"Разноцветное золото" "В мире науки" №12, 2018

19.01.2019 16:47

4657

"Разноцветное золото" "В мире науки" №12, 2018

Нефть — одно из самых древних природных образований нашей планеты, возникшее, согласно доминирующей биогенной гипотезе происхождения, миллионы лет назад. Человек использует нефть с незапамятных времен.

Еще 6 тыс. лет назад на берегах Евфрата ее применяли в качестве вяжущего вещества при строительстве. На основе нефти были возведены стены Вавилона, а позже вавилонский царь Навуходоносор топил нефтью гигантскую печь, в которой даже пытался сжигать неугодных. В Древнем Египте эту черную маслянистую жидкость использовали при бальзамировании усопших, а в Древней Греции — в качестве топлива для маяков. Правда ли то, что запасы нефти сегодня иссякают? Сможем ли мы найти ей достойную замену? Об этом и многом другом рассказывает Артем Сергеевич Боев, директор Инженерной школы природных ресурсов Томского политехнического университета.

Артем Сергеевич, наш разговор — про так называемую трудную нефть. Трудная она, очевидно, потому, что очень глубоко залегает и достать ее нелегко?
Ее сложнее и найти, и добыть. Проблема в том, что за последние годы на материковой части России не открыто ни одного крупного и среднего месторождения. Все. что есть, — это либо шельфовая зона, либо не Россия. В таких условиях говорить о том, что легкое восполнение запасов нефти когда-то станет возможным снова, нельзя. Это уже пройденный период, и мы можем сейчас рассчитывать только на обнаружение мелких и средних месторождений, которые зачастую находятся в удаленных районах, вдалеке от инфраструктуры. Пришло время обратить внимание на так называемые трудноизвлекаемые запасы, в том числе на карбонатные коллекторы, которые широко распространены в пределах Томской области. Да, эта нефть залегает глубже, чем та, что мы привыкли добывать, но здесь нет каких-то сверхглубин. Речь идет о глубинах порядка 3-4 км, если мы говорим о Томской, Новосибирской областях. Сюда же относятся Казахстан, Ханты-Мансийская автономная область. Уже сложилось определенное видение того, как ее добывать.
А как найти?
Такого подхода пока нет, но мы точно знаем, что подобные месторождения есть. Этим вопросом сейчас как раз занимается Томский политехнический университет в партнерстве с нефтяными компаниями и другими университетами. Мы ищем подходы к обнаружению новых месторождений в доюрском комплексе с использованием тех данных, которые уже есть.
Этих данных достаточно?
Чаще всего это старые данные, которые собирались с 60-х гг. XX в., и сейчас происходит переоценка этой информации. Она заново интерпретируется. Все. что бурится новое, особенно там, где есть карбонатные коллекторы, попадает в проект, и эта информация, безусловно, приносит много нового и интересного. В последние годы на доюрский комплекс мало обращали внимания, но сейчас ситуация меняется и, к счастью, многое изменилось и с точки зрения технологий. Сейчас мы уверены в том. что. используя новые методы, новые программы по моделированию, мы внесем существенный вклад в понимание природы карбонатных коллекторов как для области, так и для страны в целом.
О каких объемах нефти идет речь?
Это примерно десятилетняя добыча Томской области. По итогам проекта мы рассчитываем, что на баланс будут поставлены месторождения с объемом извлекаемых запасов порядка 100 млн т. Это очень заметная цифра.
Вы говорите, что разрабатываете методику поиска таких месторождений. Уже что-то нашли?
Проект рассчитан на срок от трех до пяти лет. Раньше месторождения зачастую обнаруживались при бурении опорных и параметрических скважин, глубоких скважин, целью бурения которых было изучение глубинного строения возможных зон нефтегазонакопления. Изучали керн, проводили все необходимые исследования. Обратили внимание, что в некоторых случаях появляется приток нефти на больших глубинах, чем привыкли работать. Иногда бывало, что и ошибались: нефть приписывали к доюрскому комплексу, к палеозою, но по факту это оказывалась юрская нефть. Сейчас современные методы геохимии позволяют исключить такие ошибки. Так что, думаю, к сроку окончания проекта заявленный объем нефти будет найден.
Вы говорите: «доюрская нефть», «юрская нефть». Чем они различаются?
Все зависит от условий формирования, каждому периоду соответствуют свои биомаркеры, которые позволяют различать и датировать. Эти виды нефти отличаются друг от друга по составу и физико-химическим свойствам. Если брать Западную Сибирь и, в частности, Томскую область, то здесь обычно нефть достаточно высокого качества. в ней фактически отсутствует сера. А если рассматривать нефть, которая находится за Уралом, то там серы много и стоимость ее на международных рынках ниже. Когда нефть движется по трубопроводам, она объединяется с другими видами нефти и ее качество снижается. Хотя всю эту нефть можно успешно использовать в народном хозяйстве, что с успехом и делается.
А как вы обнаруживаете эту нефть? Можно подробнее о ваших методах?
Это классические методы, когда бурятся скважины, производится отбор керна, детально изучаются нефтенасыщенные пласты, проводятся геофизические исследования. Здесь ничего уникального ТПУ не вносит. Новое в нашей работе заключается в том, что проводятся анализ и реинтерпретация старой информации, анализируются структуры, на которые ранее не обращали внимания. Сейчас, допустим, геологической съемкой охвачена вся Томская область, но никто не ткнет пальцем в карту и не скажет, что именно здесь находятся структуры, аналогичные тем, что геологи ранее нашли, исследовали и получили приток нефти. Результатом этого проекта станет методика обнаружения участков, которые схожи структурно, по геологическому строению с теми, что уже открыты, и мы будем говорить с большой вероятностью и даже уверенностью: вот здесь можно бурить. Это ключевой посыл всей нашей аналитической работы, которая сопряжена в том числе с бурением новых скважин, отбором керна в интервале 3-4 км, необходимого для того, чтобы получить новую информацию о тех структурах, которые залегают на этой глубине. Для того чтобы получить керн, информацию о флюидах, мы обратились во многие организации, где еще с советских времен собирался и хранится этот керн. Надо сказать, он не везде в хорошей сохранности, поэтому здесь нужна большая работа, связанная с обработкой данных.
Не будет ли проблем с добычей глубоко залегающей нефти?
Дело ведь не только в глубине. Подход к тому, как добывать такую нефть, по большому счету сформировался, но здесь еще много этапов его усовершенствования. Это карбонатные отложения, они представляют собой коллектор трещиноватого типа, то есть нефть содержится в трещинах. И здесь есть большие сложности с созданием системы пластового давления. Это коренным образом отличается от того, как происходит на тер- ригенных коллекторах с поровым межзерновым типом пустотного пространства. Нужен принципиально другой подход к извлечению этой нефти, он не должен быть грубым и резким.
А каким же? Нежным?
Зачастую это надо делать медленно, постоянно контролируя эксплуатационный режим, смотреть, чтобы скважины не обводнялись.
А если делать это недостаточно медленно, что может произойти?
Если это делать на форсированных, больших отборах, можно получить быстро и достаточно много нефти, но это будет длиться недолго. Карбонатные коллекторы таких ошибок не прощают, здесь потом очень сложно будет что-то сделать, чтобы исправить эту ситуацию.
Такие ошибки бывали?
Бывало так. что. скажем, в тех каналах, которые были созданы природой и по которым эта нефть могла поступать, если это делать медленно на протяжении длительного срока, из-за интенсивных отборов происходили нарушения, скважины обводнялись и нефть переставала поступать. Если бы это был однородный терригенный коллектор — здесь еще можно что-то сделать, а карбонатный коллектор всегда дает определенные сложности работы, потому что там система заводнения часто в принципе не работает.
Можем ли мы сказать, что чем у человечества меньше природных запасов, тем оно более бережливо?
Мы говорим так: чем более серьезными запасами и крупными месторождениями обладает нефтяная компания, тем более беспечно она к ним относится.
А ведь этот тезис можно отнести не только к нефти — к чему угодно.
Безусловно. Но если сейчас говорить о небольших месторождениях, то здесь даже со стороны государства должен быть, наверное, другой подход: когда большие компании просчитывают, как добывать эту нефть, часто получается, что это нерентабельно, и они просто не выходят на эти участки. А если туда приходят маленькие компании, то они, бывает, экономят на людях, безопасности, технике и технологиях, и это не всегда самая эффективная добыча. Можно говорить о том, что если мы имеем небольшие месторождения, то они могут оказаться с нулевой рентабельностью, но при этом область получает налоги, рабочие места, ну а та компания, которая этим занимается, — план по нефти. Хотя ясно, что это в большей степени социальные гарантии, чем извлечение большой прибыли.
Однако это тоже важная задача.
Здесь у нас полное взаимопонимание с руководством области, которое поддерживает этот проект. С 2013 г. у нас создан полигон, который посвящен карбонатным коллекторам и проекту «Палеозой». Проект реализуется не какой-то одной компанией, а в целом в интересах развития области. Те месторождения, структуры, которые будут открыты, представлены администрации области, и все нефтяные компании смогут ознакомиться с этой информацией и понять, на что они могут претендовать и в чем их интерес. Думаю, спрос будет большой.
А нефть может залегать еще глубже?
Да, может, добыча в Америке с глубин 6-7 км стала обычным делом. Тюменская сверхглубокая скважина показала, что в 7 км от поверхности есть перспективные для газовых месторождений толщи пород.
Иначе говоря, когда здесь мы используем все, что возможно, есть основания надеяться, что есть и еще глубже? Технологии ведь не стоят на месте.
Технологии не стоят на месте, мы учимся новым методам как в поиске, так и в добыче, и говорить о том, что потребление нефти в перспективе сильно упадет, не приходится.
Неужели? А ведь многие ученые утверждают, что углеводородная энергетика доживает свои последние годы: 10-15 лет — и все.
Это не так. Нефть не закончится еще очень долгое время. Говорить о том, что мы избавимся от углеводородов, — это, на мой взгляд, просто пустая шумиха. Это несерьезно.
Не избавимся?
Мы можем перейти только на термоядерную энергию. Лучше это или хуже, не знаю. Здесь есть свои бесспорные плюсы, но и свои минусы. Все остальное— пока просто разговоры. Прорывов в альтернативной энергетике пока явно не видно, да и в традиционной эффективность за последние 40 лет не сильно выросла. Есть два способа получать доступную энергию— это мирный атом и сжигание топлива (нефть, газ, уголь, торф). КПД этих процессов превышает альтернативные источники, это просто дешевле.
По вашим представлениям, на сколько нам еще хватит нефти? Или это нечто неиссякаемое, бесконечное?
Надолго. Сейчас все шельфовые месторождения еще не поставлены на баланс, а там достаточно серьезные запасы. Да и нефтяники не сидят сложа руки, ищут.
Так сколько же? Сто лет?
Думаю, сто лет— легко. На протяжении последних 30 лет нам все время обещают, что нефть закончится. А она все не кончается. Надо понимать, что увеличение коэффициента извлечения нефти, чем сейчас серьезно занимаются на зрелых месторождениях, отодвинет перспективы развития шельфовых проектов в Арктике на десятилетия. Ведь это намного дешевле — работать с готовой инфраструктурой, на тех месторождениях, где все уже построено, где есть логистические цепочки. Очень много нефти у Саудовской Аравии. Поэтому я считаю так: закончится — еще найдем.
А ведь нефть— это далеко не только топливо.
Именно так. Круг применения нефти и нефтепродуктов широк и разнообразен. Ее широко используют в медицине для производства целого ряда препаратов (в том числе всем известного аспирина и антибиотиков), в косметологии, пищевой промышленности, для производства синтетических тканей, в строительстве. Представьте, что когда-нибудь мы откажемся от цемента. В строительстве сейчас происходит много нового. Есть ЗО-принтеры, которые строят дома на основе полимеров. Сейчас цемента во всем мире на строительство тратится примерно столько же, сколько добывается нефти. Замещение цемента полимерными материалами в ряде отношений эффективно, потому что строить такие дома с точки зрения энергоэффективности выгодней, к тому же это полностью экологичное жилье. Такое может произойти. Но эти полимеры делаются на нефтяной основе. Поэтому говорить о том, что нефтяная эра у нас заканчивается, не приходится. А ведь есть еще природный газ. Газа в мире больше, чем нефти, и с ним тоже можно делать очень многое. Поэтому мы с оптимизмом смотрим вперед. Нефть будет нужна еще очень долго.
А вот Германия заявляет, что к 2050 г. перестанет потреблять углеводороды...
Наверное, они смогут себе это позволить, если будут готовы платить большое количество денег за электричество. Но Германия — маленькая страна. Для России это немыслимая роскошь. Нет более эффективных источников энергии, чем углеводороды и термоядерная энергия. Все преобразования энергии в электричество идут с меньшим КПД, и говорить о том, что электрокары — это выгодно. на данный момент просто смешно. Это не так. Чтобы заправить и запустить такую машину, мы должны потратить значительно больше энергии в другом месте.
Зато какая экологическая польза!
Да, с точки зрения экологии это преимущество. Но с точки зрения эффективности — нет. Надо понимать, сколько нужно альтернативных источников, чтобы покрыть нынешнюю потребность человечества в электроэнергии. В 1980 г. эффективность солнечных батарей была 13-15%. Чтобы при такой эффективности обеспечить весь мир электроэнергией, надо было построить батареи шириной в 60 км и обернуть все это вокруг экватора.
Но сейчас количество солнечных батарей заметно возросло.
Да, сейчас их эффективность возросла до 32%. Нам обещают, что через три-пять лет она увеличится до 60%. Хочется в это верить, но срок эксплуатации этих батарей — 20-25 лет. Как их утилизировать и что с ними делать дальше? Где окажутся все эти панели? Неизвестно. Мы видим, что у нас океаны и моря, целые континенты превращаются в свалки.
Может быть, для этого тоже можно как-то приспособить нефть, богатую различными микроорганизмами? Ведь известно, что некоторые микробы умеют перерабатывать мусор.
Да. бактерии разлагают углеводороды, но. честно говоря, они бессильны по отношению к пластику. Он может сохраняться десятки, сотни лет. а некоторые виды пластика— даже тысячелетия, и это тоже большая проблема.
На этом фоне говорить о том, что нефть, древнейший природный материал, сильно вредит природе. наносит серьезный экологический ущерб — это надуманные вещи. Да, бывали разливы нефти, но даже если там ничего не убиралось, трава начинает расти через два-три года. Морской фауне это, безусловно, не идет на пользу. Птицам, морским млекопитающим это вредит. Но природа справляется с этим. Конечно, не без помощи человека. На ликвидациях разливов работает большое количество сотрудников и специализированной техники. Но говорить о том, что нефть наносит катастрофический ущерб природе, — это, на мой взгляд, преувеличение. Это вещества, которые породила природа, они органического происхождения, они разрушаются, и это происходит не за длительный период, естественным образом. Хотя, конечно, внимание к экологическим требованиям, технике безопасности серьезно возросло, и экологическое воздействие на те места, где происходит добыча, серьезно снижено по сравнению с тем, что было раньше.
Итак, без черного золота нам по-прежнему никуда?
Ну почему именно черного? Нефть бывает самых разных расцветок — бурая, светлая, даже зеленая. Нефть— великое богатство, данное нам природой. Мы не должны от него отказываться, хотя применять его надо бережно и аккуратно, чтобы не навредить ни природе, ни себе.