Восполнение месторождений углеводородов — объективная реальность

Москва, 25 мая, 2020, 22:48 — ИА Регнум. Стенограмма доклада доктора геолого-минералогических наук Владимира Александровича Серебрякова на междисциплинарном семинаре «Восполнения нефтегазовых месторождений: факты и перспективы» 22 мая 2020 года

Своим докладом я хочу обратить внимание общественности, в том числе и научной, на то, что восполнимость углеводородов в существующих месторождениях нефти и газа — не миф, не утопия, а объективная реальность.

Многие десятилетия «великие» специалисты от нефтяной науки громко предостерегали мир об истощении углеводородных ресурсов. Еще в середине прошлого века (1956 г.) американский «провидец» Мэрион Хабберт давал мрачные прогнозы об исчерпании нефти и газа в недрах [1]. И далее таких предсказателей было множество. Обычно они давали прогнозы на последующие 10−20 лет. Даже журнал Nature ещё совсем недавно, в 2012 году, опубликовал статью Джеймса Мюррея и Дэвида Кинга «Пик добычи нефти пройден» [2], утверждающую, что человечество достигло «пика добычи нефти» и дальнейшее её снижение приведет к мировым потрясениям в экономике и социальной политике. Нет смысла приводить множество других примеров, где были указаны различные страшилки, связанные с падением добычи нефти и газа и такими его последствиями, как дефицит пищевых продуктов, голод, катастрофа, мировой кризис.

Со времени первых предсказаний достижения пика добычи нефти прошло более 60 лет, а запасы углеводородов не только не уменьшаются, но постоянно увеличиваются. В чем же дело? Где же кризис? Все очень просто! Кризис в головах, в умах, подпитываемый стремлением мировых нефтегазовых компаний к сверхдоходам. Но не только сами эти транснациональные корпорации (ТНК), но и государства с огромным штатом чиновников, на территории эти ТНК которых они базируются, заинтересованы в таком положении вещей. А наука, объединения, ассоциации — все они очень зависят от государства и от нефтегазовой индустрии, поэтому приходится отрабатывать получаемое финансирование.

Кому нужны ученые и их исследования, которые указывают на реальные факты восполнения углеводородов. Признание этого явления сразу ударит по ценам, по привычным существующим технологиям. Придётся что-то менять — а это сразу огромные капитальные вложения. Кому надо думать о следующих поколениях! Вот, мировой лидер, США наращивает добычу сланцевой нефти, и все счастливы и готовы бежать перенимать «передовой» опыт. А надо ли? Ведь добыча сланцевой нефти с её гидроразрывами и отравленными водами приведет именно к истощению углеводородного потенциала, без всяких надежд на восполнение запасов, не говоря уже о огромных негативных экологических последствиях.

Кстати, не все в США дают зеленый свет добыче сланцевой нефти. В штате Калифорния добыча сланцевой нефти запрещена.

Однако, отношение к этим проблемам на государственном уровне аналогично, что в России, что в Америке. Приведу пример в США. С 1993 года я являюсь в США профессиональным геологом и членом Американской ассоциации нефтяных геологов. Раньше, когда я занимался только проблемами аномальных пластовых давлений и их прогнозированием, выступить на научной конференции для меня не представляло никаких проблем. Всё приветствовалось. Как только мне стало интересно донести до научной общественности наши взгляды о природе образования углеводородов, о реальности восполнения их запасов, я сразу лишился возможности выступать. В лучшем случае мне разрешали стендовые доклады, хотя я наблюдал огромный интерес к нашим работам. Но это значительно более ограниченная возможность, чем доклад. С огромным трудом (с помощью в то время президента Ассоциации, работавшей со мной ранее в университете штата Вайоминг) мне удалось дать интервью корреспонденту ежемесячного журнала Ассоциации нефтяных геологов EXPLORER о Биосферной концепции образования углеводородов. Интервью было опубликовано в октябре 2013 года. Я надеялся, что возникнет дискуссия, будут вопросы, критические замечания, а может даже чья-то поддержка. Каково же было мое удивление из-за полного отсутствия какой-либо реакции — ни отрицательной, ни положительной, никакой. Ни одного отзыва. О чем это свидетельствует? То ли о деградации нефтяной науки, то ли застое в мозгах ученых мужей. Но, скорее, о страхе, нежелании себя подставлять.

Сейчас, когда цены на углеводороды уже падали ниже плинтуса, пришло время открыто поговорить о других научных взглядах, фактах, теориях. Поэтому я очень благодарен, что получил приглашение участвовать в этом семинаре.

* * *

Несколько слов о том, как я пришел к своему пониманию этой проблемы.

Со студенческих лет, а это были 1960-е годы, заслуженные профессора московского нефтяного института внушали нам представление об органической теории происхождения нефти. Мы всё принимали. Не было никаких сомнений. Уже позже было интересно ознакомиться с представлениями неоргаников. Другие суждения, свои факты, обоснования. Познакомился, но не зацепило. Серьезно задумался уже в 1980-х, когда вплотную занимался изучением аномальных пластовых давлений. В Непско-Ботуобинской нефтегазоносной области Сибирской платформы мы столкнулись с необычным фактом: нефть на кристаллическом фундаменте в условиях аномально низкого пластового давления. Выше разрез сложен плотными карбонатными и соленосными отложениями. Возникла масса вопросов, в том числе и о происхождении этой нефти. Казалось, ни одна из существующих в то время теорий происхождения углеводородов не работает. Вот тогда нам пришлось заняться вплотную этим интересным вопросом. Появилось понятие термодинамического градиента давления поровых вод (ТДГ), то есть градиента давления вод, возникающего в гидравлически изолированных порах плотных отложений при изменении температуры пород [3].

Термодинамический градиент давления поровых вод возникает в плотных низкопроницаемых породах. Преимущественно такими породами сложены разрезы древних осадочных бассейнов. Возникающие вертикальные и субвертикальные нарушения, трещины, трапповые интрузии (см. «Неразведанные запасы углеводородов: недра Московского осадочного бассейна») и пр., пронизывающие осадочную толщу, нарушают установившееся гидродинамическое равновесие поровых вод в толще горных пород и создают условия для фильтрации вод. Так как площадь фильтрующих поверхностей трещин и других тектонических нарушений огромна, значительные объемы минерализованной воды могут перемещаться под влиянием гидродинамических градиентов по трещинам в толщах низкопроницаемых пород. У этого типа фильтрации нет привычных зон напора вод и разгрузки. Градиенты возникают во всей толще под влиянием изменения температуры. Поэтому действию термодинамических градиентов не могут препятствовать непроницаемые пласты соли или хорошо проницаемые пласты коллекторов.

ТДГ могут быть как положительными, так и отрицательными при изменении температуры на поверхности Земли. Отрицательный ТДГ способствует возникновению нисходящей фильтрации флюидов в земной коре, а положительный — к усилению восходящей фильтрации.

Это природное явление при изменении среднегодовой температуры, на наш взгляд, может оказывать огромное влияние на многие геологические и геохимические процессы в земной коре, в том числе и на процессы миграции и аккумуляции углеводородов, эпигенетические преобразования горных пород и др. Позже стало понятно, что этот процесс хорошо коррелирует с новой нефтегазовой парадигмой — Биосферной концепцией образования нефти и газа [4].

Так уж сложились обстоятельства, что в 90-е годы прошлого столетия я начал работать в США в нефтегазоносном штате Вайоминг. Замечательный штат, с существенными запасами нефти и газа и огромным потенциалом. Интереснейшие наблюдения. Есть действующие месторождения, где нефть обнаружили более 100 лет назад. Остановлюсь на одном из них, на самом известном и скандальном Teapot Dome Oilfield (в переводе «Крышка от заварочного чайника», по форме ближайшей к месторождению скалы).

Нас мало интересуют их коррупционные скандалы, в том числе связанный с этим месторождением. В России этим теперь не удивишь. А как складывалась добыча нефти в течение длительного времени — это очень интересно и связано, на мой взгляд, с восполнением нефти, то есть тематикой нашего семинара.

Первые данные о потенциалах нефти этого месторождения появились в 1886 году [5]. В 1910—1915 годах это месторождение было переведено в резерв флота США, то есть под государственный контроль. Только с мая 1922 года началась промышленная разработка. Максимальный дебит из 84 эксплуатационных скважин был получен в октябре 1923 года — 4460 баррелей нефти в день. В 1928 году добыча упала до 730 баррелей в день и в 1929 году эксплуатация месторождения была полностью остановлена до 1949 года. То есть даже во время Второй мировой войны все скважины Teapot Dome были законсервированы. Только ежеквартально замеряли пластовое давление в пяти выбранных скважинах. И далее, до 1976 года, на месторождении проводились только незначительное разведочное и защитно-дренажное бурение и геологическое обследование. То есть на протяжении почти 50 лет месторождение было законсервировано. В 1976 году решением президента Джеральда Форда, а практически с 1977 года месторождение было снова запущено в эксплуатацию. Максимальный дебит был отмечен в 1980 году — 4400 баррелей в день, то есть достиг первоначального максимума 1923 года. Вот здесь вопрос: каким образом объемы добываемой нефти восстановились?

По всем геологическим прогнозам и планам конгресса американцы должны были выбрать основные запасы в течение 6 лет, с пролонгацией (на всякий случай) еще на 3 года решением президента. И так последующим нескольким президентам приходилось принимать решение о пролонгации добычи в течение более чем 20 лет. В 1999 году ежедневный дебит, с учетом применения более современных вторичных и других методов разработки, снизился до 600 баррелей в день. В 2011 году дебит снизился до 158 баррелей в день, и правительство решило прикрыть нерентабельное производство и продать месторождение в частные руки. За последние почти 40 лет было добыто 22 млн баррелей нефти на сумму $569 млн. К сожалению, я не нашел суммарных данных добычи до 1929 года. Продажа месторождения состоялась только в 2015 году. В этом же году частная компания возобновила эксплуатацию и общий дебит составил до 300 баррелей в сутки. Местные геологи считают, что это ещё не конец истории. Они уверены, что нефть там качали, качают и будут качать. И у меня в этом нет никаких сомнений.

Есть и другие месторождения нефти и газа в США, которые явно свидетельствуют о современном восполнении углеводородов: EugeneIsland Block 330 в штате Луизиана, Cascade Oil в Калифорнии и др. В литературе описано уже много подобных примеров. Далее я использую примеры из моей собственной практики.

С 1993 года в Вайоминге я довольно длительное время работал в небольшой нефтяной компании DCD Inc. Владелец и руководитель компании Дональд Кросс был не очень образованный (два курса колледжа), но толковый и очень хваткий. Свое состояние он нажил скупкой отработанных нефтяных месторождений за небольшие деньги у серьезных нефтяных компаний, и затем давал этим месторождениям вторую жизнь. Впервые здесь я заметил, как после закачки углекислого газа (СО₂) в истощенные нефтяные пласты, наступало быстрое и значительное увеличение дебитов нефти. Полное понимание эффективности этого процесса пришло значительно позже.

Приглашая меня на работу, как оказалось, Дональд Кросс очень хотел заняться разработкой нефтяных залежей в России. Главным сюрпризом для меня было, что ему нужны были лицензии на старые, давно выработанные месторождения. С этим проблем не было. С моим бывшим студентом, товарищем, а затем и коллегой Расулом Алиевым, директором предприятия «Геотермнефтегаз» мы подобрали и получили 7 лицензий на давно выработанные месторождения Дагестана, и вскоре работа там закипела. Начали ремонт старых скважин на двух «истощенных» месторождениях. Я это довольно подробно все описал в своей статье в 2018 году в журнале REGNUM (см. «Об экологических последствиях консервации нефтяных скважин»).

Должен повторить, что был поражен, когда мы приехали к расположению месторождения Ачису, разработка которого была остановлена еще в 1972 году. На склоне этой площади из старых скважин сочилась нефть и ручейками сбегала в небольшое нефтяное озеро — реальный пример восполнения нефти. Безо всяких дополнительных геологических исследований было ясно и понятно, что нефть есть. Оставалось только отремонтировать несколько скважин и получать стабильные притоки. В тот же период времени мы отремонтировали две скважины на другой площади месторождения Гаша, которое расположено в другой зоне Дагестана. Разработка этого газонефтяного месторождения осуществлялась с 1957 по 1976 годы. То есть почти через 20 лет мы отремонтировали две скважины. В одной из них (№3) был получен приток нефти, близкий начальному дебету этой скважины времен начала разработки в 1957 году. Другая скважина (№28) оказалась на своде залежи, и после ремонта из неё произошел выброс газа с огромным давлением. Ни в 1950-х, ни в 1990-х годах замеров давления и дебитов проведено не было, но приток газа был огромный. Из-за экологических проблем газ пришлось поджечь. Ещё очень долго огромное пламя со свистом можно было наблюдать за десятки километров.

К сожалению, наш проект 1990-х не получил продолжения. Нефть в те времена упала в цене до $10 за баррель, и проект перестали финансировать. Счастливая случайность и предыдущий опыт позже привел меня в группу, которая не только теоретически, но и экспериментально подтвердила реальность Биосферной концепции и позволила выявить основной, на наш взгляд, механизм регенерации углеводородов (см. Баренбаум А.А., Закиров С.З., Закиров Э.С., Серебряков В.А. Способ получения углеводородов и водорода из воды и диоксида углерода. Патент РФ, №2 495 080, 30.12.2010).

А в Дагестан мы еще раз вернулись лет 7 назад. К сожалению, получить лицензии на выработанные площади, где мы уже начинали свою работу в 1990-х, было невозможно. Там активность продолжается и сейчас. В этот раз нам удалось получить лицензии на два месторождения: Махачкалинское и Тернаирское, выведенные из разработки в 1968 и 1976 годах соответственно. Очень сложно было найти скважины, пригодные для ремонта, ведь на месте обоих площадей стоит город Махачкала со своей плотной городской застройкой, промышленными предприятиями, многочисленными дорогами и коммуникациями. С огромным трудом нашли две скважины. К сожалению, попытка реанимировать Тернаирскую скважину №2/3 по техническим причинам оказалась неудачной. Зато скважину №42 Махачкалинской площади удалось успешно отремонтировать и получить приток нефти с водой с глубин 1500−1600 м дебитом до 30 м³ в сутки. Пластовое давление оказалось аномально высоким с коэффициентом аномальности превышающим 2. За менее чем 20 лет запасы нефти восстановились, пластовое давление снова достигло аномально высоких значений. Это ещё одно, на наш взгляд, подтверждение исследований, рассматривающих образование углеводородов в том числе как современное природное явление.

Не могу еще раз не отметить, что в настоящее время г. Махачкала территориально находится на восполненных нефтегазоносных месторождениях с аномально высоким пластовым давлением, то есть в зоне аварийной и экологической опасности. Бездействие властей со временем может привести к серьезной трагедии.

В заключении хочу сказать, что живем мы в XXI веке, веке развития передовых технологий, робототехники и так далее. Однако нефтегазовая наука и технология добычи углеводородов остались на уровне прошлого века. Настало время новой парадигмы развития нефтегазовой геологии, где использование Биосферной концепции образования углеводородов, несомненно, может помочь грамотно добывать нефть и газ, используя естественное восполнение запасов. Для этого необходимо оптимизировать добычу углеводородов и переходить к производству новых, альтернативных, экологически чистых видов топлива, таких как водород. За это следующие поколения будут нам благодарны. А сейчас нам надо искать заинтересованных людей среди ученых, общественных деятелей, руководителей регионов с близкой нам позицией, которые готовы нас поддержать. А мы должны грамотно, научно все объяснять, подтверждая свои теоретические выкладки практическими примерами.

Литература

1. Hubbert M.K. Nuclear energy and the fossil fuels. Publication — ShellDevelopmentCompany. № 95. Houston, 1956.

2. Murray J. Climate policy: Oil’s tipping point has passed//Nature. V.481,26.01.2012.р. 433−435.

3. Добрынин В.М., Серебряков В.А. Геолого-геофизические методы прогнозирования аномальных пластовых давлений. — М: «Недра», 1989, 287 c.

4. Баренбаум А.А. Механизм формирования скоплений нефти и газа // Доклады Академии наук, 2004, Т. 399, №6, с. 802−805.

5. Carolyne Harris. Teapot Dome, the U.S. Marines and a President’s Reputation, part 1; Rocky Mountain Oilfield Testing Center at Teapot Dome Oil Field, part 2, March 25, 2016. WyoHistory.org. A project of the Wyoming State Historical Society

6. Серебряков В.А. Углеводороды, экология и жизнь., 2018

7. Баренбаум А.А., Закиров С.З., Закиров Э.С., Серебряков В.А. Способ получения углеводородов и водорода из воды и диоксида углерода. Патент Российской Федерации, № 2 495 080, 30 декабря 2010.