Il Frac è più importante delle sanzioni. Sette fatti essenziali su FGR

Negli ultimi decenni, l'industria globale del gas nei paesi sviluppati si è evoluta in una delle industrie tecnologicamente più avanzate. L'introduzione delle alte tecnologie ha trasformato l'industria e l'ha resa uno dei leader tecnologici dell'economia mondiale.

Essendo uno dei combustibili fossili più puliti e più abbondanti al mondo, il gas naturale viene sempre più utilizzato per generare energia. Ciò porta a una domanda sempre crescente di questo tipo di vettore energetico. Allo stesso tempo, come previsto da alcuni esperti, il consumo di carburante blu continuerà a crescere. In particolare, l'Agenzia internazionale per l'energia (Aie) prevede per i prossimi anni un'“età dell'oro” per il gas naturale. Sostituirà sempre più altri vettori energetici e la sua quota nell'energia mondiale crescerà fino al 25% entro il 2035 e oltre, rispetto all'attuale 21%.

L'industria del gas deve stare al passo con la crescente domanda e produrre più gas naturale, anche attraverso una crescita di qualità, cioè attraverso l'introduzione dell'innovazione tecnologica. Un potenziale significativo per l'ulteriore sviluppo dell'industria del gas risiede nello sviluppo dell'estrazione di fonti non convenzionali di gas naturale. Quindi, negli ultimi anni, lo sviluppo del gas di scisto negli Stati Uniti si è sviluppato rapidamente. A loro volta, per la Russia, sono rilevanti le tecnologie per l'estrazione del metano dai giacimenti di carbone. In particolare, nel russo "Gazprom" questa direzione è chiamata una delle direzioni principali della strategia di espansione della base di risorse della società del gas. Un posto speciale per espandere la base di risorse per le compagnie petrolifere e del gas nazionali ed estere è occupato dall'attuazione di progetti per la produzione di gas naturale sulla piattaforma marina, anche nell'Artico.

Questa sezione mette in evidenza alcune delle innovazioni che hanno trasformato l'industria del gas. Innanzitutto vengono evidenziate le tecnologie nel campo dell'esplorazione e della produzione. Inoltre, racconta le innovazioni che hanno ampliato il potenziale di utilizzo del gas naturale come combustibile e gli hanno permesso di rivendicare il ruolo di vettore energetico più promettente del 21° secolo.

Nuove tecnologie nel segmento dell'esplorazione e della produzione

Le innovazioni tecnologiche nel settore dell'esplorazione e della produzione hanno aperto nuove opportunità all'industria per aumentare la produzione di gas naturale e soddisfare la crescente domanda. È importante che queste tecnologie siano riuscite a rendere l'esplorazione e la produzione di gas naturale più efficienti, sicure e rispettose dell'ambiente. Alcune delle innovazioni tecnologiche in questo settore sono riassunte di seguito:

o 3 Esplorazione sismica D e 4D- lo sviluppo dell'esplorazione sismica, che consente di ottenere e analizzare i dati sulla densità delle rocce in tre dimensioni, ha notevolmente modificato la natura della produzione di gas naturale. L'esplorazione sismica 3D combina le tradizionali tecniche di imaging sismico con potenti computer per creare modelli 3D degli strati del sottosuolo. L'esplorazione sismica 4D li integra e consente di osservare i cambiamenti delle caratteristiche nel tempo. Grazie a 3D e 4D, è diventato più facile identificare i campi promettenti, aumentare l'efficienza del loro sviluppo, ridurre il numero di pozzi asciutti, ridurre i costi di perforazione e anche ridurre i tempi di ricerca. Tutto questo porta a benefici economici e ambientali.

o CO 2 - Sabbia - Frac(frattura idraulica). Dal 1970 viene utilizzato il metodo della fratturazione idraulica, che ha permesso di aumentare la resa di gas naturale e petrolio da formazioni sotterranee. CO2 - Sabbia - La tecnologia di frattura utilizza una miscela di sabbia proppante e CO2 liquida per formare ed espandere le fratture attraverso le quali petrolio e gas naturale possono fluire più liberamente. La CO2 poi evapora, lasciando in formazione solo sabbia senza che vengano rimossi altri residui del processo di fratturazione. Questa tecnologia consente di aumentare l'estrazione di gas naturale e allo stesso tempo non danneggia l'ambiente, poiché non crea rifiuti nel sottosuolo e protegge anche le risorse idriche sotterranee.

o Tubi a spirale(tubo a spirale) - una delle aree più dinamiche al mondo nella produzione di apparecchiature petrolifere e del gas. Il funzionamento del pozzo con tubi a spirale si basa sull'uso di tubi flessibili senza maniche durante la perforazione e il funzionamento del pozzo. La tecnologia dei tubi a spirale comprende un componente metallurgico - la produzione di tubi flessibili metallici speciali, la progettazione - la progettazione di apparecchiature di terra e fondo pozzo e la strumentazione del programma di elaborazione delle informazioni. Le tecnologie dei tubi a spirale riducono significativamente i costi di perforazione, nonché la probabilità di incidenti e fuoriuscite di petrolio, riducono la quantità di rifiuti e riducono il tempo per completare il lavoro di 3-4 volte rispetto ai metodi tradizionali. I tubi a spirale possono essere utilizzati in combinazione con operazioni di perforazione impegnative per migliorare l'efficienza di perforazione, ottenere tassi di recupero di idrocarburi più elevati e avere un impatto ambientale inferiore.

o Sistemi di telemetria. Nella letteratura straniera, tali sistemi sono chiamati MWD (misurazione durante la perforazione) - sistemi sviluppati per misurare i parametri di perforazione e trasmettere informazioni alla superficie. Le informazioni ricevute ed elaborate utilizzando le moderne tecnologie di telemetria consentono agli operatori sul campo di monitorare il processo di perforazione, riducendo la probabilità di errori e incidenti. Inoltre, l'uso di sistemi di telemetria può essere utile per i geologi, fornendo informazioni sulle proprietà della roccia da perforare.

o Foratura sottile. Questa tecnologia può migliorare significativamente l'efficienza delle operazioni di perforazione e ridurre l'impatto ambientale. È un metodo economicamente valido per perforare pozzi esplorativi in ​​nuove aree, pozzi profondi in giacimenti esistenti e per estrarre gas naturale da giacimenti non sfruttati.

o Perforazione in alto mare(perforazione in acque profonde) . La tecnologia di perforazione in acque profonde ha fatto un grande balzo in avanti negli ultimi anni. Attualmente, consentono lo sviluppo sicuro ed efficiente dei depositi in acque oltre i 3 km. Attualmente, le principali direzioni per l'ulteriore sviluppo di queste tecnologie sono il miglioramento degli impianti di perforazione offshore, lo sviluppo di dispositivi di posizionamento dinamico, la creazione di complessi sistemi di navigazione.

o Frattura idraulica(fracking) - un metodo che consente lo sviluppo di depositi di idrocarburi, incluso il gas di scisto. Consiste nel fatto che una speciale miscela di acqua, sabbia e reagenti chimici viene pompata in una formazione rocciosa contenente gas ad alta pressione. Nello strato gassoso si formano crepe sotto pressione, attraverso le quali gli idrocarburi penetrano nel pozzo. Ora la fratturazione idraulica è ampiamente utilizzata nello sviluppo di giacimenti di petrolio e gas. Di recente, tuttavia, le preoccupazioni sui rischi associati all'estrazione di questo metodo non si sono placate. La tecnologia di cui sopra è irta di inquinamento delle acque; inoltre, esiste un potenziale rischio di relazione tra l'uso del metodo della fratturazione idraulica e l'attività sismica.

I progressi tecnologici elencati forniscono solo una parte delle complesse tecnologie che sono state introdotte nella pratica nel campo dell'esplorazione e della produzione di gas naturale e vengono costantemente migliorate. Queste tecnologie hanno permesso all'industria del gas di ottenere risultati economici migliori e di sviluppare giacimenti che in precedenza erano considerati non redditizi.

A loro volta, esistono tecnologie che aprono la strada a un più ampio utilizzo del potenziale del gas naturale come vettore energetico. Questo è, prima di tutto, l'uso del gas naturale liquefatto, che ha rivoluzionato l'industria del gas. Inoltre, l'uso delle celle a combustibile apre grandi prospettive.

o Gas naturale liquefatto. Una delle aree più promettenti per lo sviluppo dell'industria del gas è lo sviluppo di nuove tecnologie e attrezzature per la produzione, lo stoccaggio, il trasporto e l'uso e la creazione di attrezzature per la liquefazione del gas naturale. Il GNL è un normale gas naturale che viene liquefatto artificialmente mediante refrigerazione a -160 ° C. Allo stesso tempo, il suo volume diminuisce di 600 volte. Il GNL è considerato una delle fonti energetiche più promettenti e rispettose dell'ambiente con una serie di vantaggi. Innanzitutto, è più facile da trasportare e stoccare rispetto al gas naturale convenzionale. Pertanto, nella sua forma liquida, il GNL non ha la capacità di esplodere o incendiarsi. Un vantaggio particolarmente importante del GNL in termini di sicurezza energetica è che può essere consegnato ovunque nel mondo, compresi quelli dove non ci sono gasdotti principali. Pertanto, per molti paesi, l'importanza del GNL è in aumento. In particolare, in Giappone, quasi il 100% del fabbisogno di gas è coperto dalle importazioni di GNL.

o Celle a combustibile. Attualmente, la ricerca continua nel campo della creazione di tecnologie economicamente interessanti per l'uso di celle a combustibile basate sul gas naturale. Sono in grado di fare un salto di qualità nell'uso del carburante blu, ampliando radicalmente il campo di applicazione del gas naturale. Si prevede che gli sviluppi nella produzione di elettricità da celle a combustibile creeranno presto una fonte di energia conveniente, sicura ed ecologica per i trasporti, l'industria e la sfera domestica. Le celle a combustibile sono come le batterie ricaricabili. Funzionano trasferendo un flusso di carburante (solitamente idrogeno) e ossidante ad elettrodi separati da un elettrolita. Eliminando la fase di combustione intermedia, è possibile aumentare l'efficienza del processo di generazione di energia. Pertanto, l'efficienza delle celle a combustibile è molto superiore a quella della generazione tradizionale che utilizza combustibili fossili. È importante che l'uso delle celle a combustibile possa ridurre drasticamente la quantità di emissioni nocive. Ad esempio, in alcuni tipi di celle a combustibile, i prodotti di reazione sono solo acqua e calore. Altri vantaggi delle celle a combustibile includono la loro affidabilità e la capacità di creare, sulla loro base, fonti energetiche compatte in grado di funzionare in modo autonomo.

Sviluppo di innovazioni nell'industria del gas in Russia

Il livello di sviluppo dell'innovazione nell'industria del gas russa è in uno stato insoddisfacente. In quasi tutte le aree chiave, gli stranieri sono tecnologicamente superiori alle aziende nazionali. In particolare, sono molto più in grado di lavorare sullo scaffale, utilizzano ampiamente metodi all'avanguardia per il recupero avanzato del petrolio e tecnologie di perforazione avanzate.

Le aziende russe, invece, sono piuttosto riluttanti a investire i propri fondi nei propri sviluppi tecnologici, che non garantiscono vantaggi commerciali e richiedono molti anni di investimenti nella produzione pilota. A loro volta, gli istituti di ricerca che lavorano per compagnie petrolifere e del gas o svolgono attività di sviluppo per loro conto spesso semplicemente non sono pronti a risolvere compiti a lungo termine che richiedono grandi investimenti e sono accompagnati da rischi elevati.

Pertanto, il complesso del gas domestico investe principalmente solo nell'acquisizione di apparecchiature ad alta tecnologia. Di conseguenza, oggi l'industria del gas è diventata fortemente dipendente dal trasferimento di innovazioni dall'estero. Questo, in particolare, sta accadendo attirando appaltatori occidentali in progetti congiunti per trivellazioni in Russia. Inoltre, le società nazionali stanno attivamente prendendo in prestito la banca di ingegneria che hanno i leader del settore del gas e adattando le loro tecnologie progressive alle proprie risorse del sottosuolo.

Oggi, gli investimenti del complesso del gas in nuove tecnologie e sviluppi innovativi possono essere suddivisi in quattro aree.

La Russia prevede un aumento della pressione delle sanzioni. Il Regno Unito e gli Stati Uniti sono attivamente alla ricerca di nuovi motivi per discriminare le imprese russe. Tuttavia, i risultati dell'ultima ondata di sanzioni, iniziata nel 2014, sono tutt'altro che univoci. Anche studi indipendenti mostrano che il complesso russo di combustibili ed energia non ha sofferto molto delle restrizioni, inoltre, sono stati loro a spingere lo sviluppo dell'industria in Russia. Secondo gli esperti del settore, anche un possibile rafforzamento delle sanzioni anti-russe non diventerà critico per il complesso russo di combustibili ed energia, ma solo se il governo e le compagnie energetiche mobiliteranno le forze in tempo per creare un'industria ingegneristica nazionale che produca attrezzature per l'estrazione di riserve petrolifere difficili da recuperare (TRIZ).

La Russia deve imparare come estrarre TRIZ

Alla vigilia, il Centro Energetico della SKOLKOVO Business School ha presentato i risultati della sua ricerca” Prospettive per la produzione petrolifera russa: la vita sotto sanzioni”, Che ha analizzato l'impatto delle sanzioni imposte dagli Stati Uniti e dall'UE sul settore petrolifero russo, in particolare sulla messa in servizio di nuovi giacimenti tradizionali in Russia, lo sviluppo di progetti offshore e la produzione di petrolio Bazhenov. Gli autori dello studio hanno anche fatto una previsione di scenario della produzione petrolifera russa fino al 2030.

Il documento rileva che all'orizzonte fino al 2020, nonostante tutte le restrizioni, la Russia ha il potenziale per aumentare ulteriormente i volumi di produzione a scapito dei campi già preparati. Questo potenziale di rialzo a breve termine, tuttavia, potrebbe essere limitato da accordi con l'OPEC. Nel medio termine fino al 2025, anche in caso di forti restrizioni all'accesso alla tecnologia e di bassi prezzi del petrolio, i volumi di produzione non soffriranno in modo catastrofico. Allo stesso tempo, la ragione principale del calo della produzione durante questo periodo potrebbe non essere tanto la mancanza di accesso alle tecnologie occidentali per l'implementazione di nuovi progetti, ma la mancanza di capacità tecnologiche per intensificare la produzione nei campi esistenti.

Questo studio ha dimostrato che la tecnologia più critica per mantenere la produzione petrolifera russa è la fratturazione idraulica (fratturazione idraulica), poiché è in grado di mantenere la produzione nei campi esistenti.

L'uso della fratturazione idraulica a più stadi (fratturazione idraulica a più stadi) promette un aumento della produzione in campi non convenzionali promettenti.

Gli autori dello studio sottolineano che nelle condizioni attuali, è lo sviluppo delle proprie tecnologie di fratturazione idraulica e di fratturazione idraulica multistadio, la produzione di flotte di fratturazione idraulica e di fratturazione idraulica multistadio all'interno del paese e la formazione del personale che dovrebbe diventare una priorità tecnologica per le aziende del settore e le autorità di regolamentazione. Tuttavia, finora il lavoro in questa direzione viene svolto a un ritmo ovviamente insufficiente. Come ha notato nella sua relazione Yekaterina Grushevenko, un'esperta del Centro energetico SKOLKOVO, non è stata prodotta una sola flotta di fratturazione idraulica nel periodo dal 2015 all'agosto 2017. I sistemi a controllo rotante, secondo il sito web del Centro scientifico e tecnico di PJSC Gazprom Neft, erano in fase di test alla fine del 2016. L'esperto ha sottolineato che TRIZ rappresenta già i due terzi delle riserve di petrolio.

Taglio della produzione non previsto fino al 2020

Direttore del Centro Energetico della SKOLKOVO Business School Tatiana Mitrova Nel suo discorso alla presentazione di questo studio, ha osservato che le prime sanzioni contro la Russia e le compagnie energetiche russe sono state introdotte nel 2014, ma non sono stati pubblicati studi speciali sul loro impatto sull'industria petrolifera.

“Non sapevamo quale risultato avremmo ottenuto. La prima ipotesi presumeva che le conseguenze sarebbero state molto gravi ", ha detto Mitrova. Tuttavia, i risultati hanno mostrato un quadro leggermente diverso dell'impatto delle sanzioni.

“Attualmente non si avvertono gravi conseguenze delle sanzioni nell'attività operativa delle società. In effetti, la produzione è cresciuta negli ultimi anni, nonostante i prezzi bassi e le sanzioni. L'industria petrolifera ha riportato successo. Ma la situazione attuale positiva non dovrebbe essere fuorviante, l'analisi del complesso delle sanzioni stessa parla della loro interpretazione molto ampia, e questa è la principale minaccia della pressione delle sanzioni ", ha affermato l'esperto.

Secondo lei, fino al 2020, secondo i risultati della modellazione, non sono previsti tagli alla produzione, poiché i progetti principali sono già stati finanziati.

“A partire dal 2020, le tendenze negative diventeranno sempre più evidenti e potrebbero portare a una diminuzione della produzione di petrolio in Russia del 5% entro il 2025 e del 10% entro il 2030 dagli attuali livelli di produzione. Una diminuzione della produzione in tali quantità, ovviamente, non è catastrofica per l'economia russa, ma tuttavia è piuttosto sensibile ", ha affermato Mitrova.

Ha sottolineato che le sanzioni sono una lunga storia e affinché l'industria petrolifera russa si adatti ad esse, sono necessari ulteriori sforzi da parte dello stato e delle aziende per sviluppare le proprie tecnologie e produrre le attrezzature necessarie.

“C'è una parte enorme della produzione di petrolio, che dipende direttamente dalla tecnologia di fratturazione idraulica. È la disponibilità di questa attrezzatura che ha il maggiore impatto sul volume della produzione di petrolio nel paese. Ma lo sviluppo e l'implementazione della produzione di questa tecnologia sono in gran parte compito del governo e dell'industria russi ", ha spiegato il direttore del Centro energetico.

Serve una nuova industria

Responsabile Gas e Artico presso SKOLKOVO Business School Romano Samsonov Nel suo discorso, ha notato che, secondo le sue osservazioni personali, in Russia solo sullo sfondo delle sanzioni si possono osservare progressi nello sviluppo e nella produzione delle proprie apparecchiature ad alta tecnologia.

“La situazione con la produzione di apparecchiature ad alta tecnologia è complessa, ma si può imparare a gestirla. In effetti, stiamo parlando della creazione di un intero sottoramo multifunzionale di ingegneria petrolifera e del gas ", ha osservato Samsonov.

Secondo i partecipanti allo studio "Prospettive per la produzione petrolifera russa: vita sotto sanzioni", un compito così ampio di creare un nuovo sotto-ramo di ingegneria pesante in epoca sovietica è stato risolto solo grazie alle direttive statali. Nelle condizioni della moderna economia di mercato, in cui si sta ora sviluppando la Federazione Russa, i meccanismi per l'attuazione di questo compito non sono ancora stati elaborati.

Tuttavia, questo è solo in Russia. Se guardi all'esperienza dei paesi occidentali che hanno superato con successo tutte le difficoltà per l'estrazione TRIZ, diventa chiaro che un tale metodo è stato a lungo trovato. Ciò è più chiaramente visibile nell'esempio dell'industria statunitense dello scisto, che prestava attivamente prestiti anche durante il periodo di prezzi bassi, il che l'ha aiutata a sopravvivere. Ovviamente, un atteggiamento così tollerante delle banche nei confronti di questo settore della produzione di petrolio non poteva fare a meno della partecipazione statale. Ora, i produttori di scisto riconoscenti stanno aiutando le autorità statunitensi a frenare l'OPEC e altri produttori di petrolio, influenzando attivamente il mercato globale del petrolio e del gas.

Ekaterina Deinogo

Questa tecnologia, che è stata utilizzata per intensificare il lavoro e aumentare la resa dei pozzi petroliferi per più di mezzo secolo, provoca forse il dibattito più acceso tra ecologisti, scienziati, cittadini comuni e spesso anche gli stessi lavoratori dell'industria estrattiva . Nel frattempo, la miscela che viene pompata nel pozzo durante la fratturazione idraulica è costituita dal 99% di acqua e sabbia e solo dall'1% di sostanze chimiche.

Cosa ostacola il recupero dell'olio

Il motivo principale della bassa produttività dei pozzi insieme alla scarsa permeabilità naturale della formazione e alla perforazione di scarsa qualità è una diminuzione della permeabilità della zona di formazione del pozzo di fondo. Questo è il nome dell'area del giacimento attorno al pozzo, che è soggetta agli effetti più intensi di vari processi che accompagnano la costruzione del pozzo e il suo successivo funzionamento e violano l'equilibrio iniziale dello stato meccanico e fisico-chimico del giacimento. La stessa perforazione introduce cambiamenti nella distribuzione delle sollecitazioni interne nella roccia circostante. Una diminuzione della produttività del pozzo durante la perforazione si verifica anche a causa della penetrazione del fluido di perforazione o del suo filtrato nella zona di formazione del pozzo di fondo.

La scarsa perforazione dovuta all'utilizzo di perforatori di bassa potenza, soprattutto nei pozzi profondi, dove l'energia dell'esplosione delle cariche è assorbita dall'energia di elevate pressioni idrostatiche, può essere anche la ragione della bassa produttività dei pozzi.

Durante il funzionamento dei pozzi si verifica anche una diminuzione della permeabilità della zona di formazione del pozzo di fondo, accompagnata da una violazione dell'equilibrio termobarico nel sistema di formazione e dal rilascio di gas liberi, paraffina e sostanze resinose di asfalto dal petrolio, che ostruiscono lo spazio dei pori del serbatoio. Si nota anche un intenso inquinamento della zona di formazione del pozzo di fondo a causa della penetrazione di fluidi di lavoro in essa durante varie operazioni di workover nei pozzi. L'iniettività dei pozzi di iniezione si deteriora a causa dell'ostruzione dello spazio poroso della formazione con prodotti di corrosione, limo, prodotti petroliferi contenuti nell'acqua iniettata. Come risultato di tali processi, la resistenza alla filtrazione di liquidi e gas aumenta, le portate dei pozzi diminuiscono e c'è bisogno di un'influenza artificiale sulla zona di formazione del fondo per aumentare la produttività dei pozzi e migliorare la loro connessione idrodinamica con la formazione.

Tecnologiafracking

Per migliorare il recupero del petrolio, intensificare il funzionamento dei pozzi di petrolio e di gas e aumentare l'iniettività dei pozzi di iniezione, viene utilizzato il metodo di fratturazione idraulica o fracking. La tecnologia consiste nel creare una frattura ad alta conduttività nella formazione del bersaglio sotto l'azione di un fluido immesso in esso in pressione per garantire l'afflusso del fluido prodotto sul fondo del pozzo. Dopo la fratturazione idraulica, la portata del pozzo, di regola, aumenta bruscamente o il prelievo è significativamente ridotto. La tecnologia della fratturazione idraulica consente di "rivitalizzare" pozzi inattivi, dove la produzione di petrolio o gas con i metodi tradizionali non è più possibile o non redditizia.

La fratturazione idraulica (fratturazione idraulica) è uno dei mezzi più efficaci per aumentare la produttività dei pozzi, poiché porta non solo all'intensificazione dello sviluppo delle riserve situate nella zona di drenaggio del pozzo, ma anche, in determinate condizioni, rende è possibile espandere significativamente questa zona introducendo zone scarsamente drenate nella produzione e intercalari - e, quindi, ottenere un maggiore recupero dell'olio finale.

Storiametodo di fratturazione idraulica

I primi tentativi di intensificare la produzione di petrolio dai pozzi petroliferi risalgono al 1890. Negli Stati Uniti, dove la produzione di petrolio si stava sviluppando a un ritmo rapido in quel momento, è stato testato con successo un metodo per stimolare la produzione da rocce strette usando la nitroglicerina. L'idea era di far esplodere la nitroglicerina per schiacciare le rocce strette nella zona del fondo del pozzo e garantire un aumento del flusso di petrolio sul fondo. Il metodo è stato utilizzato con successo per qualche tempo, nonostante la sua evidente pericolosità.

La prima fratturazione idraulica di successo commerciale fu effettuata nel 1949 negli Stati Uniti, dopodiché il numero iniziò ad aumentare drasticamente. A metà degli anni '50, il numero di lavori di fratturazione idraulica eseguiti ha raggiunto 3000 all'anno. Nel 1988, il numero totale di lavori di fratturazione idraulica eseguiti ha superato 1 milione, e questo è solo negli Stati Uniti.

Nella pratica domestica, il metodo della fratturazione idraulica è stato utilizzato dal 1952. Il picco di applicazione del metodo è stato raggiunto nel 1959, dopo di che il numero di operazioni è diminuito, e quindi questa pratica è cessata del tutto. Dall'inizio degli anni '70 alla fine degli anni '80, la fratturazione idraulica nella produzione nazionale di petrolio su scala industriale non è stata effettuata. In connessione con la messa in servizio di grandi giacimenti petroliferi nella Siberia occidentale, la necessità di intensificare la produzione è semplicemente scomparsa.

… E oggi è

La ripresa della pratica della fratturazione idraulica in Russia è iniziata solo alla fine degli anni '80. Attualmente, le posizioni di primo piano in termini di numero di operazioni di fratturazione idraulica sono detenute da Stati Uniti e Canada. Seguono la Russia, dove l'uso della tecnologia di fratturazione idraulica viene effettuato principalmente nei giacimenti petroliferi della Siberia occidentale. La Russia è praticamente l'unico paese (senza contare l'Argentina) al di fuori degli Stati Uniti e del Canada dove la fratturazione idraulica è una pratica comune ed è percepita in modo abbastanza adeguato. In altri paesi, l'applicazione della tecnologia di fratturazione è difficile a causa di pregiudizi locali e fraintendimenti della tecnologia. In alcuni di essi, vi sono restrizioni significative all'uso della tecnologia di fratturazione idraulica, fino al divieto assoluto del suo utilizzo.

Un certo numero di esperti sostiene che l'uso della tecnologia di fratturazione nella produzione di petrolio è un approccio irrazionale e barbaro all'ecosistema. Allo stesso tempo, il metodo è ampiamente utilizzato da quasi tutte le principali compagnie petrolifere.

L'uso della tecnologia di fratturazione idraulica è piuttosto ampio, dai giacimenti a bassa permeabilità a quelli altamente permeabili in gas, condensati di gas e pozzi petroliferi. Inoltre, utilizzando la fratturazione idraulica, è possibile risolvere problemi specifici, ad esempio eliminare la produzione di sabbia nei pozzi, ottenere informazioni sulle proprietà del giacimento degli oggetti di prova nei pozzi di esplorazione, ecc.

Negli ultimi anni, lo sviluppo di tecnologie di fratturazione idraulica in Russia mira ad aumentare il volume di iniezione del propappante, la produzione di fratturazione idraulica dell'azoto e la fratturazione idraulica multistadio nel giacimento.

Attrezzature perfrattura idraulica

L'attrezzatura necessaria per la fratturazione idraulica è prodotta da numerose imprese, sia straniere che nazionali. Uno di questi è la società TRUST-ENGINEERING, che offre una vasta gamma di attrezzature per la fratturazione idraulica in un design standard e sotto forma di modifica, eseguita su richiesta del cliente. .

Come vantaggio competitivo dei prodotti di TRUST-ENGINEERING LLC, è necessario rilevare l'elevata quota di localizzazione della produzione; applicazione delle più moderne tecnologie progettuali e produttive; utilizzo di unità e componenti dei leader mondiali del settore. È anche importante notare l'elevata cultura del design, della produzione, della garanzia, del post-garanzia e della manutenzione del servizio insita negli specialisti dell'azienda. Le attrezzature per la fratturazione idraulica prodotte da TRUST-ENGINEERING LLC sono più facili da acquistare grazie alla presenza di uffici di rappresentanza a Mosca (Federazione Russa), Tashkent (Repubblica dell'Uzbekistan), Atyrau (Repubblica del Kazakistan), nonché a Pancevo (Serbia) .

Naturalmente, il metodo di fratturazione idraulica, come qualsiasi altra tecnologia utilizzata nell'industria estrattiva, non è esente da alcuni svantaggi. Uno degli svantaggi del fracking è che l'effetto positivo dell'operazione può essere annullato da situazioni impreviste, il cui rischio con un intervento così ampio è piuttosto elevato (ad esempio, è possibile una violazione imprevista della tenuta di un vicino serbatoio d'acqua ). Allo stesso tempo. la fratturazione idraulica è oggi uno dei metodi più efficaci di stimolazione dei pozzi, che penetra non solo nelle formazioni a bassa permeabilità, ma anche nei serbatoi di media e alta permeabilità. Il massimo effetto della fratturazione idraulica può essere ottenuto introducendo un approccio integrato alla progettazione della fratturazione idraulica come elemento del sistema di sviluppo, tenendo conto di vari fattori, come la conduttività del giacimento, il sistema di posizionamento dei pozzi, il potenziale energetico del giacimento, la meccanica della frattura, caratteristiche del fluido di fratturazione e del proppante, vincoli tecnologici ed economici. ...

Nonostante le previsioni secondo cui nel prossimo futuro l'industria dei combustibili rimarrà senza lavoro, gli esperti prevedono che minerali come petrolio e gas avranno una rilevanza a lungo termine e non ancora un declino imminente. Tuttavia, si verificherà sicuramente un cambiamento di paradigma nel complesso energetico: ad esempio, si presume che il carburante blu (noto anche come gas naturale) diventerà molte volte più richiesto tra la popolazione rispetto all'oro nero (petrolio), che attualmente ha un significativo impatto sull'economia mondiale.

Eppure ora i tassi di estrazione sia dell'uno che dell'altro del fossile rimangono elevati, il che significa che le persone impiegate in questo segmento cercheranno di fare tutto il possibile per trovare e ottenere le loro riserve massime. Le nuove tecnologie li aiuteranno in questo.

Esplorazione e perforazione: metodi moderni

Prima di iniziare il processo di estrazione, il petrolio o il gas devono essere trovati nelle viscere della terra. Le aziende devono lavorare in un ambiente di domanda sempre crescente per queste risorse, quindi, secondo le previsioni, il picco della loro rilevanza sarà nel 2023. Ecco perché le organizzazioni minerarie stanno adottando metodi avanzati che contribuiranno a garantire un'adeguata fornitura di risorse preziose agli abitanti della terra, oltre a rendere il loro sviluppo il più sicuro, efficiente e rispettoso dell'ambiente possibile.

L'esplorazione sismica è lo studio delle principali caratteristiche delle rocce al fine di identificare che tipo di roccia si trova in un dato luogo e quanto è profonda dalla superficie. I principali punti di riferimento qui sono i modelli osservati nella crosta terrestre durante la creazione artificiale di onde elastiche. Queste fluttuazioni periodiche sono causate da:

• esplosioni di cariche di TNT in depressioni poco profonde di 10 o 20 metri;
• esposizione alle vibrazioni regolarmente rinnovata e prolungata (ad esempio, utilizzando macchine speciali).

Oggi l'esplorazione sismica ha raggiunto un livello qualitativamente nuovo, perché ottenere informazioni importanti dal punto di vista della geologia ingegneristica (volumi, età, stato di un minerale, ecc.) è ora possibile in 3 dimensioni grazie alla ricezione ad alta tecnologia dispositivi. A differenza del metodo 2D, dove i dispositivi sono posizionati in linea retta rispetto alla sorgente, qui l'attrezzatura è posizionata lungo tutto il perimetro dell'area di rilievo prospettico. Ciò consente di identificare un valore complesso nel contesto della successiva estrazione, poiché computer potenti non visualizzano affatto informazioni insufficienti, ma modelli volumetrici visivi di strati sotterranei con dati completi.

A volte l'efficienza e l'economia del metodo vengono aumentate ancora di più seguendo un campo promettente nel tempo (metodo 4D). L'analisi delle caratteristiche in continua evoluzione può aiutare i lavoratori non solo a ridurre i costi associati alla perforazione, ma anche a ridurre al minimo il numero di fori asciutti (quelli che si sono rivelati improduttivi e non hanno fornito un flusso industriale di risorse preziose).

Monossido di carbonio, sabbia, fratturazione idraulica: una combinazione sicura

La successiva nuova tecnologia per la produzione di petrolio e gas iniziò ad essere utilizzata per la prima volta nel 1947, ma continua a essere considerata innovativa e altamente efficiente in termini di volume di rocce estratte da formazioni sotterranee. Il metodo si basa sulla fratturazione idraulica, un processo durante il quale una miscela di sostanze (acqua, sabbia e sostanze chimiche) sotto pressione viene immessa in un pozzo perforato. Come risultato di un tale impatto, si verifica l'intasamento del foro, la formazione e l'espansione di crepe, a causa delle quali l'afflusso di minerali diventa più intenso e il lavoro con esso diventa più facile.

Vari materiali possono essere utilizzati come una sorta di "riempitivo" per la fratturazione idraulica. Se parliamo del fluido di lavoro, qui vengono utilizzate solitamente soluzioni di acido cloridrico o soluzioni con polimeri ad alto peso molecolare e, in alcuni casi, il petrolio greggio stesso. Il proppant, di regola, è sabbia di quarzo o qualche tipo di proppant con granuli fino a 1,5 mm.

Uno degli indicatori più produttivi è dimostrato dal monossido di carbonio misto a sabbia iniettato nel pozzo utilizzando la tecnologia della fratturazione idraulica. Successivamente, evapora, a causa della quale rimane solo la sabbia nello strato, incapace di avere alcun effetto distruttivo sul suolo. Quindi questo metodo consente non solo di rendere molto più intensivo lo sviluppo del campo, ma anche di proteggere l'ambiente, le rocce e le acque sotterranee dall'accumulo di rifiuti pericolosi.

In lingua russa, la frase è migrata dall'inglese, dove "tubi a spirale" si traduce letteralmente come "colonna di tubi flessibili". Al momento, l'attrezzatura realizzata con questa tecnologia è considerata la più innovativa tra le altre. Fondamentale nuovo qui è il rifiuto delle tradizionali perforatrici prefabbricate a favore di tubi flessibili continui (senza maniche). Questo metodo consente all'industria petrolifera e del gas di:

• diventare sempre meno dipendenti dai costi;
• ridurre la quantità di rifiuti;
• ridurre il tempo di funzionamento di 3-4 volte rispetto all'esecuzione del lavoro nel modo consueto!

Il tubo a spirale è indissolubilmente legato all'industria metallurgica, perché prima richiede la produzione di meccanismi flessibili di classe leggera, media o pesante, quindi - il corretto assemblaggio da parte dei progettisti e, alla fine, l'installazione di software per la manutenzione dell'hardware complesso e competente trasformazione delle informazioni ricevute. Il principale svantaggio della tecnologia è la sua mancanza di capacità di rotazione, motivo per cui le società di produzione preferiscono ancora perforare i pozzi principali utilizzando impianti di perforazione tradizionali. Solo allora collegano le apparecchiature per tubi a spirale allo sviluppo del campo, che possono includere non solo tubi metallici flessibili, ma anche utensili da taglio, pompe, apparecchiature per il riscaldamento di liquidi, ugelli vari e molto altro.

Questa nuova tecnologia nell'industria petrolifera e del gas, chiamata "Misurazione durante la perforazione", è di nuovo indissolubilmente legata all'hardware metodologico e matematico e all'informatica. Il punto è che per prevenire errori, incidenti e situazioni di emergenza, i dipendenti devono monitorare costantemente gli indicatori chiave del processo e, in particolare, la posizione dell'asse del pozzo nello spazio. Per questo, è stata persino sviluppata una categoria speciale che considera la misurazione degli angoli - inclinometria, all'interno della quale avviene lo sviluppo di vari sistemi di controllo telemetrico. Alcuni dei loro sensori si trovano sottoterra, mentre altri sono sopra la superficie. La comunicazione tra di loro avviene attraverso i seguenti canali:

• idraulico;
• acustico;
• elettromagnetico;
• elettricamente conduttivo e molti altri.

Oggi, la funzionalità di queste installazioni automatizzate si espande quasi ogni giorno. Ad esempio, i meccanismi più avanzati, detti "modulari", consentono non solo di controllare le principali caratteristiche tecnologiche e di navigazione, ma anche di effettuare indagini e ricerche geofisiche parziali;

• vibrometria;
• resistenza delle rocce;
• radiazioni gamma naturali provenienti da minerali estratti, ecc.

Altre direzioni: trasporto e stoccaggio

Altrettanto importante è il trasporto di petrolio e gas e il loro ulteriore sfruttamento. Quindi, oggi tutte le organizzazioni minerarie sono passate alla tecnologia dell'utilizzo di contenitori cisterna universali secondo lo standard ISO, che non inquinano l'atmosfera a causa dell'assenza dei minimi fori e crepe, anche alle articolazioni. Tuttavia, alcune aziende hanno deciso di andare ancora oltre e trasformarle... In repository indipendenti a lungo termine per risorse preziose! In primo luogo, aiuta davvero a evitare incidenti, perché semplicemente non è necessario eseguire diverse operazioni di scarico e carico. Il consumatore stipula un contratto di vendita e riceve carburante blu o oro nero tutto nello stesso container sia utilizzando un servizio logistico del cliente, sia trasportando autonomamente il carico. Questo metodo consente di risparmiare in modo significativo sugli investimenti di capitale, perché non richiede né attrezzature di pompaggio per il pompaggio né l'interazione con basi intermedie di petrolio e gas. Il minerale viene effettivamente consegnato nelle mani del cliente direttamente dall'impianto minerario.

Uno dei metodi attualmente attivamente sviluppati per immagazzinare petrolio e gas è anche collocarli in serbatoi sotterranei di rocce disperse dal permafrost. Non influiscono sulla qualità dei prodotti stoccati anche dopo un contatto prolungato e soddisfano i requisiti di stabilità stabile. Il futuro "contenitore" viene scongelato, dopo di che viene ripulito dalla miscela acqua-terreno, riempito e quindi sigillato, per così dire.

Lascia che sia necessario monitorare costantemente un tale repository, tk. teoricamente qui possono comparire da un momento all'altro segni di deformazione degli strati circostanti o un abbassamento della temperatura con successivo disgelo del ghiaccio, eppure questa è la soluzione ottimale per la conservazione a lungo termine delle risorse. A differenza dei contenitori in acciaio fuori terra, le masse di permafrost sotterranee sono estremamente pulite dal punto di vista ambientale e praticamente non esplosive, perché regolate dalle condizioni naturali.

Recentemente, la fratturazione idraulica (fratturazione idraulica) è stata sempre più utilizzata nella produzione di petrolio. La fratturazione idraulica è uno dei metodi più efficaci per influenzare la zona di fondo dei pozzi. Il primissimo esperimento di fratturazione idraulica nella regione di Kogalym è stato effettuato nel 1989 nel campo di Povkhovskoye. È passato molto tempo da quel momento, sono state introdotte varie tecnologie frattura idraulica, e questo processo è diventato parte integrante del lavoro di tutti i campi dell'impresa. Se prima il compito principale della fratturazione idraulica era quello di ripristinare la naturale produttività del giacimento, deteriorato nel processo di perforazione e di esercizio dei pozzi, ora la priorità è aumentare il recupero di petrolio nei giacimenti che sono in una fase avanzata di sviluppo, sia coinvolgendo zone e intervalli debolmente drenati in oggetti con un alto grado di sviluppo sviluppo di riserve e coinvolgimento nello sviluppo di oggetti a bassa permeabilità e altamente segmentati. Le due più importanti aree di sviluppo della produzione petrolifera negli ultimi 15 anni sono proprio la fratturazione idraulica e la perforazione di pozzi orizzontali. Questa combinazione ha un potenziale molto alto. I pozzi orizzontali possono essere perforati perpendicolarmente o lungo l'azimut di propagazione della frattura. Praticamente nessun'altra tecnologia nell'industria petrolifera e del gas offre un ritorno economico così elevato. Ne erano convinti i dipendenti del campo Tevlinsko-Russkinskoye, dopo aver testato il metodo di fratturazione idraulica a intervalli su ben 1744G. Yuri Miklin, ingegnere capo del dipartimento di recupero olio avanzato, ci ha raccontato l'esperienza di successo.

In un'epoca di alti prezzi dell'energia, le aziende produttrici si sforzano di ottenere il massimo dai loro asset estraendo tanto idrocarburi quanto economicamente giustificato, - afferma Yuri, - a questo scopo, sono spesso coinvolti lunghi intervalli di giacimento nello sviluppo attraverso pozzi orizzontali . I risultati della fratturazione idraulica convenzionale in tali pozzi possono essere insoddisfacenti per ragioni economiche e tecnologiche. Metodo di intervallo o, come si suol dire, multi-intervallo Frattura idraulica, è in grado di fornire uno sviluppo più efficiente delle riserve di petrolio aumentando l'area di contatto della frattura con la formazione e creando percorsi altamente conduttivi per il movimento dell'olio. Le proprietà deteriorate dei giacimenti delle formazioni costringono le aziende produttrici a cercare sempre più nuove vie economicamente redditizie per costruire un pozzo per un'ulteriore stimolazione delle formazioni di interesse utilizzando gli ultimi progressi della scienza e della tecnologia. Rendendosi conto di ciò, le aziende si stanno sforzando di ridurre i tempi e, di conseguenza, i costi dei viaggi aggiuntivi e il lavoro delle squadre di lavoro del pozzo utilizzando attrezzature speciali, che diventano parte integrante del pozzo.

Una delle vie d'uscita è il completamento del pozzo con un'estremità orizzontale con un rivestimento con valvole di circolazione sull'assieme, che servono per iniettare una miscela di fluido con proppanite. Questo gruppo include packer gonfiabili progettati per ancorare e stabilizzare il liner in un foro aperto aperto.

Processi frattura idraulica la formazione consiste nella creazione di crepe artificiali e nell'espansione delle crepe esistenti nelle rocce della zona del pozzo sotto l'influenza dell'aumento delle pressioni del fluido iniettato nel pozzo. Tutto questo sistema di fratture collega il pozzo con le parti produttive della formazione lontane dal foro di fondo. Per evitare che le fessure si chiudano, in esse viene introdotta della sabbia grossolana, aggiunta al fluido iniettato nel pozzo. La lunghezza delle fessure può raggiungere diverse decine di metri.

Qui va tenuto presente che la distanza tra le posizioni delle valvole di circolazione e, di conseguenza, le posizioni di inizio della frattura nel pozzo orizzontale influenzeranno la produttività di ciascuna sezione, - osserva Yuri, - cioè, è necessario scegliere la distanza ottimale tra le fratture, in base alla geometria delle fratture proiettate. Dobbiamo proteggerci il più possibile dalle fratture intersecanti nel serbatoio, che possono causare complicazioni durante la fratturazione idraulica. Idealmente, la massima velocità di produzione è possibile quando la distanza tra le fratture è uguale al raggio di drenaggio. Questa condizione è impraticabile, vista la progettazione di ben 1744G, per cui la posizione delle fratture doveva essere scelta con la maggiore distanza possibile l'una dall'altra.

Tenendo conto dell'allettamento inclinato dei serbatoi, i pozzi orizzontali sono il modo migliore per aumentare l'area di contatto con il serbatoio. Svolgimento Frattura idraulica utilizzando la tecnologia "Zone Select" è il seguente: primo, frattura idraulica l'intervallo più lontano attraverso una disposizione in cui la valvola di circolazione è già aperta. Successivamente, una palla viene lanciata dalla superficie nella stringa di tubi (tubazione) insieme al fluido di spostamento, che, raggiungendo il fondo del pozzo, prima apre la seconda valvola di circolazione per elaborare la sezione successiva, quindi si trova in uno speciale sede, tagliando l'intervallo trattato. A due intervalli di lavorazione viene utilizzata una sfera. In proporzione all'aumento del numero di intervalli di lavorazione, aumenta anche il numero di palline. Inoltre, ogni pallina successiva deve essere di diametro maggiore della precedente. Le palline sono in alluminio e questo è importante. Dopo aver stimolato il numero richiesto di intervalli e iniettato la quantità calcolata di una miscela di fluido e sabbia, la flotta di fratturazione idraulica lascia il pozzo. Al pozzo è assegnata una flotta di tubi a spirale (coiled tubing), che esegue il lavaggio, la fresatura delle sfere e lo sviluppo del pozzo con determinazione del profilo di afflusso e delle capacità produttive del pozzo. Lo sviluppo viene effettuato con azoto: questa è la direzione più promettente per ridurre la pressione sul fondo del pozzo. Al TPP Kogalymneftegaz, questa tecnologia è stata utilizzata per trattare due intervalli del pozzo 1744G del campo Tevlinsko-Russkinskoye. Rispetto ai pozzi orizzontali e direzionali adiacenti dopo la fratturazione idraulica con tecnologia standard, questo pozzo ha ottenuto indicatori tecnologici più elevati. Il tasso di produzione iniziale di petrolio a ben 1744G era di circa 140 tonnellate al giorno.

Infine, vorrei sottolineare che è l'applicazione su larga scala di Frattura idraulica consente di fermare il calo della produzione di petrolio nei campi di TPP "Kogalymneftegaz" e aumenta la produzione di riserve da giacimenti a media e bassa produttività. I vantaggi della fratturazione idraulica a intervalli nei pozzi orizzontali utilizzando la tecnologia Zone Select non sono solo un aumento dell'area di contatto effettiva della formazione con il pozzo che possiede. Ciò indica che i pozzi orizzontali che utilizzano la fratturazione a intervalli sono più efficienti ed economicamente redditizi.