Фокус номера: технологии
Космические технологии на службе нефтяников
Амина ДжалиловаТак совпало, что именно сейчас Казахстан активно осваивает космос и всерьез взялся за поиски новых месторождений, залегающих на большой глубине. Что объединяет эти две сферы? Как оказалось, космические технологии уже давно используются нефтегазовыми компаниями как для геологоразведки, так и для мониторинга состояния нефтепроводов и многих других задач. Президент АО «Национальный центр космических исследований и технологий» Жумабек Жантаев рассказал в интервью Petroleumне только о том, что может предложить космос нефтяной отрасли, но и о проделанной работе на Карачаганаке и Тенгизе.
–Расскажите, пожалуйста, о наземно-космическом геодинамическом и геофизическом мониторинге земной коры Казахстана. Что это такое? И действительно ли можно искать залежи полезных ископаемых из космоса?
– Опыт работы с космическими изображениями позволяет утверждать, что их применение в геологии может быть весьма успешным. Основная тенденция поисковых работ с помощью данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) заключается в составлении обзорных схем и карт. На них могут быть выявлены и оконтурены структурообразующие элементы, с которыми могут быть связаны оруденения или залежи углеводородов. Это могут быть разрывы, кольцевые структуры, тектонические структуры различного порядка, в том числе локальные структуры (складки и соляные купола, представляющие интерес с точки зрения нефтеперспективности). Анализ соотношения структурных форм даёт возможность прогнозирования полезных ископаемых по косвенным признакам.
Прямыепоиски полезных ископаемых стали возможными, благодаря применению многозональной съёмки. Изменение яркости геологических объектов в различных узких зонах спектра может быть результатом скопления определённых химических элементов. Их аномальное присутствие может служить прямым или косвенным указанием на возможное наличие месторождения полезных ископаемых. Анализируя соотношениия яркости геологических структур в различных зонах спектра, можно опознать известные месторождения и выявить новые перспективные участки, аналогичные известным. На этом принципе создаются каталоги яркости излучений определённых типов горных пород или их сочетаний, которые и используются при решении вопроса о наличии или отсутствии объекта поиска.
Космоснимки позволяют увидеть структуры, с которыми связаны известные месторождения углеводородов. И на этом основании установить и уточнить границы нефтегазоносных бассейнов, изучить закономерности их локализации, дать прогнозную оценку нефтегазоносности и определить направление первоочередных поисковых работ. Таким образом, космическая геология становится неотъемлемым звеном в процессе поисков месторождений, существенно снижая стоимость наземных работ.
Выгоды от применения космических методов очевидны. Во-первых, они в десятки раз дешевле наземных. Во-вторых, позволяют охватить большие территории. И, в-третьих, они существенно сужают ареал поиска традиционными методами.
–Как космические исследования могут на практике помочь геологам? Вы сотрудничаете с исследовательскими институтами, добывающими компаниями? Каковы результаты совместной работы?
–Помимо поисков месторждений, космические исследования методом радарной спутниковой съемки (РСА интерферометрии) могут помочь всем недропользователям провести площадное полномасштабное геодинамическое районирование территории, на которой ведётся добыча углеводородного сырья. Цель такого районирования – выявить участки аномального техногенного воздействия на залежь, проявляющегося в просадках земной поверхности – как следствия откачки углеводородов. Результат таких исследований представляется в виде карт вертикальных смещений за исследуемый период времени или скорости вертикальных смещений в мм/год, позволяющих давать прогнозные оценки развития деформационных процессов в земной коре. Тем самым, в случае принятия превентивных мер по обеспечению экологической и геодинамической безопасности, своевременно могут быть скорректированы планы добычи полезных ископаемых и даже предотвращены необратимые последствия.
Современные возможности РСА интерферометрии также могут быть эффективно использованы для решения задач, связанных с разведкой и разработкой месторождений нефти и газа не только на региональном и поисковом этапах, но и на этапах разведки и эксплуатации.
На этапах разведки и эксплуатации РСА интерферометрия может быть применима для:
- оценки герметичности тектонически-экранированных ловушек углеводородов и подземных газовых хранилищ;
- типизации разломов, осложняющих месторождения нефти и газа: на каналы (активные в настоящее время системы трещиноватости в зоне растяжения) и экраны (закрытые и залеченные системы разрывов, находящиеся в состоянии сжатия);
- прогнозирования системы трещиноватости в карбонатных коллекторах, характеризующихся повышенными фильтрационно-емкостными свойствами;
- оценки современной подвижности блоков и разрывных нарушений с целью проектирования системы разработки месторождений нефти и газа, так как активные разрывы могут способствовать быстрому заводнению залежей. Особенно эффективна оценка скорости роста соляных куполов, которая составляет примерно несколько сантиметров в год;
- оценки горизонтальных и вертикальных смещений вдоль разломов, выявляемых в пределах месторождений с целью определения возможных утечек углеводородов и межпластовых перетоков, которые влияют на локальное падение давления и уменьшение дебита скважин.
Все задачи должны решаться комплексно, с привлечением геолого-геофизических данных и космотопокарт, использованных на предыдущих этапах работ.
Компания «ЭкоГеоМунайГаз», выполняющая мониторинговые наблюдения на месторождении Карачаганак, заключила в этом году договор с Институтом ионосферы АО «НЦКИТ» на выполнение геодинамического мониторинга с использованием данных радарной спутниковой съёмки. Результаты будут в 2016 году. В настоящее время идёт съёмка территории месторождения группировкой спутников CosmoSkyMed(Италия).
–На шельфе Каспия строятся объекты стоимостью в миллионы долларов, бурятся скважины, работают люди. Между тем, этот район сейсмически активен. Можно ли прогнозировать землетрясения, отслеживать активность земной коры на шельфе? Какая работа ведется в этом направлении?
– Шельф Каспийского моря не относится к зонам высокой сейсмческой активности. Поэтому здесь речь, скорее, может идти о наведённой сейсмичности. Понятие наведённой сейсмичности вошло в обиход, главным образом, как результат антропогенной деятельности человека. Поэтому геоэкологический прогноз и контроль за состоянием окружающей среды являются сегодня приоритетными для любых сфер человеческой деятельности. В особенности это относится к объектам нефтегазового комплекса, начиная от разведки и организации добычи и до транспортировки и переработки сырья. Практически на всех этапах выделенного производственного цикла могут возникнуть ситуации, нарушающие экологическое равновесие в природе, вплоть до катастроф или бедствий. Ярким примером является авария на нефтедобывающей платформе в Мексиканском заливе, произошедшая 20 апреля 2010 года. Ее последствия сейчас изучаются и, возможно, могут стать необратимыми для целого ряда биологических и природных систем.
Аналогичная ситуация может сложиться на месторождениях в казахстанском секторе Каспийского моря, в частности, на Кашагане.
Очевидно, что для предотвращения возможных аварий и выбросов нефти необходимо принять адекватные меры, в число которых входит «геодинамическое сопровождение», выражающееся в проведении мониторинговых наблюдений за ходом деформационных процессов как на земной поверхности, так и на поверхности дна моря.
Не менее важным, а порой и определяющим геодинамическим фактором на объектах нефтегазоразработок является наведенная сейсмичность. Макропроявления сейсмичности в виде техногенных и индуцированных землетрясений относительно редки, но их разрушающее влияние, а также вызываемый социально-экономический и экологический ущерб, очень велики. Анализ данных, проведенный Н.Н. Мельниковым и др. (2009) показал, что землетрясения, индуцированные добычей нефти и газа, с магнитудой от 3 до 7 и выше баллов происходят как на газовых, так и на нефтяных месторождениях и могут приводить к катастрофическим разрушениям. Примерами могут служить Газлийское месторождение (Узбекистан), Нефтегорское (Россия), Лак (Франция) и др. (Адушкин, Турунтаев, 2005).
Таким образом, определяющим фактором, приводящим к разрушительным последствиям, является недооценка влияния геомеханических процессов. Именно недооценка влияния геомеханических процессов приводит к формированию условий возникновения необратимых геодинамических явлений, разрушающих скважины, трубопроводы и добывающие устройства и сооружения.
Таким образом, добыча в условиях шельфа Каспийского моря требует высочайшей степени контроля с целью полного исключения или минимизации геодинамического риска.
–Первый вице-министр энергетики Узакбай Карабалин заявил, что сейчас силы и средства будут направлены на геологоразведку, которая долгие годы практически не развивалась. Причем искать нефть теперь уже нужно на большой глубине. Разумеется, бизнес нуждается в инновациях, дабы сделать процесс разведки менее дорогостоящим. Как «Казкосмос» может помочь нефтяникам в этом деле?
– Действительно, месторождения, находящиеся на малых глубинах, в основном, разведаны, а поиск новых, в том числе глубинных, традиционными методиками требует больших затрат и времени, и средств. Можно привести следующие цифры. Среднемировая стоимость традиционными методами на поисковом этапе составляет от 3 тыс. до 5 тыс. долларов/км2. На разведочном этапе при выборе места под бурение сейсмическим методом 3D затраты составляют не менее 10 тыс. долларов/км2. Выполнение этих работ растягивается на годы, и поэтому применение традиционных методов оказывается выгодным только в условиях разведки крупных и средних антиклинальных нефтегазоносных структур, залегающих на небольших глубинах. Так как в последнее время наблюдается переход к поиску и освоению неантиклинальных, нестандартных, маломощных, в том числе залегающих на больших глубинах, залежей углеводородного сырья, традиционные подходы часто неэффективны, нередко дают сбои и приводят к неоправданным затратам.