сейсморазведочные работы 2Д по уплотненной сети в комплексе в высокоразрешающей сейсморазведки для локализации объекта поисков (русловых, озерных фаций и т.д.), профильная электроразведка Проводить площадные высокоточные работы по литогазогеохимии, гравимагнитометрии Использовать технологии выделения коллекторов и проведения расширенного комплекса ГИС по локализации зон трещиноватости или низкопористых толщ с целью постановки ГРП Применять методы специального анализа керна для петрофизического обеспечения разведки и технологии вскрытия пласта (ГРП) 16

Технология комплексной интерпретации 17

Технология фокусирующих преобразований Разрез фокусирующих преобразований, совмещенный с временным разрезом (материалы Смирнова М.Ю.) Локализация зон повышенной трещинованности в коллекторах карбонатного типа 18

Технологическая цепочка лабораторных исследований керна и флюидов Специальные исследования ОФП, проницаем ость, коэффицие нт вытеснения оценка воздействия технологических жидкостей на призабойную зону пласта Подготовительные работы томограф ия гамма-каротаж, создание планшета, фотографирование в белом и ультрафиолетовом свете измерение профильной проницаемости и длины пробега акустической волны макроописание, отбор образцов, экстракция Литология РСА, изготовление и анализ шлифов, карбонатность, гран. состав ЯМР Рутинные исследования УЭС, пористость, остаточная водонасыщенно сть, капиллярные характеристики Комплексный анализ результатов исследований контроль качества глубинных проб Определение вязкости и плотности в стандартных условиях керн регистрация фотографирование PVT-свойства, РФА Условные обозначения: выполняемый вид исследования планируемый вид исследования флюиды Поступлени е Седиментология и фациальный анализ РЭМ Комплексный анализ результатов исследований (PVT-модель) 19

20 Нефтяные ручьи «хадума» (фото Ю.О.Гаврилова, ГИН РАН) ОАО «Росгеология» выполняет работы по локализация перспективных зон нефтенасыщения в высокоорганических пластах хадумской свиты и кумского горизонта, в том числе: - комплексную переинтерпретацию данных сейсморазведки (более пог. км.) по стандартным и оригинальным технологиям - анализ данных ГИС и керна из более 200 скважин -анализ естественных обнажений и опорных разрезов Региональные работы по НИУВС и ТРИЗ: Северо-Западный Кавказ и Предкавказье

Ленинский Кондомский ЛУ «Газпром » Карта местоположения участков опытно- методических работ на метан угольных пластов в Кузнецком угольном бассейне ОАО «Росгеология» планирует начать в 2015 г. опытно- методические работы на метан угольных пластов 1. Определение интервала газонасыщенности 2. Определение благоприятных для добычи условий геологического залегания пластов 3. Определение гидрофильности пластов 4. Локализация благоприятных по проницаемости пластов Определение комплекса ГРР: 1. Расстановка опорных параметрических скважин 2. Расстановка опорных сейсмопрофилей 3. Оценка извлекаемых запасов 4. Подбор технологии добычи и расстановка сети добычных скважин Региональные работы по НИУВС и ТРИЗ: Кемеровский угольный бассейн 21

22 ОАО «Росгеология» подготовило Предложения по определению перспектив использования горючих сланцев Республики Бурятия и Забайкальского края как возможного источника извлечения синтетической нефти и/или добычи газа Региональные работы по НИУВС и ТРИЗ: Республика Бурятия и Забайкальский край

Полевые работы и прогноз обнаружения залежей: 1. Полевые сейсморазведочные работы 2Д, площадные высокоточные литогазогеохимические, гравимагнитометрические съемки, электроразведочные работы 2. Комплексная интерпретация данных сейсморазведки, расширенного комплекса ГИС, анализа кернового материала и напряженного состояния вмещающих горных пород 3. Построение зависимостей между условиями залегания, напряженным состоянием, температурой и минеральным составом горных пород 4. Построение 3Д геолого-технологических моделей месторождений 5. Секторное моделирование под бурение Ожидаемый результат 1. Выбор участков под лицензирование на углеводородное сырье 2. Локализация поисковых объектов НИУВС и зон трещиноватости в низкопористых коллекторах (на территории Западного Кавказа и Предкавказья, Волго-Уральской НГП, в частности в Оренбургской области и Пермском крае, Лено-Тунгусской НГП) 3. Определение мест заложения поисковых скважин на НИУВС и в целях интенсификации добычи ТРИЗ 4. Определение места заложения ГРП в пробуренных скважинах на НИУВС 5. Увеличение запасов нефти на месторождениях за счет локализации низкопористых терригенных карбонатных пластов по оригинальным методикам на основе обработка расширенного ГИС и керна скважин 3. Подсчет запасов нефти и газа, относящихся к категории «трудноизвлекаемых» и подлежащих добычи вследствие использования инновационных технологий Предложения ОАО «Росгеология» недропользователям, направленные на НИУВС и ТРИЗ: 23

1. Выбор перспективных участков на углеводородное сырье и помощь в оформлении прав пользования недрами, в том числе на условиях государственно-частного партнерства (ГЧП) 2. Выбор и проведение оптимального комплекса ГРР на перспективных участках недр до открытия месторождения («под ключ») 3. Подсчет запасов по российской и западной классификациям Предложения ОАО «Росгеология» инвесторам, направленные на НИУВС и ТРИЗ: 24

1. Разработка (I кв г.) отдельных регламентов ГРР на каждый вид нетрадиционных источников углеводородов, в первую очередь: ГРР на нефть в низкопористых терригенных/карбонатных коллекторах ГРР на метан угольных пластов ГРР на объекты добычи синтетической нефти ГРР в «старых» хорошо изученных с развитой инфраструктурой промысловых регионах с обязательным проведением комплексных геолого-геофизических работ, включая уплотненную сеть сейсморазведки, расширенный каротаж скважин) 2. Увеличение запасов нефти в «старых» промысловых регионах с развитой инфраструктурой за счет локализации перспективных для освоения низкопористых терригенных и карбонатных толщ в пределах нераспределенного фонда недр по оригинальным методикам ОАО «Росгеология» 25 Предложения ОАО «Росгеология» для федеральных органов планирования ГРР, направленные на НИУВС и ТРИЗ:

Спасибо за внимание!