© Н.А. Крылов, 1998 |
|
ПРОБЛЕМЫ НЕФТЕГАЗОВОЙ РЕСУРСОЛОГИИ |
Н.А.
Крылов (ИГиРГИ)Бурное развитие сырьевой базы нефте- и газодобычи в нашей стране в 60-80-е гг., очевидная напряженность с состоянием разведанных запасов нефти во второй половине 80-х и 90-х гг. и естественная потребность объективно и всесторонне оценить перспективы добычи нефти и газа в
XXI в. породили интерес к углубленному изучению ресурсов углеводородов. Этот интерес вышел далеко за пределы количественных оценок ресурсов разных категорий и учета этих оценок. Он охватил проблемы: общих свойств (качеств) ресурсов; соотношения объема разведанных запасов и уровней добычи нефти и газа; совершенствования классификаций запасов и неразведанных ресурсов, включая соотношение российских категорий с западными и подтверждаемость запасов разных категорий при их отборе и детальной разведке. Важными направлениями изучения ресурсов были совершенствование методов подсчета запасов и прогноза неразведанных ресурсов, а также изучение качественной структуры запасов и прогноз качества неразведанных ресурсов конкретных регионов. Работы в этом направлении велись многими геологами, учеными и практиками. Термин ресурсология – наука о ресурсах – был введен А.Н. Истоминым и А.Э. Конторовичем. Он обозначает самостоятельное направление в нефтяной геологии, зарождение которого относится к первой половине XX в., а наиболее интенсивное развитие – к второй. Остановимся на некоторых наиболее важных достижениях и остающихся проблемах в этой области.Огромный диапазон в степени концентрации ресурсов (в размерах запасов отдельных месторождений) в самом начале поисково-разведочных работ на нефть был установлен еще в прошлом веке. Позднее утвердился тезис о том, что большая часть ресурсов сконцентрирована в единицах крупнейших месторождений. Дальнейшее углубление в этот вопрос привело многих исследователей к выводу о логнормальном распределении числа месторождений по классам запасов. Из этого положения вытекало, что крупных месторождений больше, чем уникальных (если последние имеются в регионе), средних больше, чем крупных, мелких больше, чем средних, но мельчайших меньше, чем мелких. При логарифмическом масштабе интервалов запасов распределение месторождений по классам имеет нормальный характер с одним максимумом в интервале 1-3 или 3-10 млн т (на начальной стадии освоения ресурсов региона). Положение о логнормальном распределении месторождений подтверждалось данными об открытых скоплениях. Однако по материалам длительно разведуемых регионов фиксировалось смещение во времени максимума числа месторождений влево, к интервалам меньших запасов. Открытие на поздних этапах разведки большого числа мелких и мельчайших (с запасами менее 1 млн т) месторождений и практическое прекращение открытия крупных и даже средних месторождений привели к предположению, что распределение всей природной совокупности скоплений нефти и газа в регионе имеет аподальный характер с непрерывным возрастанием числа скоплений при переходе в область все более малых запасов.
Появилось положение о соответствии распределения месторождений по запасам так называемому распределению Парето (Конторович А.Э., Демин В.И., 1977; Крылов Н.А., Батурин Ю.Н., 1990; [3, 4]), которое принципиально разделяется большинством исследователей. При этом для описания распределения месторождений предлагалось несколько аналитических выражений. Одним из следствий принимаемого распределения является представление о соизмеримости ресурсов нефти и газа, сосредоточенных в месторождениях различных классов крупности, которое заменяет тезис о концентрации большей части ресурсов в единицах крупнейших для региона месторождений. При этом речь может идти именно о соизмеримости, но не о равенстве ресурсов при наличии специфики в размещении ресурсов по классам
месторождений в каждом районе (Крылов Н.А., Батурин Ю.Н., 1990; [3]).Резкие различия в геолого-промысловых характеристиках месторождений и прежде всего в
добывных возможностях, дебитах скважин были известны во все времена существования нефтяной отрасли. Однако эти различия долгое время не связывались с балансом запасов. Количественный учет запасов и особенности месторождений существовали в отрыве друг от друга. Напряженность в добыче нефти при значительном объеме текущих разведанных запасов заставила дифференцировать запасы по их качеству, обратить внимание на качественную структуру запасов (прежде всего нефти) и ее динамику.Под качеством запасов понимаются в первую очередь степень их концентрации (обсужденная выше) и продуктивность, определяющая темпы отбора. Сюда же можно отнести плотность запасов на месторождении (запас на единицу площади), степень выработанности начальных разведанных запасов, определяющую динамику рабочих дебитов, темп отбора и обводненность продукции. По отношению к неразведанным ресурсам важным показателем качества является степень разведанности начальных суммарных ресурсов, определяющая динамику среднего запаса вновь открываемых месторождений и динамику эффективности поисков.
Появилось понятие "трудноизвлекаемые запасы" (ТИЗ) нефти, которые объединяют запасы с низкими темпами отбора (в 2-5 раз ниже по сравнению с обычными "активными" запасами) при применении стандартных технологий разработки. Критериями выделения ТИЗ являются: повышенная вязкость нефти (>30 мПа-с), низкая проницаемость коллектора (< 0,05 мкм
2), малая мощность нефтяного пласта при наличии мощной газовой шапки. На долю ТИЗ нефти в балансе ныне приходится более половины, хотя 20 лет назад они составляли единицы процентов. В общем объеме текущих (остаточных) запасов нефти промышленных категорийРоссии на начало 1996 г. 38,3 % запасов сосредоточены в пластах с проницаемостью меньше 0,05 мкм
2, 7,8 % – с вязкостью нефти больше 30 мПа-с, 7,5 % запасов приурочены к подгазовым залежам. Иногда к ТИЗ относят и запасы, выработанные более чем на 80 %, независимо от их начального качества (Крылов Н.А., Батурин Ю.Н., 1990; Моделевский М.С., 1983; [4, 5]). Ныне ставится вопрос и о выделении ТИЗ газа.Одной из остро обсуждаемых проблем было соотношение между объемом запасов и добычей. Ставилась задача определения оптимального соотношения и исходя из него планирования приростов запасов для обеспечения заданного уровня добычи. Госпланом СССР [2] было рекомендовано превышение запасов нефти категорий А, В, С
1 над добычей в 25-30 крат. Эта величина использовалось при планировании отрасли в 70-80-х гг. Делались попытки определить минимальную кратность, обеспечивающую только стабилизацию добычи, и кратность, обеспечивающую рост. С целью обоснования наличия резервов для роста добычи привлекали данные о более низкой кратности доказанных запасов (по классификации, принятой в США) добыче нефти. А с целью обоснования отсутствия резервов для роста добычи определяли кратность только находящихся в разработке запасов уровню добычи.Исследование проблемы связи запасов и добычи позволило сделать два вывода: 1) в одном районе кратность запасов не остается постоянной; она снижается в процессе разработки от некоторого высокого уровня в год начала добычи, достигает минимума примерно при максимальном уровне добычи
, а затем снова возрастает, что отнюдь не указывает на появление резервов для роста добычи; 2) кратность запасов в разных районах, взятая в одинаковых условиях (например, при максимальном уровне добычи), существенно отличается, что связано с различной качественной структурой запасов и, в частности, с наличием и долей ТИЗ (Крылов Н.А., 1991; Крылов Н.А. и др., 1996; [5]).Кратность доказанных запасов в США и других странах, где работают американские или интернациональные компании, почти в 2 раза ниже, чем сложившаяся кратность разведанных запасов нефти в нашей стране и ее регионах. Это явилось одной из причин проведения сопоставления американской и российской (в прошлом советской) классификаций запасов. Были высказаны разные точки зрения на этот вопрос: запасы А, В,
C1 по российской классификации примерно идентичны доказанным запасам согласно классификации, принятой в США; доказанные запасы соответствуют только категориям А, В (и даже только А); доказанные запасы соответствуют запасам категорий А, В и части запасов С1, причем часть запасов С1, соответствующая категории доказанных, определяется разными исследователями от 20 до 75 %. Одна из наиболее обстоятельных попыток сопоставления американской и российской классификаций ресурсов и запасов была предпринята на базе переоценки группы западно-сибирских месторождений (Кувыкин Ю.С. и др., 1996; Немченко Н.Н., 1996). По результатам анализа материалов по 290 залежам 50 месторождений был сделан вывод, что в категорию доказанных запасов по требованиям классификации Общества инженеров-нефтяников (SPE) может быть переведено до 95-100 % суммы запасов А, В, С1 и примерно 70-75 % запасов C1.Однако на первое место следовало бы выдвинуть не только сопоставление категорий по степени изученности запасов, а более жесткие требования к запасам
(reserves), к гарантированности их извлечения в конкретных условиях в США по сравнению с российскими требованиями. Это прежде всего относится к определению коэффициента нефтеизвлечения (КИН), который на Западе принимается с учетом только реально применяемых технологий, без учета его возможного увеличения при внедрении новых методов. Как справедливо отмечают Н.Н. Немченко и др. (1996), в результате на учет в США первоначально принимаются минимальные извлекаемые запасы, которые с внедрением новых технологий увеличиваются. Рост запасов без новых открытий за счет уплотнения эксплуатационных сеток и внедрения новых методов воздействия на пласт – обычная схема динамики запасов в США в отличие от российской практики списания запасов как неподтвердившихся в процессе детальной разведки и разработки за счет недостижения проектных значений КИН и реже – уменьшения других подсчетных параметров.Таким образом, проблема соотношения запасов не только в различиях категорий, но и в идеологии подсчета и учета запасов: гарантированная на момент подсчета величина, которая может и даже должна возрасти в будущем, или величина, которая может быть достигнута при соблюдении дополнительных условий. Прирост запасов был самостоятельным отчетным показателем работ в СССР и России, что и породило тенденцию не к минимизации, а к
"максимизации" запасов.Н.Н.
Немченко и др. (1997) рассмотрели достоверность принятых балансовых и извлекаемых запасов нефти по результатам анализа пересчета запасов. Среди наиболее существенно завышаемых при первых подсчетах параметров оказался КИН, особенно для залежей с относительно высокой нефтеотдачей (> 0,3). По крупным залежам систематически завышалась площадь.Одна из причин завышения запасов при первых подсчетах – завышение коэффициента
насыщенности, особенно в интервале значений насыщенности 0,5-0,8.Систематическое завышение запасов при первых подсчетах и последующие списания привели к введению понятия о неполной подтверждаемости, в связи с чем был предложен коэффициент подтверждаемости запасов категорий С
1, С2 и ресурсов С3 при переводе в более высокие категории в процессе разведки и подготовки к разработке. По этой проблеме имела место весьма острая дискуссия (Ованесов Г.П., Фейгин М.В., 1975; Салманов Ф.К., Хафизов Ф.З., 1984; Фейгин М.В., 1974; [5]). По мнению автора данной статьи, несмотря на реальность завышения запасов при принятии их на учет и последующих снижений, введение коэффициентов подтверждаемости для запасов С1 и С2 неправомерно, поскольку в самой природе этих запасов их неполное подтверждение не заложено. Иное дело с подтверждаемостью ресурсов С3, которые подсчитываются на объектах лишь с предполагаемой нефтегазоносностью (Аленин В.В., Крылов Н.А., Мустафинов Р.А., 1984). Тем не менее, крупные списания запасов из-за завышения КИН, площади продуктивности и коэффициента насыщенности при принятии запасов на учет остаются фактом, который необходимо принимать во внимание.Хотя и американский, и отечественный опыт однозначно указывает на неполное извлечение балансовых запасов газа при разработке, официально коэффициент газоизвлечения в России принят равным единице. Рядом исследователей было сделано предложение принять его в размере 0,85. Однако накопленный опыт указывает на необходимость дифференциации газоотдачи в зависимости от геологических условий. Среди факторов, влияющих на конечную газоотдачу, – состав газа (особенно наличие и содержание конденсирующихся компонентов), термобарические условия пласта, применяемый метод разработки, величина геологических запасов, литология пластов, состав пластовых вод. Учет запасов и ресурсов газа с определением доли его извлечения сделает реальными данные о ресурсах газа в России [1].
Каковы же конкретная современная картина нефтегазовых ресурсов России и тенденции ее эволюции?
По объему текущих извлекаемых разведанных запасов нефти Российская Федерация по разным оценкам занимает от второго до седьмого места в мире, бесспорно уступая лишь Саудовской Аравии.
С 1994 г. текущие разведанные запасы нефти России стали уменьшаться в связи с превышением отбора над приростом запасов, что связано с резким сокращением объемов геолого-разведочных работ. Это обстоятельство усугубилось значительными списаниями запасов. Однако при всем этом количественно запасы нефти России остаются весьма высокими. Резкое снижение уровня добычи, начавшееся на 6 лет раньше момента снижения валового объема запасов, связано прежде всего с изменением качества запасов. Качественная структура разведанных запасов нефти ухудшается. Растет степень выработанности запасов, которая для месторождений, находящихся в разработке, превысила уже 50 %. При этом запасы крупнейших нефтяных месторождений, обеспечивавших более половины всей добычи России 15 лет назад, выработаны наиболее сильно (Ромашкинское – 86 %, Самотлорское – 65 % и т.д.). Обводненность продукции в связи с высокой выработанностью составила 70 %, а дебиты добывающих скважин снизились за последние 20 лет в 5 раз.
Выработка запасов осуществлялась (и осуществляется) неравномерно. Так, на многопластовом Самотлорском месторождении запасы наиболее высокодебитного пласта БВ-8 выработаны более чем на 90 %, а богатого по запасам, но низкодебитного пласта АВ-1 - менее чем на 5 %. Этот частный пример весьма характерен. В результате ускоренного отбора наиболее эффективных запасов и снижения во времени качества вновь подготавливаемых в балансе разведанных запасов растет доля ТИЗ.
Наряду с разубоживанием текущих разведанных запасов нефти за счет первоочередного отбора наиболее высокодебитных запасов ухудшаются и качественные показатели нового прироста.
Уменьшаются размеры вновь открываемых месторождений. Так, средние запасы новых нефтяных месторождений по пятилетним периодам в Волго-Уральской провинции снизились в 100 раз (по отношению к 1946-1950 гг.), а в Западной Сибири в 40 раз (по отношению к 1961-196
5 гг.).Уменьшается во времени продуктивность вновь открываемых месторождений и залежей вследствие опережающей разведки в прошлые годы наиболее высокодебитных пластов, литолого-стратиграфических комплексов и литолого-фациальных зон. Запасы новых месторождений в России по начальным дебитам скважин распределены следующим образом: в 1976-1980 гг. с дебитом более 100т/сут - 56 %, 50-100 т/сут - 25,5 %, менее 25 т/сут – менее 10 %; в 1991-1995 гг. с дебитом более 100 т/сут -0,1 %, 50-100т/сут - 5,5 %, менее 25 т
/сут – 77 %. Аналогичное изменение структуры запасов по дебитам по новым месторождениям имеет место и в главном нефтедобывающем регионе – Тюменской области.Качественное изменение структуры запасов наряду с отставанием ввода новых мощностей и внедрения новых технологий является главной причиной снижения уровня добычи. Кратность запасов нефти промышленных категорий добыче растет. Однако этот рост не отражает резервов для поднятия добычи.
Поскольку начальные суммарные ресурсы (НСР) нефти России разведаны только на 40 %, неразведанные ресурсы, составляющие многие десятки миллиардов тонн, представляют собой огромный резерв для развития сырьевой базы нефтедобычи. По объему неразведанных ресурсов нефти Российская Федерация богаче любой отдельно взятой страны мира
. Последний тезис находит подтверждение и в оценках зарубежных исследователей, хотя абсолютные оценки неразведанных ресурсов российских и зарубежных геологов (Геологическая служба США, "Бритишпетролеум" и др.) различны.Основные объемы неразведанных ресурсов сосредоточены на Западно-Сибирской плите (54 %), в бассейнах пассивных окраин арктических морей и активных окраин дальневосточных морей (20 %), на Сибирской платформе (16 %). Более скромно оцениваются остаточные неразведанные ресурсы нефти "старых" нефтедобывающих районов – Волго-Уральской, Тимано-Печорской, Северо-Кавказской провинций – суммарно 8 % от российских.
Разработаны системы динамических моделей освоения неразведанных ресурсов (например, модель динамики удельных приростов запасов в зависимости от степени разведанности НСР) и статических моделей качественной структуры НСР нефти и газа (например, модель распределения числа месторождений по интервалам запасов), которые позволяют дать прогноз качества ресурсов не только еще не разведанных, но и не найденных. При высокой количественной оценке неразведанных ресурсов России их качественная характеристика ниже, чем остаточных запасов промышленных категорий и тем более уже реализованных запасов.
Например, в Западной Сибири негативными чертами качества ресурсов являются высокая степень разведанности НСР, снизившиеся размеры месторождений, подлежащих открытию, залегание значительной части невыявленных ресурсов в тюменской (нижняя и средняя юра) и ачимовской (неоком) свитах, характеризующихся в основном низкой продуктивностью, а также растущая роль подгазовых запасов нефти. Эти показатели качества неразведанных ресурсов Западной Сибири свидетельствуют об увеличении трудоемкости, как подготовки новых разведанных запасов, так и их извлечения в будущем. Подготовка новых промышленных запасов в Западной Сибири будет осуществляться в условиях снижающейся эффективности.
Снижение эффективности геолого-разведочных работ в районе, когда разведанность ресурсов превысила 20 %, закономерно и требует увеличения объемов разведочного бурения и сейсморазведки, а также научных исследований. Это явление установлено на базе анализа результатов геолого-разведочных работ во множестве бассейнов России и мира и связано прежде всего с измельчением вновь открываемых месторождений в процессе разведки ресурсов (Крылов Н.А., Батурин Ю.Н., 1990).
Значительная доля неразведанных ресурсов по данным новейших прогнозов, сделанных с использованием динамических моделей освоения и статических моделей качественной структуры ресурсов, окажется нерентабельной для освоения при нынешней мировой цене
на нефть и действующей в России налоговой системе.Россия обладает самыми крупными в мире разведанными запасами газа (35 % мировых) и самыми крупными НСР, превышающими 50 % мировых.
Структура ресурсов газа России выглядит сегодня существенно лучше, чем структура ресурсов нефти. Разведанность НСР газа составляет 25 % (против 40 % по нефти). Запасы промышленных категорий газа сосредоточены в уникальных и крупнейших месторождениях (почти 75 % текущих разведанных запасов – в месторождениях с запасами более 500 млрд м
3). Ведущим регионом по содержанию разведанных запасов газа является Западная Сибирь. Современная структура запасов газа промышленных категорий по качественным показателям должна быть охарактеризована как благоприятная для развития добычи газа, а стабилизация и снижение добычи связаны с сокращением платежеспособного спроса. Рост добычи может контролироваться мощностями газотранспортных систем.Неразведанные ресурсы газа России сосредоточены на шельфах северных морей (33 %), в Западной (30 %) и Восточной (21 %) Сибири. Газовая отрасль более молодая, чем нефтяная, поэтому степень выработанности разведанных запасов и степень разведанности НСР газа существенно ниже, чем запасов и ресурсов нефти. Сложности, связанные с неблагоприятной динамикой качественной структуры запасов, проявятся в относительно отдаленном будущем, но они неизбежны. Наиболее очевидные изменения в качестве промышленных запасов газа России обусловлены постепенным исчерпанием запасов сеноманского газа севера Тюменской области и ростом доли менее эффективных для добычи запасов в более древних комплексах.
Завершая обзор структуры ресурсов нефти и газа России, необходимо подчеркнуть следующее.
Изучение общих закономерностей в распределении нефтяных и газовых ресурсов по классам крупности скоплений, продуктивности и т.д., совершенствование существующих и построение новых динамических моделей освоения ресурсов и статических моделей структуры ресурсов на основе выявленных закономерностей – самостоятельное и важное для практики фундаментальное направление в геологии нефти и газа.
Изучение качественной структуры запасов промышленных категорий является важным прикладным научным направлением, определяющим приоритеты в совершенствовании методов разработки месторождений.
Реальная качественная структура текущих запасов нефти и перспективы ее изменения ставят вопросы об ускоренном внедрении новых технологий разработки и пересмотре налоговой политики для обеспечения инвестиций в разработку нефтяных запасов России
.Актуальной и реальной прикладной задачей ресурсологии становится разделение запасов и ресурсов нефти и газа по многим основаниям, в том числе по качественным геолого-физическим и экономическим показателям, а не только по степени изученности, с использованием современных средств вычислительной техники.
Литература
The article deals with general problems of oil and gas resoursology: a nature of distribution of hydrocarbon fields and resources by reserves classification, structure of reserves by rate of recovery, some aspects of difference between Russian and American reserves classifications, aspects of reserves confirmability at their production and more detailed study. A qualitative structure of current oil and gas reserves and a tendency in its change are characterized. It is empasized that oil production is primarily resulted due reserves quality deterioration rather than their quantitative depletion.