О двух путях увеличения нефтегазового потенциала Татарстана
Предисловие ИАREGNUM
Мы продолжаем изложение позиции противников официального прогноза снижения добычи нефти в России. Авторы этого прогноза считают, что разведанные в советское время запасы «традиционной» нефти подходят к концу. Сохранить и увеличить объёмы добычи можно только за счёт освоения морского шельфа и других трудноизвлекаемых ресурсов, для чего требуются иностранные инвестиции и технологии, которых у нас нет. Получается, если «заграница нам поможет», то Россия останется в числе нефтяных лидеров мира, не поможет, то так тому и быть — придётся туже затягивать пояса.
В общем виде позиция геологов, имеющих иной взгляд на перспективы российской нефтяной отрасли, была недавно сформулирована главным геологом «Росгеолэкспертизы» Владимиром Полевановым на 6-х Кудрявцевских чтениях (см. «Неизбежно ли падение добычи нефти в России?»). Сегодня мы публикуем тезисы доклада ведущего сотрудника Института проблем нефти и газа РАН Азария Баренбаума на III научно-практической конференции «Достижения, проблемы и перспективы развития нефтегазовой отрасли» в рамках Международного форума «Наука и Инновации», состоявшемся с 14 по 17 ноября 2018 года в г. Альметьевске. Организаторами форума являлись ПАО «Татнефть» и Альметьевский государственный нефтяной институт. В докладе изложены перспективы увеличения углеродного потенциала Татарии в свете новых представлений о механизмах нефтегазообразования.
* * *
Новая концепция нефтегазообразования — новые возможности увеличения добычи углеводородов
Биосферная концепция нефтегазообразования (БКН) — это по существу новая наука, которая обобщает органическую и минеральную теории происхождения углеводородов (УВ) с позиций более общей системы представлений [1−3]. Эта наука рассматривает УВ как неуничтожимые полезные ископаемые планеты, объясняя механизм пополнения запасов разрабатываемых месторождений нефти и газа с учетом хозяйственной деятельности людей и современного образования УВ в недрах.
БКН решает балансовые проблемы образования нефти и газа в недрах, учитывая циркуляцию в биосфере подвижного углерода через земную поверхность в трех главных циклах с разными временами круговорота:
1) при субдукции литосферных плит за время ~108-109 лет;
2) при фоссилизации отмершего органического вещества в процессах осадконакопления за время ~106 лет и
3) в результате переноса СО2 из атмосферы в породы осадочного чехла земной коры метеогенными водами при их климатическом круговороте, занимающем на континентах время 30−40 лет.
Первые два цикла являются геологическими, тогда как третий, наиболее быстрый, биосферный цикл во многом определяется хозяйственной деятельностью людей, включая извлечение из недр и потребление УВ на поверхности. Участие биосферного цикла углерода в процессах нефтегазообразования в недрах БКН учла впервые. В ходе этого цикла СО2 из атмосферы переносится метеогенными водами в породы осадочного чехла, где СО2 вместе с водой участвует в поликонденсационном синтезе УВ по реакции CO2 + H2O.
Долгое время считалось, что эта реакция в условиях осадочного чехла термодинамически запрещена. Но это оказалось не так. Советские ученые В.И. Молчанов, Н.В. Черский и В.П. Царев в 1960—1980 годах установили, что под воздействием естественных механохимических процессов на поверхности минеральной матрицы пород образуется энергонасыщенный слой, что делает возможным синтез УВ по реакции CO2+H2O (подробности читайте в цикле публикаций А.А. Баренбаума «Биосферная концепция нефтегазообразования и новая научная картина мира»).
У многих возникает вопрос, каким образом человек может влиять на образование нефти и газа в недрах. Всё дело в биосферном цикле углерода, поскольку, согласно БКН, именно этот цикл обеспечивает устойчивое функционирование биосферы в настоящее время. Извлекая нефть, газ и уголь из недр и превращая их при сжигании на поверхности в СО2, человек тем самым нарушает динамическое равновесие между циклами, сложившееся на Земле за многие миллионы лет. В результате большая масса углерода, ранее принимавшая участие в медленных геологических циклах, вовлекается в 40-летний биосферный цикл.
Этот углерод сначала в виде СО2 поступает в атмосферу, откуда затем перераспределяется по другим резервуарам углерода геохимической системы биосферы (Мировой океан, живое вещество, почвы-илы, а также обменивающиеся с поверхностью подземные флюиды и газы). При этом основная часть СО2 с метеогенными водами попадает под земную поверхность, где окисленный углерод восстанавливается до УВ. Из-за низкой растворимости в воде, УВ в подходящих геологических условиях формируют собственные крупные скопления — месторождения. Будут ли они газовыми или нефтяными, зависит от термобарических условий и изоляционных свойств покрышек. В хороших ловушках накапливается газ, а в ловушках похуже — нефть.
Объемы добычи и потребления углеродных топлив в мире сегодня столь велики [4], что возникающие в биосферном цикле новые УВ заполняют под поверхностью освободившиеся в эксплуатируемых месторождениях ловушки. А если это не получается, например из-за разрушения ловушек в результате применения методов интенсификации добычи или разрыва пласта при добыче сланцевого газа, то метан дегазирует в атмосферу либо отлагается в составе аквамаринных газогидратов на шельфе [5].
Таким образом, нефтегазовый потенциал недр нефтегазодобывающих регионов нашей планеты гораздо выше, чем сегодня принято считать. Этот вывод относится и к Татарстану. Причем он касается как месторождений, находящихся в длительной эксплуатации, так и пока ещё не открытых.
* * *
Длительно эксплуатируемые месторождения
Ресурсы месторождений, находящихся в длительной эксплуатации, а таких месторождений в нашей стране очень много, можно существенно увеличить, если эксплуатировать их как «возобновляемые» источники углеводородного сырья. В этом случае объемы извлечения УВ из недр не должны превышать темпа их пополнения в залежах. По имеющимся фактическим данным, этот темп составляет примерно 20% от уровня максимальной добычи (Рис. 1).
Темп пополнения УВ на месторождениях можно дополнительно увеличить бурением специальных приточных скважин [6], а также путем закачки в пласты карбонизированной воды [7]. Этими процессами можно управлять, измеряя в продукции скважин содержание изотопа С14 [8].
* * *
Неоткрытые месторождения на территории Татарстана
Геологами ИПНГ РАН получен вывод [9], что европейская часть России в отношении нефтегазоносности исследована недостаточно. Поисковое бурение на нефть и газ здесь проводилось в 1960—1970 годах, когда доминировала органическая теория нефтегазообразования (см. статью А.П. Шиловского «Неразведанные запасы углеводородов: недра Московского осадочного бассейна»). В соответствии с ней считалось, что залежи нефти и газа могут находиться лишь в комплексе осадочных пород, но никак не в подстилающем их кристаллическом фундаменте. Поэтому все скважины тогда бурились до глубин кристаллических пород, с которыми в то время отождествляли фундамент.
В работах [10, 11] получен вывод, что кристаллические породы, которые сегодня считают фундаментом, очень вероятно, являются кровлей толщи траппов девонского возраста, под которыми располагаются осадочные породы рифея-венда высокой пористости. Факты свидетельствуют, что отложения траппов широко распространены на Восточно-Европейской платформе, включая западные площади Татарстана, где они являются хорошей покрышкой для неразведанных скоплений углеводородов в рифей-вендском осадочном комплексе пород (Рис. 3).
Рис. 3 демонстрирует, что скважины, вскрывшие отложения рифея-венда, есть на востоке Татарстана, тогда как в обширной западной части республики таких скважин практически нет. Имеющиеся здесь скважины углубились в кровлю трапповых отложений, так и не дойдя до их подошвы. Правда, известно, что одна из скважин, пройдя значительную толщу «фундамента», вскрыла содержащие УВ осадочные породы. Однако этот важный факт не получил пока широкой огласки.
Можно полагать, что на всей территории Татарии в подтрапповом комплексе осадочных пород удастся обнаружить крупные скопления УВ, что резко расширит ресурсную базу республики.
* * *
Литература
1. Баренбаум А.А. Научная революция в проблеме происхождения нефти и газа. Новая нефтегазовая парадигма. Георесурсы. 2014. № 4(59). С. 9−16.2. Баренбаум А.А. Современное нефтегазообразование как следствие круговорота углерода в биосфере // Георесурсы. 2015. № 1(60). С. 46−53.3. Баренбаум А.А. О возрасте нефти в залежах // Георесурсы. 2017. Т. 19. №1. С. 30−37.4. Баренбаум А.А. Об исчерпании углеводородного потенциала недр // Энергетика Татарстана. 2012. №4(28). С. 9−12.5. Баренбаум А.А.Балансовая оценка скорости образования аквамаринных метаногидратов // Материалы XXII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т.II. М.: ИО РАН, 2017. 381. С.135−139.6. Баренбаум А.А., Закиров С.Н., Закиров Э.С., Индрупский И.М., Лукманов А.Р. Интенсификация притока глубинных углеводородов // Доклады АН. 2006. Т.406. №2. С.221−224.7. Способ разработки месторождений природных углеводородов в низкопроницаемых пластах. Авт.: Закиров С.Н., Закиров Э.С., Баренбаум А.А., Лысенко А.Д., Климов Д.С., Орешенков А.В. Патент РФ №2 590 916
11. Баренбаум А.А., Шиловский А.П., Шиловская Т.И. Роль траппов на юго-востоке Восточно-Европейской платформы в формировании ловушек углеводородов // Современное состояние наук о Земле. Межд. конф. памяти В.Е. Хаина. М.: МГУ. 2011, http://khain2011.web.ru. С. 172−176.