Журнал «Вокруг Света» №12 за 2006 год
Шрифт:
Вопросы происхождения
Едва ли в геологии найдется другая проблема, которая вызывала бы столь продолжительные дискуссии, как проблема происхождения нефти и других природных горючих ископаемых. Образовались ли они из остатков животных и растений или в результате синтеза неорганических соединений? Первая точка зрения наиболее широко представлена в научных кругах, вторая — все еще числится в аутсайдерах, но за более чем столетнюю историю накопила много фактов, которые необъяснимы органической концепцией. Дмитрий Менделеев был первым, кто предложил схему образования нефти из глубинных флюидов, проникающих в земную кору из мантии. В дальнейшем Николай Кудрявцев, Николай Бескровный и другие геологи развили эти представления и показали, что глубинным разломам действительно сопутствует поток газообразных углеводородов, а приуроченность крупнейших месторождений нефти и газа к рифтам не случайна. В зонах крупных разломов вполне может идти абиогенный синтез горючих ископаемых, этому способствуют активность природных катализаторов, высокая температура глубинного флюида и присутствие в его составе
Марк Верба, «Севморгео»
Прогнозы и перспективы
Оценки количества ископаемого топлива различаются порой на порядки. Их величина зависит от того, что именно учитывают: прогнозные запасы сырья, разведанные, доказанные, геологические или извлекаемые. Включают ли в расчет объем месторождения второй и третьей очереди, то есть те, что будет выгодно разрабатывать в будущем (как, например, глубоко залегающие битуминозные пески Канады ). Важно также, до какой глубины залежи считаются рентабельными. Лет 50 назад запасы углеводородов на континентальном шельфе считали таковыми — до глубины несколько десятков метров, теперь — первых километров. Специалисты, однако, предупреждают, что даже величина открытых и доказанных запасов может измениться по мере накопления данных почти на 20%, а прогнозные оценки еще более неточны. Как подсчитано British Petroleum, доказанные запасы нефти на конец 2005 года в мире составляли 163,8 млрд. т, газа — 179,8 трлн. м3.
Это количество, безусловно, будет уточняться, так как шельфы морей и территории некоторых стран еще плохо изучены. Следует также учесть, что подобные оценки не включают в себя запасы глубоководных зон океана и Антарктиды. Этот континент совершенно не исследован в отношении полезных ископаемых, всякая разведывательная деятельность там запрещена международными соглашениями, и сейчас не представляется возможным сказать что-либо достоверное о его запасах.
К 1980 году геологи обнаружили порядка 600 осадочных бассейнов на Земле, перспективных в отношении нефти и газа. Из них 400 уже освоены, а около 200 — пока нет. Замечено, что основные мировые запасы сосредоточены всего в нескольких бассейнах, таких как Персидский и Мексиканский заливы, Западная Сибирь , на сотни же остальных приходится около 10% запасов. Так что среди двух сотен неизученных бассейнов ожидали найти максимум 10 супергигантских залежей, но, похоже, их не более 4—5.
Относительно суши, изученной в большей степени, крупные открытия и не предполагались. Эксперты прочили их там, где раньше еще не искали — на континентальном шельфе. Что, собственно, и произошло в конце 1980-х — начале 1990-х. В настоящее время на шельфе добывают более 34% нефти и 25% газа. Это вовсе не значит, что специалисты там все изучили — по большому счету, за морские поиски только принимаются. Перспективы недр шельфа как вместилища ископаемого топлива действительно высоки. Геологические запасы нефти (до глубины 305 м) составляют 280 млрд. тонн, газа — 140 трлн. м3. Впечатляют и открытия в конце прошлого века гигантских нефтяных и газовых месторождений у берегов Анголы, Нигерии, на Каспии, в арктических морях.
Но работы на шельфе, глубоко под водой, очень дороги, технически сложны и рискованны. В запасе есть другие варианты, например активнее исследовать горизонты глубокого залегания на суше. Большая часть посчитанных запасов нефти лежит до глубины 3 км, ниже месторождения находят редко, еще реже на глубинах 5—7 км (там чаще находят газ). В северо-западной части полуострова Флорида изученность месторождения такова, что из одной скважины с глубины 4,7 км получают 234,5 т нефти и 60 000 м3 газа в сутки. Из недавних открытий — обнаруженные в августе 2006 года промышленные запасы нефти на глубине 8,5 км в Мексиканском заливе (под 2-километровой толщей воды). В России глубинные поиски нефти пока происходят в рамках научного бурения. Так, сверхглубокая Тюменская скважина в Западной Сибири — 7,5 км — вскрыла перспективные пласты палеозойского возраста, хотя промышленных запасов нефти или газа там не оказалось.
Еще один источник нефти — остатки в пласте. В недрах нефть находится под давлением (например, при глубине 2 км ее давление в коллекторе достигает 20 МПа), поэтому при вскрытии скважины она начинает стремиться вверх (фонтанировать, как говорят нефтяники) и первое время извлекается без труда. Затем давление в пласте падает, нефть перестает подниматься кверху, и ее приходится вытеснять, закачивая в коллектор воду, или выкачивать мощными насосами. Чем ниже давление, тем более сложные и дорогостоящие технологии приходится использовать (гидроакустические, физико-химические и даже бактериальные), чтобы заставить породу «отдать» нефть. Добирать остатки очень дорого, а иногда технически невозможно. Полностью же выбрать всю нефть, особенно если она вязкая, из пород нельзя, в месторождении ее может оставаться еще много. Весьма редко, на отдельных месторождениях, разрабатываемых новейшими способами, доля извлеченной нефти достигает 35— 40%, обычно это — 18—25%.
«Глубинный» или «остаточный» способы не дешевле морского. И большой вопрос, как лучше распорядиться деньгами — вложить их в морской проект, где разведочная скважина обойдется в 15 миллионов долларов, или зарыть в землю. Для каждого региона решение принимается индивидуально. К примеру, на Аляске, где создана хорошая нефтедобывающая инфраструктура, бросать которую, конечно, неразумно, идут путем извлечения остатков, хотят выжать недра до последней капли.
На месторождении Лунское в Охотском море установлена первая газодобывающая платформа в России — «Лун-А». Ее производительность составит 51 млн. м3 природного газа в сутки
Первая в России
В северных морях обычно используют стационарные платформы на гравитационном основании, крепко стоящие на дне благодаря своей огромной массе. Основание, то есть подводная часть платформы, похоже на гигантский перевернутый стол с четырьмя ножками. «Ножки» делают внутри полыми, чтобы хранить там добытое сырье, технологическое оборудование. Пустоты облегчают конструкцию, и ее можно буксировать по морю из доков к месту назначения, а там затапливать. Верхнюю, стальную, часть платформы, несущую на себе добывающее оборудование, собирают отдельно и устанавливают сверху на основание уже в море. Идею, ставшую стандартом в морском нефтегазовом промысле, внедрили в 1970-х годах в Норвегии, а самая большая платформа этого типа «Тролл-А» — высотой 472 м и весом 656 000 тонн (вместе с основанием) — работает с 1996 года в Северном море. Для эксплуатации газового месторождения Лунское в Охотском море компанией «Сахалин Энерджи» решено было построить платформу, подобную норвежским, — вообще первую газодобывающую платформу в России. Необычность сооружения не только в циклопических размерах, но и в конструкции, которая рассчитана на тяжелые ледовые условия и высокую сейсмичность региона (у берегов Сахалина бывают землетрясения магнитудой до 8 баллов, а море замерзает). Железобетонное основание платформы «Лун-А» высотой 69,5 метра и весом 103 000 тонны построили в порту Восточный в бухте Врангеля. Летом 2005 года основание отбуксировали на расстояние 1 500 км от места создания и затопили на глубине 48 метров — прямо над месторождением. Благодаря большой массе оно не требует специального крепления ко дну и способно выдержать сильные штормы и напор льдов. Верхние строения (палубу) «Лун-А» конструировала компания Samsung на судоверфи острова Кодже в Южной Корее.
Затопление железобетонного основания платформы летом прошлого года в 15 км от Сахалина на глубину 48 м. В июле 2006 года на него установили палубу. «Лун-А» будет неподвижно стоять на дне, удерживаемая собственной тяжестью. Такая конструкция позволит вести добычу сырья круглый год, не опасаясь напора льдов и штормов
Сердце платформы, ради которого ее, собственно, и строят, представляет собой буровую установку. Ее высота — 45 метров. Современные технологии позволяют бурить целый куст скважин, не передвигая саму платформу с места на место, а только модуль буровой. По рельсам буровая установка скользит от скважины к скважине, которые могут находиться на расстоянии трех метров друг от друга. Всего здесь пробурят 27 скважин. Они проникнут в недра и охватят месторождение с разных сторон, как корни гигантского растения. Шестиуровневая палуба вмещает в себя необходимое технологическое оборудование, жилые и рабочие помещения, вертолетную площадку. В мае 2006 года палубу массой 22 000 тонн на погрузочной раме скатили на баржу, специально построенную для этого случая в Китае. При погрузке, чтобы баржа с палубой не затонули от резкого смещения центра тяжести, равновесие поддерживали накачкой воды по системе труб внутри баржи. Путь к месту стоянки платформы — почти 3 000 км — занял около двух недель. Баржа остановилась между торчащими из воды железобетонными опорами, и на них опустили стальные строения платформы. При этом требовалась большая точность, потому что стыковка двух частей происходила по четырем точкам: там, где смонтированы сейсмоизоляторы — устройства, которые гасят колебания конструкции, вызванные подземными толчками. Это большие стальные полусферы, которые свободно «ходят» в своих гнездах, не давая верхним строениям платформы сильно раскачиваться. Производственный цикл «Лун-А» разработан с учетом стандарта «нулевого сброса»: с платформы в море ничего не должно попадать — ни химические реагенты, ни добытое сырье, ни бытовые отходы.
Пионеры шельфа
В пору, когда основными орудиями нефтедобытчиков были веревка и ведро, немногие смельчаки в стремлении не упустить прибыль отваживались вступать на чуждую и опасную территорию — в море, совершенно справедливо полагая, что нефтесодержащий пласт не обрывается на берегу, но продолжается под водой. Установить, кто первым взялся за морскую добычу нефти, непросто. Российские историки указывают, что уже в 1824 году на Апшеронском полуострове недалеко от Баку, в нескольких десятках метров от берега, промышленники устраивали колодцы и черпали оттуда нефть. Американцы же считают первопроходцами шельфа своих соотечественников. Согласно документальным свидетельствам, некий мистер Уильямс, нефтяник из Калифорнии, в 1896 году построил насыпь в 400 метрах от берега и пробурил с нее скважину. Самые простые решения — бурение с насыпей и наклонных скважин с берега — не позволяли уйти дальше. Открытое море опасно. Сильные ветры и высокие волны грозили уничтожить буровые установки, да и тащить их по воде особенно было не на чем. Так или иначе, но попытки освоить шельф на протяжении XIX столетия предпринимали единицы, никто специально бурить морское дно в поисках ископаемого топлива не желал: нефти хватало и на суше.