Vyacheslav M. Maksimov
Research Deputy Director of Oil and Gas Research Institute of RAS
(Moscow, Russia)
Dr. Sci., Professor
Об инновационной направленности
и международном научном сотрудничестве
в сфере нефтегазового сектора и экологии
Обладая мощным ресурсным потенциалом, нефтегазовый комплекс России обеспечивает около 40% производства первичных энергоресурсов, во многом определяет специализацию страны в международном разделении труда. Не менее значимо и косвенное влияние нефтегазового комплекса на экономику страны, проявляющуюся через стимулирование развития сопряженных с ним отраслей.
Нефтегазовый комплекс является генератором спроса на высокотехнологичное и наукоемкое оборудование и материалы. По мере роста конкуренции в отрасли и усложнения условий добычи углеводородного сырья данный спрос будет существенно возрастать.
В современных условиях нефтегазовый комплекс является очень сложным в технологическом отношении. Добыча сырьевых ресурсов осуществляется с использованием постоянно усложняющихся технологий. В их создание вкладываются огромные инвестиции, над ними работают лучшие интеллектуальные силы. Нефть и газ становятся во все большей степени наукоемкими продуктами.
На сегодняшний день нефть является первостепенным источником энергии в мире. На ее долю приходится более 34% мирового потребления первичных энергоресурсов. Россия является одним из ведущих участников мирового нефтяного рынка. В структуре экспортных поставок российской нефти на долю стран дальнего зарубежья (включая страны Балтии) приходится\84-86%. Основным направлением российских экспортных поставок являются страны Европы, на долю которых приходится около 90% экспорта российской нефти в страны дальнего зарубежья. В последние годы интенсивно развивается экспорт российской нефти в Китай. Всего за 9 лет экспорт российской нефти в эту страну вырос более чем в 10 раз (с 1,3 млн. т в 2000 г. до 14 млн. т в 2009 г.).
Развернувшееся в гг. строительство нефтепровода Восточная Сибирь – Тихий океан проектной мощностью 80 млн. т в год позволит в перспективе сделать восточное направление одним из ключевых в региональной структуре российского нефтяного экспорта.
Несмотря на то, что в гг. добыча нефти в России росла и за этот период увеличилась более чем в 1,5 раза (в 2009 общий объем добычи нефти и газового конденсата составил 494 млн. т), нужно отметить, что темпы прироста годовой добычи нефти резко упали до 2,0-2,5% в гг.
К основным причинам замедления темпов роста добычи следует отнести истощение уникальных и крупных месторождений нефти и газа и недостаточную инвестиционную активность в нефтегазодобывающей промышленности. Мы имеем сейчас:
• ряд крупных месторождений с падающей добычей, с большой степенью обводненности, с большими запасами остаточной нефти и низконапорного газа;
• месторождения с трудноизвлекаемыми запасами в низкопроницаемых, неоднородных, анизотропных коллекторах;
• техногенно измененные пласты;
• высоковязкие тяжелые нефти и битумы;
• месторождения на больших глубинах в сложнопостроенных коллекторах и др.
Для решения проблем разработки и доразработки таких месторождений нужны принципиально новые подходы, основанные на новых знаниях в фундаментальной и прикладной нефтегазовой науке и смежных областях.
Приведу несколько примеров наших инноваций, доведенных до стадии внедрения технологий.
1. Полимерно-гелевая система нового поколения (ИПНГ РАН), которая включает фактически три технологии:
- технологию ограничения пескопроявлений «ИПНГ-ПЛАСТ»;
- технологию водоизоляции, выполняемую без глушения скважины с использованием колтюбинговой техники;
- технологию ликвидации заколонных и межколонных перетоков.
Технология снижения выноса песка и ограничения притока воды, находящейся в газе, реализуется путем закачки в пласт системы «полимер – растворитель» с последующей специальной обработкой. Это приводит к образованию внутрипластового полимерно–песчаного фильтра, который укрепляет призабойную зону скважины, препятствует выносу песка и воды в скважину и обладает высокой фильтруемостью по газу.
Диаграммы (рисунок 1) наглядно показывают эффективность применения этой технологии на одной из скважин Уренгойского месторождения.
 |
 |
 |
Рис.1. Эффективность применения технологии породообразующего фильтра
Технология ограничения пескопроявления, основанная на создании породообразующего фильтра, дала положительные результаты и рекомендуется для дальнейшего широкого внедрения в газовых скважинах сеноманских залежей. Она может найти успешное применение также на скважинах подземного хранения газа в водоносных пластах.
В нефтедобыче разработана инновационная технология физико-химического воздействия новых составов полимерно-гелевых систем, предназначенная для получения дополнительной добычи нефти и снижения обводненности добываемой продукции на месторождениях сложного геологического строения с неоднородными песчано-глинистыми коллекторами, эксплуатируемых с применением методов заводнения на поздней стадии разработки с высоким процентом обводнённости добываемой продукции (от 40 до 98%).
Эта технология избирательно воздействует на высокопроницаемые обводнённые пласты, резко снижая их проницаемость, обеспечивает выравнивание профилей приемистости скважин и пласта, изменяет фильтрационные потоки, увеличивая охват пласта заводнением, что приводит к снижению обводнённости добываемой продукции, увеличению добычи нефти и повышению нефтеотдачи.
2. Нетермическая технология извлечения высоковязких нефтей на основе магнитной обработки нефти в прискважинной зоне, в результате которой происходит разрушение фрактальных агрегатов нефти, многократное уменьшение ее вязкости и изменение физико-химических свойств углеводородных жидкостей.
3. Сверхзвуковая (3S) технология сепарации углеводородных смесей на промысле.
Научной основой технологии является газодинамика углеводородных смесей, теория ударных волн в трубах, термодинамика фазовых превращений углеводородных систем.
Рис.2. Принципиальная схема установки «3S» (совместно с НТЦ «ЭНГО»)
Некоторые преимущества «3S» 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,
• отсутствие движущихся частей,
• нет потребности в постоянном обслуживании,
• способность использовать обычно пропадающую энергию пласта,
• более высокая эффективность по сравнению с общераспространенным оборудованием для сепарации
Какие задачи решает:
• подготовка газа к транспорту (дегидратация и выделение тяжелых углеводородов);
• сепарация пропан-бутанов (LPG);
• сепарация H2S и СО2;
• выделение этана;
• сжижение метана.
О сфере экологии.
Одной из наиболее острых и актуальных проблем нефтяной отрасли России является утилизация и использование нефтяного попутного газа НПГ), объемы которого находятся в прямой зависимости от объемов добычи нефти. В настоящее время на факелах сжигается до 10 до 15 млрд. м3 газа, извлекаемого вместе с нефтью. Сжигание НПГ приводит к значительным потерям ценного сырья, к ухудшению экологической обстановки в районах добычи. Попутный газ является энергетическим ресурсом и содержит ценнейшие компоненты, являющиеся сырьем для нефтехимической промышленности.
Разработан комплекс мероприятий по утилизации НПГ непосредственно на промысле. В качестве примера отмечу начавшееся внедрение в промышленных масштабах технологии конверсии попутного нефтяного газа в жидкие углеводороды (gas to fluid), что позволит сократить выбросы НПГ за счет производства ценных продуктов (синтетическая нефть, дизельное топливо).
В качестве одного из важных мероприятий предлагается внедрить технологию преобразования НПГ в диметиловый эфир, который рассматривается как идеальное экологически чистое топливо на перспективу. При этом процесс по преобразованию не требует энергии от внешних источников, исключает сжигание НПГ и улучшает экологию в местах добычи, обеспечивает прибыль от продажи диметилового эфира.
Нефтегазовая отрасль, которая является организационно сложной эколого-экономической и природно-техногенной системой, активно и многопланово влияет на окружающую среду. Это приводит к изменению геологической среды, водного режима, деградации биологических ресурсов, загрязнению атмосферы. Экологическая безопасность является важнейшей составляющей современной социально-экономической политики как государства, так и предприятий нефтегазового комплекса.
Решение предприятиями нефтегазового комплекса экологических проблем невозможно без знания причин, их вызывающих, и возможных последствий, а также путей реализации экологических мероприятий. Понимая важность этих проблем, нефтегазовые компании (при поддержке и принуждении государства) определяют свою экологическую политику и реализуют ее, разрабатывают комплекс мер по повышению экологической безопасности и снижению вредного воздействия на окружающую среду. Для этого ставятся и решаются возникающие научно-методические и технико-технологические проблемы.
В целом, считаю, что для объективной оценки контроля и состояния окружающей среды от воздействия нефтегазового комплекса необходима гармонизация государственных и корпоративных стандартов во всех странах-нефтегазопроизводителях.
Для решения научных и научно-технических проблем эффективного и экологически безопасного развития нефтегазового комплекса мы продолжаем взаимополезное сотрудничество с родственным Институтом нефти и газа в Кракове (Польша), Университетом в Ставангере (Норвегия), Французским институтом нефти и Технологическим университетом в Нанси и рядом сервисных зарубежных компаний. Научное сообщество – едино, вне зависимости от политических и религиозных преференций!
