Ключевые слова: туронские залежи, низкопроницаемые пласты, гидроразрыв пласта, многозабойные скважины, Западная Сибирь.
Туронские залежи газа Западной Сибири относятся к геологическому периоду, который называется туронским этапом. Этот период является частью поздней Меловой эры и охватывает временной промежуток примерно от 93 до 89 миллионов лет назад. Залежи, сформированные в течение этого периода, характеризуются определёнными особенностями, которые влияют на их эксплуатацию и добычу[2].
Объем природного газа в туронских залежах Западной Сибири является одним из самых значительных на территории России и мира. Туронские отложения включают в себя множество газоносных пластов, которые содержат огромные запасы природного газа. В Западной Сибири, в основном в Тюменской области, находятся крупнейшие газовые месторождения, такие как Уренгойское, Ямбургское, Бованенковское и другие. Эти месторождения расположены в основном на территории Ямало-Ненецкого автономного округа. Точно оценить объем природного газа в туронских залежах Западной Сибири довольно сложно. Однако, согласно официальным данным, запасы газа в этих залежах оцениваются в несколько триллионов кубических метров.
Туронский газоносный комплекс на севере Западной Сибири является значительным ресурсом для добычи природного газа. Он содержит доказанные промышленные запасы газа на нескольких месторождениях, таких как Заполярное, Ленское, Новочасельское, Тэрельское, Харампурское, Южно-Русское и Новочасельское. Начальные запасы газа по сумме категорий C1+C2 превышает 1,3 трлн. м3. Это означает, что есть потенциал для промышленной добычи природного газа на уровне до 35 млрд. м3 газа в год. Кроме того, некоторые исследователи предполагают, что продуктивные отложения туронского яруса могут быть обнаружены и на других месторождениях, таких как Медвежье, Губкинское, Вынгапуровское и другие. Это дополнительный фактор, который может повысить эффективность разработки газоносных залежей в данном регионе[15].
Важность туронских залежей для энергетического сектора России трудно переоценить. Западная Сибирь является одним из крупнейших регионов добычи природного газа в мире, и туронские газоносные слои играют в этом не последнюю роль.
Геологическая структура Туронских залежей представляет собой сложную систему, которая образовалась в результате длительных геологических процессов, включая тектонические сдвиги, осадконакопление и денудацию.
Для увеличения добычи газа на месторождениях севера Западной Сибири необходимо осваивать залежи с низкими фильтрационными и емкостными характеристиками. Текущие методы разработки и схемы вскрытия пластов уже не соответствуют растущим требованиям в области техники, экономики и экологии. Эксплуатация Туронских залежей требует применения передовых технологий бурения, включая гидроразрыв пласта, бурение горизонтальных, субгоризонтальных, многозабойных и многоствольных скважин, что позволяет максимально эффективно извлекать углеводороды из плотных пород. Кроме того, для повышения эффективности добычи активно используются методы трёхмерной сейсморазведки для детального изучения структуры залежей [14].
Гидроразрыв пласта (или гидроразрыв горизонта) является инновационной технологией, которая революционизировала процесс добычи углеводородов из пород, таких как сланцы и известняки. Эта техника позволяет добывать углеводороды из пород путем создания трещин и увеличения их проницаемости. Гидроразрыв пласта основан на внедрении в пласт под высоким давлением специальной жидкости с добавлением пропанта (например, песка). Под действием этого давления порода начинает трескаться, образуя микротрещины, через которые углеводороды могут проникнуть к скважине и быть извлечены на поверхность. Эффективность гидроразрыва пласта заключается в увеличении добычи углеводородов. Гидроразрыв позволяет извлечь значительно больше углеводородов из плотных пород, которые ранее были недоступны для добычи традиционными методами, то есть делает добычу углеводородов из плотных пород более эффективной, что в свою очередь увеличивает экономическую прибыль от проекта[7]. Также гидроразрыв увеличивает проницаемость породы, создавая трещины в пласте и увеличивая его проницаемость, что позволяет углеводородам легче проникать к скважине[9].
Гидроразрыв пласта является важным инструментом в добыче углеводородов из пород с низкой проницаемостью и играет важную роль в обеспечении эффективной добычи углеводородов. Однако необходимо учитывать экологические и экономические аспекты при использовании этой технологии.
Горизонтальные и субгоризонтальные скважины являются эффективными технологиями в добыче углеводородов. Они позволяют максимизировать объем добычи из неоднородных пластов, принимая во внимание их геологические особенности.
Принцип горизонтальных скважин заключается в том, что они начинают свое наклонное направление на глубине приблизительно равной уровню пласта, а затем продолжают плавно идти горизонтально в толще пласта. Это позволяет максимально использовать площадь контакта с пластом и снизить гидродинамическое сопротивление при эксплуатации скважины. Такая геометрия позволяет увеличить поверхность контакта между скважиной и продуктивным пластом, что увеличивает проникающую способность скважины и повышает общую производительность[8].
Субгоризонтальные скважины, в свою очередь, имеют наклон, близкий к горизонтальному, но не полностью параллельный поверхности земли. Они используются там, где горизонтальное бурение является сложной задачей, например, в районах с геологическими препятствиями. Субгоризонтальные скважины имеют большую наклонную длину и могут быть оснащены специальными системами навигации и стабилизации, чтобы обеспечить точность направления бурения.
Обе эти технологии вместе обеспечивают более эффективную и экономически выгодную добычу углеводородов. Ранее при использовании горизонтальных и субгоризонтальных скважин возникали такие проблемы, как гидравлические трещины или попадание воды в скважину из соседних пластов, но современная технология бурения и мониторинга позволяет справиться с этими вызовами и максимизировать эффективность добычи углеводородов из сложных и неоднородных пластов.
Многозабойные и многоствольные скважины являются эффективными технологиями для добычи углеводородов. Они представляют собой инновационные и сложные технологические сооружения, которые используются в нефтегазовой промышленности.
Технология многозабойной скважины основана на принципе одновременной эксплуатации нескольких горизонтальных или наклонных скважин, соединенных с вертикальной скважиной, и представляет собой одно из самых совершенных и продвинутых решений для повышения эффективности добычи углеводородов[11].
Основной принцип многозабойных скважин заключается в том, что они позволяют проводить добычу углеводородов с нескольких точек в одинаковое время. Это достигается за счет использования особого строения и конструкции этих скважин. Вертикальная часть скважины обычно является основной, ее функцией является доставка рабочей среды (воды, пара или пара с добавками) в пластовые породы. Горизонтальные или наклонные части скважин, идущие параллельно пластам с углеводородами, обеспечивают более широкую площадь контакта с пластовыми породами, что способствует максимальному извлечению углеводородов[4].
Применение многозабойных скважин по сравнению с одноствольными позволяет значительно увеличить показатели добычи углеводородов. Это связано с большой поверхностью фильтрации и большим объёмом дренирования пласта. Благодаря такому подходу удается достичь оптимальных условий для эффективной добычи углеводородов, так как процесс добычи осуществляется из нескольких точек одновременно[12].
Многозабойные скважины имеют также преимущества в сравнении с обычными однозабойными скважинами. Они обеспечивают большую интенсивность добычи углеводородов, способствуют снижению издержек на бурение новых скважин, а также сокращению последующих ремонтных работ и вмешательств. В целом, использование данной технологии способствует повышению эффективности добычи углеводородов и увеличению производительности месторождений.
Многозабойные скважины позволяют достичь оптимальных условий для добычи углеводородов, увеличить производительность месторождений и снизить затраты на бурение новых скважин. Многозабойные скважины представляют собой передовую технологическую разработку и активно применяются в нефтегазовой промышленности для эффективной добычи углеводородов.
Принцип многоствольных скважин для добычи углеводородов основан на использовании нескольких параллельно бурящихся скважин, которые направлены к одной залежи. Эта технология является эффективным методом для увеличения объема добычи таких ценных ископаемых, как нефть и газ.
Процесс создания многоствольных скважин начинается с многократного бурения вертикального ствола в назначенном месте. Затем, на определенной глубине, буровая установка меняет направление и продолжает бурение под углом к вертикальному стволу. Таким образом, формируется группа горизонтальных стволов, расположенных параллельно и направленных к залежам углеводородов[10].
Преимущества такого подхода являются очевидными. Во-первых, благодаря горизонтальному бурению, многоствольные скважины могут охватывать большие площади и выводить на добычу гораздо больше полезных ископаемых[6]. Во-вторых, многоствольные скважины позволяют увеличить общую производительность и экономическую эффективность добычи углеводородов. За счет параллельного размещения скважин возможно добывать больше углеводородов.
Кроме того, многоствольные скважины позволяют использовать водные режимы для повышения производительности пласта. Получив данные о проницаемости горных пород, можно определить оптимальные параметры разработки залежей и выбрать наиболее эффективные методы добычи. Водные режимы могут быть использованы для искусственного повышения давления внутри пласта и увеличения пластовой фильтрации, что, в конечном счете, повышает общую производительность скважины.
Многоствольные скважины требуют более сложных технологических процессов и специфических навыков в бурении и эксплуатации, но благодаря их эффективности и возможности максимизировать добычу углеводородов, многоствольные скважины становятся все более распространенным методом в нефтяной и газовой промышленности.
Транспортировка газа с туронских залежей также имеет свои особенности, поскольку требует строительства и поддержания широкой сети газопроводов, которая обеспечивает доставку газа к потребителям не только внутри России, но и для экспорта.
Экологический аспект добычи газа с туронских залежей также находится в центре внимания. В связи с этим применяются меры по минимизации воздействия на окружающую среду, включая сокращение выбросов парниковых газов, использование закрытых систем обращения с буровыми отходами и восстановление нарушенных земель.
Туронский газ является самым молодым как по возрасту залегания, так и с точки зрения начала добычи в России. Добыча туронского газа в России началась лишь в 2011 году. Туронский ярус (от древнего названия французского города Тур) залегает на глубине порядка 800 метров. Особенность этих залежей заключается в неоднородности и изменчивости по литологическому составу, а также в низкой проницаемости коллекторов, что обусловлено повышенной глинистостью и наличием глинистого цемента[3].
Разработка туронских залежей газа в Западной Сибири представляет собой сложный инженерно-геологический и экономический процесс. Сложность разработки связана с рядом факторов:
Геологические особенности. Залежи газа могут находиться на значительных глубинах и в труднодоступных геологических структурах, что усложняет их изучение и добычу. Кроме того, газ может находиться в низкопроницаемых и трудноизвлекаемых пластах, что требует применения специализированных технологий добычи, таких как гидроразрыв пласта. Также месторождения могут обладать сложной структурой с множеством трещин и неоднородностей, что делает трудным точное определение местоположения залежей и оптимизацию процесса их разработки.
Климатические условия. Западная Сибирь Характеризуется суровым климатом с долгой и холодной зимой, что затрудняет проведение геологоразведочных работ и строительство инфраструктуры. При низких температурах и высоком давлении воды, содержащейся в природном газе, могут образовываться гидраты, которые могут заблокировать оборудование скважины и трубопроводы. Для их предотвращения применяются антигидратные добавки или физические методы подогрева.
Инфраструктурные вызовы. Для транспортировки газа необходимо строить расширенную суть газопроводов в удаленных и малонаселенных районах, что требует значительных капитальных вложений.
Технологические трудности. Для эффективной эксплуатации туронских залежей требуются передовые технологии бурения, включая горизонтальное бурение и гидравлический разрыв пласта. Эти технологии сложны в реализации и требуют высокой квалификации персонала.
Экологические риски. Добыча газа в экологически чувствительных районах Западной Сибири требует строго соблюдения экологических норм и стандартов, чтобы минимизировать воздействие на окружающую среду и устойчивые экосистемы.
Экономическая рентабельность. Высокие затраты на разведку, добычу и транспортировку могут снижать экономическую привлекательность проектов, особенно в условиях колебания мировых цен на энергоресурсы.
Политические факторы. Разработка газовых залежей также подвержена влиянию законодательства, налоговой политики и международных санкций, что может влиять на инвестиционных климат и доступ к технологиям.
Решение этих задач требует комплексного подхода, включая инвестиции в научные исследования, разработку адаптированных технологий, обесечение высоких стандартов безопасности и сотрудничество с местными сообществами. Только так можно достич эффективной и устойчивой разработки туронских залежей газа в Западной Сибири.
Температуры близкие к отрицательным и гидратообразование являются значительными препятствиями при разработки газовых месторождений, включая туронские залежи в Западной Сибири. Эти факторы оказывают влияние как на процесс добычи, так и на последующую транспортировку газа.
Зима в Западной Сибири характеризуется чрезвычайно низкими температурами, которые могут опускаться до -50 градусов Цельсия и ниже. Такие условия предъявляют особые требования к оборудованию и материалам, используемым при разработке месторождений. Металлы, пластики и другие материалы должны сохранить свою прочность и эластичность при экстремально низких температурах. Это требует использование специальных сплавов и конструкционных решений, устойчивых к холоду.
Гидраты природного газа представляют собой твердые кристаллические вещества, которые образуются при высоких давлениях и низких температурах в присутствии воды. Они могут формироваться в буровых скважинах, трубопроводах и оборудовании, приводя к отложению и блокированию потока газа[13]. Поскольку гидраты имеют многочисленные проблемы, связанные с их образованием и разрушением, их влияние на газовые скважины является одной из наиболее значимых проблем в энергетической отрасли. Как только гидраты начинают образовываться внутри скважины, они начинают препятствовать нормальной эксплуатации скважины. Одна из проблем, связанных с гидратами, заключается в образовании гидратных пробок внутри скважины. Гидратные пробки могут состоять из льда и газа и препятствовать естественному движению газового потока. Когда газ проходит через такую пробку, происходит увеличение давления, что может привести к повреждению оборудования или даже вызвать взрыв. Для борьбы с этим явлением применяются ингибиторы гидратообразования, методы нагрева труб и оборудования, а также снижения давления в системе, что ведет к увеличению эксплуатационных расходов[1]. С точки зрения экономики дополнительные затраты на антигидратные меры, специализированное оборудование и обеспечение безопасности труда увеличивают стоимость добыча газа. В условиях колебания цен на мировом рынке это может оказывать влияние на рентабельность проекта. Также необходимость использования антигидратных химических реагентов и утилизация этих веществ после использования требует внимательного подхода к вопросам экологии и устойчивого развития.
Разработка и эксплуатация туронских залежей газа в Западной Сибири требуют комплексного подхода к решению проблем, связанных с низкими температурами и гидратообразованием. Это включает в себя применение инженерных инноваций, усиление мер безопасности и постоянный мониторинг эксплуатационных процессов для обеспечения стабильной и безопасной добычи газа.
Разработка залежей газа туронского яруса Западной Сибири представляет собой сложную и важную проблему, требующую серьезного исследования и комплексного подхода. В обзорной статье были проанализированы основные аспекты этой проблемы, включая геологическую структуру, экологические и экономические аспекты.
Одним из основных выводов данного обзора является то, что разработка залежей газа туронского яруса являются сложным и многогранным процессом. Важно учитывать геологические особенности, а также применять современные технологии для максимизации эффективности добычи.
Также в статье отмечается важность экологической составляющей при разработке залежей газа. Необходимо уделять особое внимание минимизации воздействия на окружающую среду и обеспечению экологической безопасности процессов добычи, переработки и транспортировки.
В заключение, обзорная статья «Проблемы разработки газовых залежей туронского яруса Западной Сибири» подчеркивает существующие технологии, важность дальнейших исследований и разработок в этой области. Только благодаря системному подходу, современным технологиям и учету экологических факторов можно достичь успешной и устойчивой добычи газа.
Литература:
1. Аспекты технологической надежности и экономической эффективности эксплуатации подземных хранилищ природного газа Западной Сибири/А. Н. Шиповалов, Ю. Д. Земенков, С. Ю. Торопов [и др.]. – 2012. – С. 106-109.
2.Информационно-аналитический портал Neftegaz.RU [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://neftegaz.ru/tech-library/geologorazvedka-i-geologorazvedochnoe-oborudovanie/141977-geokhronologicheskaya-shkala/
3. Информационно-аналитический портал Neftegaz.RU [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://neftegaz.ru/tech-library/mestorozhdeniya/142113-turonskie-zalezhi/
4. Информационно-аналитический портал Neftegaz.RU [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://neftegaz.ru/tech-library/burenie/142265-mnogozaboynoe-burenie/
5. Материалы международной научно-практической конференции молодых исследователей им. Д. И. Менделеева/ТИУ. – 2021. – С. 302-303.
6. Материалы Международной научно-практической конференции молодых исследователей им. Д. И. Менделеева/ТИУ. – 2020. – 316c.
7. Мулявин С. Ф. Проектирование разработки газовых и газоконденсатных месторождений/С. Ф. Мулявин, Г. И. Облеков. – 2015. – 76 c.
8. Нефть и газ: технологии и инновации/ТИУ Т. 1: Геология и геофизика месторождений нефти и газа. Бурение нефтяных и газовых скважин. Разработка нефтяных и газовых месторождений. Строительство и обустройство нефтегазопромыслов. Проектирование, сооружение и эксплуатация систем транспорта углеводородного сырья. Автоматизация, моделирование и информационные технологии в нефтегазовой отрасли и геологии. – 2019. – С. 29-30.
9. Савченков А. Л. Технология промысловой подготовки нефти / А. Л. Савченков. – 2017. – 36 с.
10. Севастьянов А. А. Разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами нефти/А. А. Севастьянов, К. В. Коровин, О. П. Зотова. – 2017. – 78c.
11. Сооружение многоствольных (многозабойных) скважин с горизонтальным окончанием / Д. Л. Бакиров, В. П. Овчинников, М. М. Фаттахов [и др]. // Нефтепромысловое дело. – 2021. - №1 (625). – С. 64-69.
12. Сохошко С. К. Моделирование пологих и горизонтальных нефтяных и газовых скважин / С. К. Сохошко. – 2015. – 14с.
13. Техника и технологии сбора и подготовки нефти и газа / Ю. Д. Земенков, М. А. Александров, Л. М. Маркова [и др.] ; ред. Ю. Д. Земенков. – 2015. – 67c.
14. Технологические основы вызова притока и освоение скважин/И. Г. Яковлев, К. В. Бекмурзаев, А. Ф. Семененко, Т. М. Семененко. – 2017. – 100c.
15. Якимов И. Е. Разработка и исследование методов и технологий освоения трудноизвлекаемых запасов газа/И. Е. Якимов. – 2008. – 8 с.
