Взять от скважин всё
Петербургский профессор Анатолий Молчанов разработал технологию, которая позволяет значительно повысить отдачу нефтяных пластов
Нефть в российских месторождениях скоро закончится – статьи на эту тему регулярно появляются в отечественной прессе. Специалисты утверждают: на самом деле 70 процентов отечественной нефти все еще остается в недрах Земли, и проблема в другом – на старых месторождениях сейчас извлекается только одна треть нефти, находящейся в пласте. Но как повысить КПД нефтяных скважин?
Многие месторождения Урало-Поволжья и Западной Сибири из-за длительной эксплуатации истощились. Большинство скважин, введенных в разработку в 1960–1970-х годах, нещадно эксплуатировались в последние два десятилетия – оптимальный режим добычи не соблюдался. В результате в хороших коллекторах процент добычи составляет не более 35–45 процентов, а в сложных карбонатных коллекторах, где условия добычи сложнее, извлекается не больше четверти.
Ученые и нефтяники стараются повысить отдачу скважин, используя метод гидроразрыва пласта. Суть его в том, что в скважину нагнетаются под высоким давлением огромные объемы воды, чтобы создать дополнительные трещины (каналы) в пласте для облегчения продвижения к скважине нефти. Но эта технология не всегда дает нужный эффект и даже если срабатывает, эксплуатировать скважину долго нельзя – через несколько месяцев она обводняется и становится непригодной для дальнейшей рентабельной работы.
По оценкам аналитиков, Россия снизила объемы нефтедобычи из-за истощения месторождений и не имеет шанса их увеличить. Но оказалось, что такая возможность есть – благодаря методу Молчанова.
Профессор Горного университета Анатолий Молчанов начал искать оптимальную технологию нефтедобычи более тридцати лет назад, когда работал директором научно-исследовательского института в Башкирии. Занимаясь исследованиями, связанными с созданием аппаратуры для контроля траектории при проводке наклонных и горизонтальных скважин, ученый с коллективом сотрудников разрабатывал новые методы интенсификации добычи нефти.
– Тогда разработка нефтяных месторождений горизонтальными скважинами, которую мы применили, была инновацией, – вспоминает Анатолий Александрович. – Ее преимущество в том, что контакт скважины с пластом становится более протяженным, и это дает возможность извлекать больше нефти.
На следующем этапе ученый поставил новую задачу – создать технологию, позволяющую извлекать из скважины максимум нефти. Для этого он решил обратиться к нелинейной физике и эффекту резонанса, который сегодня используется в разных областях науки. Работая в Башкирии, Молчанов и его коллеги попробовали использовать разряды тока определенной частоты в воде. В ходе экспериментов удалось найти оптимальный способ воздействия на нефтеносный пласт. Оказалось, успех в том, что надо создать в пласте резонанс, воздействуя на него широкополосными плазменными импульсами. Опираясь на волновую теорию паро- и газожидкостных сред и теорию теплообмена, Анатолий Молчанов и сотрудники Горного института Владимир Сидора и Дмитрий Дмитриев разработали нелинейный широкополосный источник периодических колебаний, способных вызвать резонанс в пласте. И, что характерно, эффект воздействия резонанса продолжает действовать от шести до десяти месяцев и даже дольше, в зависимости от геологических условий.
– Эксперименты в этом направлении проводились и раньше, но колебания создавались на поверхности Земли, и до нефтеносного пласта доходило лишь один-два процента энергии, – объясняет Анатолий Александрович. – Мы подсчитали необходимую энергию и сделали аппарат, способный создавать колебания прямо в скважине. Пропускаем ток высокого напряжения через электроды разрядника, и электрическая дуга приводит к образованию плазмы, которая создает ударную волну сжатия. Энергия ударной волны распространяется по скелету пласта, превращаясь в продольные и поперечные волны. В результате нефть, которая содержится в порах, начинает быстрее двигаться по капиллярам, вытесняя воду. Что особенно важно, эта технология позволяет поддерживать щадящий режим разработки пласта.
Впервые профессор Молчанов выступил с докладом о новом методе на Ассамблее стран СНГ в 1995 году. Но широкую известность плазменно-импульсная технология получила только совсем недавно – инновации в нефтедобыче, как и в других отраслях российской экономики, принимаются долго и сложно. Наш рынок крайне консервативен.
Первый патент на новую технологию Анатолий Молчанов получил девять лет назад, а сегодня она защищена уже многими патентами России.
Для коммерческого применения метода была создана фирма Novas Energy, в которой профессор Молчанов является директором по научной работе и продолжает разработку технологии. Недавно компания стала резидентом инновационного фонда «Сколково». Перед ней поставлена масштабная задача – добиться повышения извлекаемых запасов углеводородов из труднодоступных месторождений, которые разрабатываются горизонтальными скважинами.
Несомненный плюс новой технологии – ее низкая себестоимость. Затраты окупаются максимум за месяц. К тому же технология – экологически чистая: она не использует взрывоопасных веществ и химических реагентов. А главное – позволяет увеличить срок эксплуатации истощенных месторождений.
– У нас в стране примерно 120 тысяч простаивающих скважин, – говорит Анатолий Молчанов. – Если, используя наш метод, их снова начать эксплуатировать, объем нефтедобычи возрастет на 10–15 процентов, а это еще десятки миллионов тонн нефти в год. Наши специалисты уже работают с крупнейшими российскими компаниями – «Роснефтью», «Газпромнефтью», «Сургутнефтегазом», «ЛУКОЙЛом», и весьма успешно.
Молчановская технология повышения КПД нефтяных скважин экспонировалась на многих международных выставках по инновационным технологиям и заслужила там самые высокие оценки. Свидетельство тому – дипломы и медали из Москвы, Петербурга, Парижа, Брюсселя, Женевы…
Новой разработкой российских ученых уже заинтересовались в Индии и на Ближнем Востоке – в Омане и Саудовской Аравии, где наши специалисты могут составить серьезную конкуренцию американцам. Новый метод высоко оценила и Норвежская государственная нефтяная компания, которая собирается использовать его для нефтедобычи на шельфе.
– Плазменно-импульсную технологию можно применять и при добыче других полезных ископаемых, – уверен профессор Молчанов. – А это открывает перед нашей разработкой еще более широкие перспективы.
досье «нв»
Анатолий Молчанов, доктор технических наук, профессор. Родился в 1938 году в Ташкенте. Окончил Новосибирский электротехнический институт связи. Прошел путь от инженера до генерального директора НПО «Рудгеофизика». С 1992 года заведующий кафедрой геофизических и геохимических методов поиска и разведки месторождений полезных ископаемых Санкт-Петербургского государственного горного университета.
Основатель нового направления в геофизике: геофизические исследования скважин в процессе бурения и автономные информационно-измерительные приборы. Имеет 80 авторских свидетельств на изобретения, более 250 печатных работ.
Наталья Григорьева
