Инновационное развитие нефтегазовой отрасли

Каковы же важнейшие достижения последнего десятилетия? Учеными Российской академии наук дано научное обоснование основных параметров развития энергетического комплекса страны и разработана Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. Разработаны новые научно-технические и технологические решения, обеспечивающие инновационное развитие нефтяной и газовой промышленности. Созданы новые энерго- и ресурсосберегающие экологически чистые технологии поиска, разведки, разработки, транспорта и переработки нефти и газа.
Получены новые научные результаты влияния энергетики, динамики и дегазации Земли на процессы генезиса нефти и газа и формирование месторождений углеводородного сырья. Обоснована нефтегазоносность больших глубин (девонские отложения Астраханского карбонатного массива, доюрский комплекс Западной Сибири). Установлено масштабное развитие природных карбонатно-органических полимеров, обеспечивающих формирование месторождений нового вида углеводородного сырья – матричной нефти.



Результаты научных исследований позволили:
•    Открыть 3 месторождения нефти и газа в пределах южной части Прикаспийской впадины;
•    Открыть месторождение матричной нефти в пределах Оренбургского газоконденсатного месторождения, объемы которой превышают 2,5 млрд. т;
•    Создать новые высокие технологии, обеспечивающие увеличение степени извлечения углеводородов из недр для наиболее масштабных категорий запасов нефти (обводненные месторождения и трудноизвлекаемые запасы);
•    Создать технологию, повышающую эффективность добычи низконапорного газа, запасы которого в Западной Сибири превышают 3,0 трлн м³;
•    Обеспечить разработку рекомендаций по повышению эффективности диагностических работ по состоянию газотранспортной системы России, общей протяженностью 160,0 тыс. км, что позволит продлить срок службы 70% магистральных газопроводов в полтора раза (на 12-15 лет);
•    Применительно к условиям Астраханского газоконденсатного месторождения с повышенным содержанием агрессивных газов разработать технологию сепарации сероводорода и метана непосредственно в промысловых условиях, что позволяет в 2-3 раза увеличить добычу газа;
•    Разработать процесс глубокой переработки высокомолекулярного сырья методом прямой каталитической гидрогенизации (на гомогенных нанокатализаторах).



Метод эмиссионной сейсмотомографии позволяет локализовать источники эмиссионного излучения и области рассеяния сейсмических волн, оценить интенсивность и спектр излучения. Поле регистрируется на поверхности или в скважинах площадной или трехмерной группой трехкомпонентных сейсмических приемников.
Метод не требует обычного определения времени вступления сигнала, что позволяет определять источники с интерферирующими сигнала.



Из протокола заседания ГКЗ Министерства природных ресурсов РФ:
- одобрить разработанную методику подсчета геологических запасов высокомолекулярного сырья на Оренбургском НГКМ;
- согласиться с количественной оценкой высокомолекулярного сырья в недрах ОНГКМ в объеме 2,59 млрд. т нефтяного эквивалента;
- в связи с тем, что высокомолекулярное сырье ОНГКМ содержит масла, относящиеся к хорошо растворимым в конденсатах жидким углеводородам, наиболее легко извлекаемым вместе с конденсатом, рекомендовать включить масляные компоненты высокомолекулярного сырья в геологические запасы УВ категории С2 в объеме 578 млн т нефтяного эквивалента;
- высокомолекулярное сырье в объеме 2012,00 млн т нефтяного эквивалента рекомендовать оценить как перспективные ресурсы с возможностью перевода их в запасы на основе проведения на ОНГКМ опытно-промышленных работ по отработке технологий добычи ВМС.



Площадь континентального шельфа России со составляет более 6 млн км², при этом две трети перспективны на нефть и газ. Наиболее перспективны Арктический и Охотоморский шельфы. Наибольшие ресурсы газа (более 70 трлн м³) сосредоточены в Баренцево-Карском регионе.



В области разработки нефтяных и газовых месторождений исследования сосредоточены на решении проблем:
- создание единой методологической основы моделирования фазового состояния и термодинамических свойств систем природных углеводородов во всем диапазоне термобарических условий и компонентных составов, соответствующих процессам разработки и эксплуатации месторождений;
- исследование особенностей фильтрации многокомпонентных многофазных углеводородных систем в околокритическом состоянии, в условиях высоких давлений и температур;
- развитие теории движения взаиморастворимых жидкостей и контроля внутрипластовых потоков с использованием индикаторов;
- создание научных основ «скважинно-трещинных» систем разработки нефтяных месторождений;
- экспериментальное обоснование и развитие теории и методов расчета извлечения нефти из неоднородных пластов;
- теоретическое исследование и создание методов расчета деформации массивов горных пород в результате разработки нефтяных и газовых месторождений;
- совершенствование способов компьютерного проектирования технологических схем разработки нефтяных и газоконденсатных месторождений



В итоге разработаны практические предложения, реализованные в различных регионах России:
- рекомендации по разработке нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений Прикаспийской впадины, углеводородные системы которых находятся в околокритическом состоянии;
- предложения по освоению ресурсов низконапорного газа;
- технологии освоения нефтегазовых ресурсов в сложных горно-геологических условиях;
- рекомендации по совершенствованию тепловых и физико-химических методов повышения нефтеотдачи пластов;
- адресные геологические модели и трехмерные гидродинамические модели для обводненных нефтяных месторождений, находящихся в поздней стадии разработки;
- реагенты, позволяющие увеличить нефтеотдачу пластов («Темпоскрин» и др.)
- разработаны новые принципы 3D геологического и гидродинамического моделирования процессов разработки месторождений нефти, газа и конденсата с трудноизвлекаемыми запасами, учитывающие неоднородность и анизотропию коллекторских свойств, характер смачиваемости породы флюидами, гистерезис капиллярного давления, неньютоновскую реологию нефтей, структуру и распределение остаточной нефти;
- обоснован тензорный характер относительных фазовых проницаемостей при двухфазной фильтрации и предельного градиента давления при извлечении высоковязких нефтей;
- развита обобщенная термогидродинамическая теория многофазной фильтрации углеводородных смесей;
- предложена новая концепция эффективного порового пространства, позволяющая более полно учесть реальную структуру коллектора, что, в частности, имеет большое значение при подсчете запасов нефти и газа и совершенствовании технологий разработки на основе заводнения;
- выявлены физические механизмы снижения обводненности нефти при волновом воздействии на продуктивные пласты, находящиеся на поздней стадии разработки. Показано, что волновое воздействие активизирует процесс разгрузки избыточных напряжений, накапливающихся в горной породе при разработке залежи, что, в свою очередь, приводит к некоторому перераспределению локальных фильтрационных потоков и большему охвату пласта заводнением. Полученные результаты могут быть использованы для планирования рационального применения технологий волнового (вибросейсмического) воздействия на продуктивные пласты;
- разработан метод предотвращения интенсивных вибраций бурильной колонны при проводке вертикальных скважин роторным способом. Метод успешно опробован на Восточно-Мастерьельском месторождении республики Коми и позволил снизить интенсивные колебания и повысить механическую скорость бурения в 1,5-2 раза;
- разработана математическая теория технологии эксплуатации горизонтальных и наклонных газовых скважин, теоретические основы нелинейной динамики разработки газовой залежи, новые модели механики пласта и призабойной зоны скважины;
Переход от абсолютного порового пространства к эффективному:
- обеспечивает более высокую коррелируемость зависимостей проницаемости от пористости;
- позволяет корректно использовать результаты исследований скважин и их эксплуатации в процедуре адаптации 3D модели;
- дает возможность создавать более достоверные 3D модели пластов.



При участии российской науки разработана это универсальная технология добычи нефти из обводненных месторождений «Темпоскрин». Эта «интеллектуальная» система избирательно воздействует на высокопроницаемые обводненные пласты, резко снижая их проницаемость, обеспечивает выравнивание профилей приемистости скважин и пласта, изменяет фильтрационные потоки, увеличивая охват пласта заводнением, что приводит к снижению обводненности добываемой продукции, увеличению добычи нефти и повышению нефтеотдачи.
Данная технология позволяет:
- подключить в разработку ранее не работавшие пласты и пропластки;
- увеличить коэффициент охвата пластов заводнением;
- изменить фильтрационные потоки жидкости;
- выровнять профиль приемистости нагнетательной скважины и пласта;
- повысить вытесняющую способность закачиваемой системы;
- за счет флокулирующих свойств создать условия для возникновения дополнительного остаточного сопротивления воде;
- уменьшить обводненность добываемой продукции;
- повысить нефтеотдачу высокообводненных пластов на поздней стадии их эксплуатации.
Еще одно достижение – сверхзвуковая «3S»-технология сепарации углеводородных смесей. Научная основа технологии базируется на современной аэродинамике, газовой динамике ударных волн, термодинамике и теории фазовых превращений углеводородных смесей. На входе поток газа искусственно закручивается и ускоряется, проходя через сопло Лаваля. Под действием центробежных сил происходит разделение жидкой и газовой фазы.



Некоторые преимущества «3S»-технологии по сравнению с традиционными технологиями сепарации углеводородов из природного газа:
- малогабаритностъ и, как следствие, возможность размещения в достаточно ограниченном объеме;
- возможность достаточно легкого включения в комплекс другого оборудования;
- снижение стоимости монтажа и установки;
- низкие капитальные затраты и эксплуатационные издержки;
- экологическая безопасность;
- отсутствие движущихся частей;
- нет потребности в постоянном обслуживании;
- способность использовать обычно пропадающую энергию пласта;
- более высокая эффективность по сравнению с общераспространенным оборудованием для сепарации.
«3S»-технология используется для решения следующих задач газовой промышленности:
- подготовка газа к транспорту (дегидратация и выделение тяжелых углеводородов);
- сепарация пропан-бутанов (LPG);
- сепарация H2S и СО2;
- выделение этана;
- сжижение метана.
Все эти и многие другие достижения российских ученых дают возможность перейти к инновационному развитию отечественной нефтяной и газовой промышленности.

Анатолий Дмитриевский, директор Института проблем нефти газа РАН, академик, профессор, доктор геолого-минералогических наук
По материалам доклада на конференции «Энеркон – 2010»

Ссылки по теме:
Нефтегазовый мир и его будущее: прогноз-2010
Термогазовый метод и Баженовская свита
Нужны методы увеличения нефтеотдачи