К оглавлению журнала

© А.И. Гриценко, 1998

ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ И ОСВОЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В XXI в.

А.И. Гриценко (ВНИИгаз)

Развитие мировой энергетики в конце XX в. характеризовалось стремительной эмиссией природного газа на энергетические рынки. За последние 20 лет темпы прироста мирового потребления природного газа почти вдвое превышали темпы роста суммарного использования первичных энергоресурсов. В 90-х гг. 20-го столетия доля природного газа в мировом производстве первичных энергоресурсов увеличилась до 20 %, а в России – до 50 %.

Газовая промышленность России, представляющая сейчас многофункциональную полииндустриальную наукоемкую отрасль, оказывает значительное влияние на социально-экономическое положение в стране. Более того, располагая почти третью мировых разведанных запасов природного газа и занимая выгодное геополитическое положение на Евразийском континенте, Россия призвана играть важную роль в формировании и развитии мирового газового рынка. В этих условиях обеспечение стабильного и надежного функционирования газовой промышленности России является одним из важнейших государственных приоритетов.

Ожидается, что в XXI в. рост потребления газа в России будет стимулироваться значительными темпами газификации страны, особенно сельских районов, и развитием промышленного производства. Благодаря этому, а также увеличению спроса на газ на зарубежных рынках к 2030 г. добыча газа в России должна возрасти на 220-240 млрд м3.

Сегодня газовая промышленность России, функционирующая как Единая система газоснабжения (ЕСГ), развивается на основе использования результатов научно-исследовательских, проектно-изыскательских и опытно-конструкторских работ в области обоснования и развития сырьевой базы; ее структура охватывает геологию, разведку, разработку и обустройство месторождений; добычу, транспорт, переработку газа и конденсата; подземное хранение и использование газа как химического сырья, моторного топлива и др.

Быстрые темпы развития газовой промышленности России (как и стран СНГ в целом) стали возможны благодаря открытию и разведке крупнейших газоносных регионов, позволивших обеспечить опережающий прирост разведанных запасов газа, и наращиванию добычи газа в основном за счет эксплуатации небольшого числа гигантских месторождений с наиболее доступными для промышленного освоения запасами.

Формирование тактики и стратегии развития газовой промышленности в XXI в. должно происходить на основе объективной оценки сложившейся ситуации и с учетом прогноза развития социально-экономической обстановки в стране.

Усиление роли природного газа в экономике страны должно сопровождаться ужесточением требований к надежности и безопасности работы ЕСГ.

Геотехнологические проблемы развития и освоения сырьевой базы газовой промышленности России в XXI в. в значительной мере будут определяться следующими основными факторами.

Уже в первое десятилетие XXI в. начнется падение добычи из месторождений-гигантов севера Западной Сибири (Медвежье, Уренгойское, Ямбургское). Компенсация этого падения будет обеспечиваться за счет освоения новых объектов (Заполярное и главным образом месторождения на Ямале). При этом вследствие растущей выработки запасов крупнейших месторождений и ряда других причин происходит ухудшение структуры ресурсов природного газа, а из-за высокой разведанности основных регионов России существенно снижается эффективность подготовки новых разведанных запасов газа. Для вовлечения в промышленное освоение ресурсов газа на шельфе, на больших глубинах и из нетрадиционных источников требуются значительные инвестиции и более совершенные технические средства и технологии.

По мере освоения новых ресурсов все большую их часть необходимо направлять на переработку для извлечения и использования ценных компонентов (конденсата, этана, пропана, бутанов, гелия, серы и др.) на газохимических комплексах, строительство которых также требует крупных инвестиций.

В настоящее время приближается к критическому уровню технический ресурс значительной части (более 60 %) технологического оборудования газовых промыслов и газотранспортных предприятий. Предстоит выполнить огромные работы по реконструкции действующих предприятий.

Таким образом, стабильность и надежность функционирования ЕСГ в будущем во многом будут зависеть от того, насколько правильно будет сформулирована стратегия решения множества проблем, стоящих перед отраслью. Причем все возрастающая стоимость научных исследований заставляет все строже относиться не только к выбору приоритетов, но и к механизмам их реализации.

Остановимся кратко на геотехнологических проблемах, связанных с подготовкой и освоением запасов месторождений природного газа.

На начало 1997 г. в России разведано 47,6 трлн м3 запасов газа, из которых лишь 21,6 трлн м3, или 42,3 %, вовлечено в разработку. Неразрабатываемая часть в объеме 26 трлн м3 распределяется по районам следующим образом, трлн м3: европейские районы – 0,5; Западная Сибирь – 19,9; Восточная Сибирь и Дальний Восток – 1,9; шельф – 3,7. В европейских районах неразрабатываемые в настоящее время запасы сосредоточены в основном в Тимано-Печорском регионе и связаны с месторождениями малосернистых газов (Ванейвисское, Кумжинское, Коровинское и др.), удаленными от действующих трасс газопроводов. Небольшие неразрабатываемые месторождения в Урало-Поволжье и на Северном Кавказе являются газонефтяными и могут быть использованы для местных нужд.

В Западной Сибири из общего объема неразрабатываемых запасов (19,9 трлн м3) на Ямале сосредоточено 10,4 трлн м3, Гыдане – 1,1 трлн м3, которые будут вовлекаться в разработку после сооружения газопровода Ямал – Европа. Запасы газа Надым-Пуртазовского региона составляют 8,4 трлн м3. Большая их часть сконцентрирована на месторождениях: Заполярном (3,5 трлн м3), Ямсовейском (0,7 трлн м3), Еты-Пуровском (0,18 трлн м3), Южно-Русском (0,68 трлн м3), а также месторождениях Мессояхской и Часельской групп. Из общего объема неразрабатываемых запасов 4,4 трлн м3 представлены метановыми газами сеноманских отложений и 4,0 трлн м3 – этан- и конденсатсодержащими газами нижнего мела и юры.

При освоении залежей ачимовской толщи на Уренгойском и ряде других месторождений, для которых типично сложное геологическое строение, АВПД и высокое содержание конденсата, предстоит решить ряд сложных геотехнологических проблем создания рентабельных систем разработки.

Неразрабатываемые месторождения Восточной Сибири и Республики Саха (Якутия) характеризуются сложным строением, наличием нефтяных оторочек и высокой концентрацией гомологов метана и гелия в пластовом газе, что потребует комплексного подхода к использованию их запасов.

Неразрабатываемые запасы шельфа в объеме 3,7 трлн м3 сосредоточены на месторождениях Баренцева (Штокмановское и др.), Карского (Русановское, Ленинградское) и Охотского (Лунское, Чайво-море и др.) морей. Освоение морских месторождений будет связано прежде всего с решением специфических вопросов добычи и транспорта с использованием ледостойких платформ и другого оборудования.

Анализ современного состояния сырьевой базы газовой промышленности России показывает, что принятые ранее концепции и стратегия ее формирования за счет централизованного финансирования обеспечили создание надежного резерва в развитии системы газоснабжения страны и поставок газа на экспорт. Поступательное развитие газовой промышленности традиционно обеспечивалось опережающим расширением сырьевой базы за счет открытия и разведки уникальных и гигантских месторождений; выборочно ускоренного освоения месторождений с высокими концентрацией запасов газа и продуктивностью эксплуатируемых объектов; концентрации производственных мощностей по всему технологическому циклу (скважины, установки комплексной подготовки газа, газотранспортные системы).

Сейчас эти факторы развития сырьевой базы практически исчерпаны и все в большей степени начинают проявляться негативные тенденции:

1. Значительно снизилась вероятность выявления новых уникальных по запасам газовых месторождений – объекты такого масштаба прогнозируются в основном лишь в сложнейших природно-климатических условиях акваторий арктических морей.

2. Постепенно сокращается доля сравнительно легкодоступных запасов так называемого энергетического газа, который не требует переработки.

3. Растет доля остаточных запасов низконапорного газа на месторождениях (в залежах), находящихся на поздней стадии освоения.

4. Из-за прогрессирующего ухудшения структуры разведанных запасов и необходимости освоения ресурсов новых, в том числе удаленных и труднодоступных, территорий будут неуклонно расширяться география размещения и увеличиваться число объектов эксплуатации.

5. Подготовка новых разведанных запасов газа во всех регионах России будет постоянно происходить с понижающейся эффективностью.

Естественное падение эффективности поисково-разведочного бурения, закономерно связанное с прогрессирующим уменьшением размеров объектов поисков и разведки, ростом глубин залегания, усложнением горно-геологических условий строительства скважин и рядом других негативных факторов, лишь отчасти может быть компенсировано разработкой и внедрением новых геотехнологий при поисках и разведке месторождений. И при существенном повышении качества подготовки к бурению перспективных площадей многочисленные и расширяющиеся задачи их разведки и подготовки к разработке будут оставаться во многом зависимыми от бурения глубоких скважин. Поэтому даже с учетом усовершенствования геолого-разведочного процесса в последующие два десятилетия неизбежно дальнейшее падение эффективности подготовки новых разведанных запасов газа. Вследствие этого уже в ближайшей перспективе на суше необходимо многократно увеличить объемы поисково-разведочного бурения для прироста запасов в объеме, достаточном для компенсации падения добычи.

Для уменьшения масштабов действия негативных тенденций в области подготовки сырьевой базы газодобывающей промышленности необходимо форсированное переоснащение научно-методической и технико-технологической базы прогнозирования, поисков и разведки месторождений природного газа. К числу важнейших проблем, требующих решения, относятся:

более глубокое теоретическое обоснование и реконструкция условий формирования месторождений в разных геодинамических обстановках;

разработка более совершенных, в том числе прямых, методов поиска месторождений;

создание компьютерных технологий и технических средств новых поколений для проведения и интерпретации результатов полевых и промысловых геофизических исследований;

разработка новых технологий и более информативных методов изучения межскважинного пространства и т.п.

Наряду с этим в новых условиях лицензируемого недропользования и рыночной экономики необходимо на новой методологической и научной основе установить принципы формирования оптимальных соотношений между уровнями добычи газа, контролируемыми спросом, и разведанными запасами газа с определенными качеством и структурой. Эти проблемы связаны с необходимостью оценки в новых условиях эффективности распределения финансовых ресурсов в инвестиционные проекты поисково-разведочных работ и освоения месторождений.

В рамках новой стратегии особое значение приобретают поиск и разведка месторождений в европейской части России.

В экономически развитых и хорошо освоенных районах европейской части России дальнейшее развитие газодобывающей промышленности связано с освоением больших глубин. Ресурсы газа на глубинах более 5 км здесь оцениваются приблизительно в 10 трлн м3. Пластовые системы глубокопогруженных месторождений (залежей) характеризуются, как правило, более выраженной фрактальностью, обусловленной большей нарушенностью пород разломами и зонами повышенной трещиноватости, более дифференцированной по площади степенью уплотнения пород-коллекторов и рядом других факторов.

Другой важной геотехнологической проблемой сейчас становится повышение степени использования остаточных низконапорных газов сеноманских залежей уникальных месторождений севера Тюменской области (Медвежье, Уренгойское, Ямбургское), оцениваемых более чем в 2 трлн м3.

В рамках реализации стратегии развития "малой энергетики" необходимо по-новому оценить значение небольших по запасам месторождений углеводородов для местного энергоснабжения. Наши оценки показывают, что при соответствующих региональных и федеральных льготах использование "малых ресурсов УВ" становится рентабельным и позволяет решить острые социально-экономические проблемы регионов, особенно сельской местности.

В XXI в. определенное развитие получат и ресурсы нетрадиционных источников углеводородных газов, прежде всего содержащихся в слабопроницаемых газонасыщенных породах, в том числе угольных месторождений.

В плотных слабопроницаемых породах нефтегазоносных территорий запасы газа оцениваются в 25-35 трлн м3, а в угольных пластах Кузнецкого, Печорского и Восточно-Донецкого бассейнов – 15 трлн м3. Общая добыча из этих источников к 2050 г. может превысить 50 млрд м3.

Для реализации прогнозов потребуется разработка новых технологий как в области поисков и разведки, так и добычи газа. Надо освоить новые системы интенсификации добычи газа, обосновать необходимость льготного налогообложения, стимулирующего освоение нетрадиционных ресурсов газа.

Наряду с новыми проблемами развития сырьевой базы в газовой промышленности XXI в. все большее значение будут приобретать

фундаментальные и прикладные проблемы, связанные с новыми подходами, "ключевыми идеями" и взглядами на объекты освоения в недрах Земли как на объекты массированного техногенного воздействия. В связи с этим изучение объектов должно включать исследования как традиционных характеристик залегания полезных ископаемых, так и всего комплекса геоинформации о структуре и динамике различного рода природных полей: геодинамического, газодинамического, геохимического, магнитного, гравитационного, теплового и др.

Известно, что перемещение огромных масс флюидов в процессе дегазации продуктивных толщ и (или) закачки технических жидкостей приводит к нарушению естественного напряженного состояния земной коры. Мировой опыт длительной эксплуатации месторождений углеводородов, особенно сопровождавшейся крупномасштабными закачками технических флюидов разного назначения, показал, что среди наиболее ощутимых последствии техногенных воздействий на геолого-геофизическую среду чаще всего фиксируются разномасштабные просадки дневной поверхности, разрывы горного массива и рост сейсмической активности, нередко приводящие к разрушению подземных и наземных коммуникаций и сооружений. Характер и масштабы преобразования внутренней структуры геолого-геофизической среды изучены крайне слабо. В экстремальных условиях оно способно вызвать, например, неуправляемую дегазацию продуктивных толщ. Вместе с тем техногенные преобразования газрсодержащих пород могут влиять на условия и полноту извлечения флюидов при разработке, сроки и темпы обводнения эксплуатационных объектов и ряд других технологических процессов.

Для управления процессами техногенного преобразования земной коры в ареалах эксплуатируемых объектов рекомендуется организовать работы по геодинамическому контролю (мониторингу) за разработкой крупнейших месторождений. При этом, помимо решения задачи прогнозирования ближайших и отдаленных экологических последствий техногенного воздействия, необходимо обеспечить возможность доизучения геологического строения объектов разработки.

Синхронно-комплексное наблюдение за динамикой геолого-геофизической среды с помощью современных методов наземных и подземных дистанционных, геофизических, геохимических, гидрогеологических и геодезических исследований позволит получить новые возможности для экологически безопасного управления процессом промышленного освоения газосодержащих месторождений. Таким образом, новая идеология изучения объектов разработки требует создания новых научных основ рационального недропользования, включающих эффективные технологии исследования объектов, их проектирования и управления процессами разработки.

Abstract

In the XXIth century, consumption growth of Russia's gas will be stimulatory to commercial production development and gasification of rural areas in Russia and demand increase for gas in foreign markets. Gas production in Russia is expected to be increased by 220-240 billion cu m.

Up to midst of eightieth, progressive development of gas industry was traditionally guaranteed by the leading expansion of raw material base that allowed selectively to develop fields with high concentration of reserves, increase in production rate, gasline diameter increase, etc. Nowadays, these factors are practically exhausted.

To decrease a negative tendency in preparing raw material base of gas inductry.it is required an accelerated conversion of scientific-methodical and geotectonological base of forecasting, prospecting and exploring for gas-containing fields including more thorough theoretical substantiation of the fields formation conditions in various geodynamic environments; elaborating of more perfect (including the direct ones) methods of their exploration; creating of computer technologies and recent generation hardware for conducting and interpreting results of geophysical investigations, interwell space; studying geodynamic problems of fields development, etc.

Without solving these and many other geotechnological problems the further development of gas industry is not possible since as gas production possibilities at the largest fields are decelerated and with low energetics development, commercial development of so called non-traditional sources such as dense reservoirs, deep horizons, coal seams, low pressure gas pools will acquire more importance.

Сайт создан в системе uCoz