Разведка сланцевых “лакомых кусков”

Дэвид Бэмфорд, bamford_windward@hotmail.com

Cегодня и недели не проходит, как в «отраслевой прессе» объявляют об очередной международной «сделке» по разведке нестандартных запасов. Так, например, Exxon и Роснефть собираются начать разведку сланцев Баженовской свиты в России, Украина и Shell только что сообщили о соглашении на сумму 10 миллиардов долларов о разведке сланцевых запасов в этой стране(1), а Китай только что заявил о присуждении шестнадцати компаниям прав на разведку по 19 блокам сланцевого газа, через аукцион, начавшийся в сентябре прошлого года(2);  Такое же изобилие больших чисел везде – взять, к примеру самые недавние заявления о мероприятиях по бассейну Аркаринга в Австралии (3).

Равным образом, популярные СМИ продолжают подчеркивать мнимые недостатки гидроразрыва, ссылаясь, например,  на загрязнение водоносных горизонтов и потенциальные мини-землетрясения. И некоторые  политики отвечают на эти «популярные» сомнения.

Разумеется, причиной такого обостренного интереса является революция в энергетике, имеющая место в Северной Америке, особенно в США. И вся эта шумиха, наведенная обсуждениями в СМИ, по моему скромному мнению, затмевает тот факт, что революция на самом деле подкреплена достаточным количеством «старомодных» геолого-геофизических факторов. Существует огромное количество данных, особенно скважинных данных – буровых журналов, проб, керна – доступных почти для каждого плея, а также корреляция литологии с «присыпкой» из нефтяной геохимии и обширных знаний о традиционной исторической добыче.

Отсюда, я считаю, вытекают два интересных и взаимосвязанных вопроса. Перейдет ли этот подход на международный уровень, особенно для плеев, по которым имеется сравнительно немного данных и если да, то найдутся ли в большинстве компаний геологи и геофизики, способные решить возникающие задачи.
Но сначала стоит задать более простой вопрос.

Почему оно вообще работает?
Большинство специалистов в области геологии и геофизики в курсе, что ключевая идея в разведке шельфового газа и нефти заключается в том, что не все углеводороды, сформировавшиеся в материнской породе, выталкиваются из этой породы и находят свой путь в обычные ловушки или на земную поверхность. Однако, для понимания того, сколько углеводородов сформировалось в материнской породе, а затем какая часть их мигрировала по сравнению с тем, сколько осталось в самой материнской породе или же очень близко к ней, требуются значительные знания в области нефтяной геохимии – науки, в значительной степени пренебрегаемой в нефтегазовой отрасли, где доминируют сейсмические методы.

Компания Kimmeridge Energy провела подробное исследование этой темы, используя подход, основанный на массовом балансе. Их выводы приведены в схеме ниже:

Используя глобальный набор данных подсчетов массового баланса нефтеносных систем, компания оценила, что обычно около 50% сформировавшихся углеводородов остаются в материнских породах, а также:
»    Значительный объем зачастую оседает в тесно связанных литофациях
»    В совокупности, материнская и прилежащие породы, обычно составляют крупнейшее скопление углеводородов в отдельно взятом бассейне
»    Бассейны, где нефть и газ уже добывались из месторождений традиционного типа зачастую являются лучшими местами для разведки нетрадиционных плеев, поскольку есть 100% уверенность в существовании, по крайней мере, одной плодородной материнской породы
»    Компания оценила, что извлекаемые запасы нетрадиционных месторождений крупнейших бассейнов на суше потенциально огромны и могут сравниться или превышать запасы нефти и газа, обнаруженные на традиционных месторождениях на суше

В чем же возможность?
Вновь приношу благодарность Kimmeridge Energy за приведенную ниже карту.

Из этого следует, что мировые сланцевые плеи можно классифицировать, и здесь мне очень пригодились исследования самой Kimmeridge Energy, компании Alliance Bernstein (имеющей доступ к большому объему данных и предлагающей глубокий анализ), а также недавний отчет Rystad Energy. Все эти компании присутствовали на недавнем Форуме Finding Petroleum(4).

Итак, во всем мире, не включая Северную Америку, существует свыше 250 сланцевых образований, оцененных и заявленных, причем в некоторых странах таких образований-кандидатов свыше 10, а в других – только одно.

Выделим лишь два региона:
В бывшем СССР, России, Казахстане, Туркменистане и Украине отмечается очень высокий потенциал (миллиарды бнэ); все эти страны фигурируют в «двадцатке крупнейших» стран по запасам за пределами Северной Америки. Ключевые бассейны региона – Западно-Сибирский (баженовские сланцы, юрские и меловые сланцы, сланцы нижнего тоара); Волго-Уральский (доманикские сланцы); Тимоно-Печорский (доманикские сланцы); Амударьинский (юрские сланцы).

Примечательно, что Россия, Украина и Казахстан также фигурируют в списке «крупнейших 12» стран по объемам запасов угольного метана.

В азиатско-тихоокеанском регионе, Китай, Индонезия, Индия и Австралия отличаются высоким потенциалом (миллиарды бнэ) и фигурируют в «двадцатке крупнейших» за пределами Северной Америки. Ключевые бассейны этого региона – Таримский (сланцы кембрия, ордовика, каменноугольного и юрского периода); Джунгарский (озерные сланцы пермского периода); Сычуаньский (сланцы кембрия, силура, перми-триасса, юры); Ордоский (сланцы палеозоя –> мезозоя); бассейн Сонглиао (озерные сланцы мела); бассейн Купер (пермские сланцы); бассейн Каннинг (ордовик); бассейн KG (пермские сланцы); Камбайский (сланцы верхнего мела –> третичного периода).

Эти же четыре страны также фигурируют в списке «крупнейших 12» стран по объемам запасов угольного метана.

Что ж, до сих пор неплохо – но как разведывать эти плеи?

В поисках «лакомого куска»
Анализы Kimmeridge Energy(4) показывают, что экономические показатели сланцевых плеев в США могут сильно варьироваться в зависимости от того, находитесь ли вы «в сердцевине» или  «не в сердцевине» этого плея. Определение «сердцевины» или «не сердцевины» после бурения довольно понятно, особенно в тех случаях, когда для бассейна существует огромная база данных – буровые журналы, пробы, керн, дебит и т.д.; все это подвергается статистическому анализу. Для богатого данными бассейна такой анализ может проводиться даже до буровых работ; как сформулировала это Kimmeridge Energy “определение сердцевины зависит от картирования оптимальной сходимости различных технических показателей”, например, минералогии, глубины, мощности, пористости, проницаемости, трещинноватости, TOC/R0, S1 «целевых» сланцев.
Я задаюсь вопросом, сколькие из североамериканских игроков нефтегазового рынка смогут успешно перевести свой опыт работы в США и Канаде на международную арену? Стоимость работ, вероятнее всего, будет выше почти везде на планете за пределами Северной Америки, поэтому определение «сердцевины» – «лакомого куска» сланцевого плея еще до проведения бурения будет абсолютно необходимо; и, чтобы достичь этого, компаниям, нацеленным на международный успех, потребуется доступ к ключевым навыкам, вероятно, особенно в области геохимии нефти и газа, игнорируемой в погоне за морскими, особенно глубоководными, нефтяными месторождениями.

Кроме того, объемы данных, а возможно, и их качество, будет значительно ниже, чем обычно в США.

И, если верить в исторические аналогии, стоит указать на сравнительную неудачу многих компаний 20-25 лет назад преуспеть на международной арене, не смотря  на отточенные навыки работы в уже тогда сравнительно и даже весьма богатых данными США и Канаде.

Поэтому в то время, пока в попытках экспорта «сланцевого бума» из США в другие страны мира, в центре внимания вполне логично были вопросы эксплуатации – наличие в этих странах достаточных объемов оборудования для бурения и заканчивания скважин, поддержит ли общество и политики такую эксплуатацию, существуют ли необходимые трудовые ресурсы и инфраструктура – мой вопрос заключается в том, знаем ли мы в действительности как вести разведку этих так называемых «богатых ресурсами плеев» на международной арене?

Поможет ли здесь геофизика, в частности, технологии сейсморазведки? Похоже, что моментальный ответ будет «да»; недавно было проведено несколько исследований геофизических свойств сланцев, что было вызвано «сланцевым бумом»(5). Эта задача несколько отличается от, скажем, картирования геометрии русел в кластических глубоководных системах с последующим прогнозом наполненности флюидами и пористости на основе акустического сопротивления или AVO, но все же, она выполнима.

Исторические данные также демонстрируют, что продуктивность скважины зависит от степени вызванной трещинноватости и насколько хорошо пласт может сохранять эту трещинноватость. «Разрываемость», предрасположенность пласта к образованию и сохранению трещинноватости, напрямую связана с хрупкостью и поэтому важным требованием для прогнозирования сланцевых «лакомых кусков» является прогнозирование хрупкости, определяющей склонность пласта к разрушению под давлением и последующим сохранением трещинноватости.

Здесь мы вступаем в новую область. Образование нефти или газа в материнской породе создает микротрещины, которые затем эволюционируют под действием естественного дифференциального давления в земле, с течением геологического времени приобретая предпочитаемую пространственную ориентацию. Такие микротрещины затем контролируют, в первую очередь, вероятное передвижение углеводородов в материнских породах и сквозь эти породы, а также естественную хрупкость пород. Эти аспекты геомеханики необходимо сочетать с нашими возможностями интерпретации сейсморазведочных данных; проще резюмируя – трехкомпонентные (3К) сейсморазведочные данные дают возможность использования поперечных сейсмоволн (и иногда скорости продольной волны) для картирования трещин, т.е. того, чего невозможно достичь при использовании традиционных сейсморазведочных данных(6).

Поэтому, в принципе сейсморазведку можно использовать для поиска «лакомых кусков»…………. если бы не заоблачные цены, выставляемые вооруженными кабелем сейсморазведочными подрядными компаниями!

Таким образом, по крайней мере, как мне кажется, ключевых вопросов два: можем ли мы использовать несейсмические методы для сосредоточения наших усилий в сравнительно небольшой зоне плея, а затем уже использовать некабельные сейсморазведочные методы для получения (3К) трехмерных данных, которые не стоили бы нам «последней рубашки»?

Ссылки
1. http://www.rigzone.com/news/oil_gas/a/123778/Ukraine_Shell_to_Sign_10_Billion_Shale_Gas_Deal
2. http://www.rigzone.com/news/oil_gas/a/123607/China_Awards_Shale_Exploration_Rights_of_19_Blocks_to_16_Companies
3. http://www.oilvoice.com/n/Linc_Energy_confirms_shale_oil_potential_in_the_Arckaringa_Basin/a1e5f880978b.aspx
4. http://www.findingpetroleum.com/event/Developments_with_unconventionals/260f5.aspx
5. http://tle.geoscienceworld.org/content/30/3/332.abstract
6. http://www.geoexpro.com/article/Reservoir_Dynamics_and_the_New_Geophysics/61d1026e.aspx