Реальная структура коллектора нефти и газа и её влияние на объём запасов углеводородов Часть 2

Ю.А.Лимбергер, независимый эксперт. Часть 1

В первой части статьи основное внимание было уделено обоснованию структуры коллектора и доказательству фактического существования принципиально иной модели. Во второй части упор сделан на практические результаты использования новой модели коллектора относительно принятой на сегодня модели. Доказаны явные преимущества применения новой модели для решения актуальных задач в подсчете извлекаемых запасов, добыче нефти и разработке месторождений.

Точность подсчёта запасов

Независимо от способа подсчёта запасов важнейшим является вопрос точности расчёта.

В РФ критерием точности служат протоколы государственных органов с утверждёнными объёмами геологических и извлекаемых запасов по конкретной залежи или месторождению. На Западе критерием точности является заключение, составленное внутренним или внешним аудитором, или независимым оценщиком, или экспертом. Есть что-то общее между нами и ними? Есть. Во всех случаях критерием точности служит мнение. И не имеет принципиального значения кем оно сформулировано: государством, специализированной фирмой или частным лицом. Любое мнение это субъективное восприятие и отражение действительности. Оно не является и не может быть критерием точности.

Достоверность подсчета разведанных запасов определяется не протоколами Государственной комиссии по запасам (ГКЗ) и Центральной комиссии по разработке (ЦКР) и не заключениями международных аудиторов, а реальными фактами. Нет ничего более точного, объективного и достоверного, чем объёмы полезного ископаемого, добытые из недр. Конкретно: накопленная добыча нефти на момент полного обводнения продукции залежи, или накопленная добыча газа на момент, когда давление газа в залежи стало равным давлению на поверхности+давление столба газа от поверхности до залежи. Сравнив расчет с фактом, узнаем реальную точность подсчета.

В этой связи обращает на себя внимание следующее. Нефтегазовые компании во всем мире регулярно сообщают о динамике своих запасов. Но еще ни разу ни одна компания не опубликовала сравнительные данные утвержденных к добыче объёмов углеводородов и фактически добытых по конкретным залежам. Причина: большое превышение расчётов над добычей. Публикация подобных сведений чревата для любой компании серьезными репутационными и финансовыми потерями.

В Таблице 1 приводится сопоставление извлекаемых запасов нефти, рассчитанных по стандартной методике (подсчёт геологических и умножение их на КИН) и на основе новой модели коллектора. В последнем случае были использованы эффективная пористость и прямое определение нефтенасыщенности. Для удобства сравнения использованы относительные показатели. Накопленная добыча принята за 1. По всем залежам, для которых подсчёт извлекаемых запасов проводился обычным путем, отмечено только завышение расчётов относительно накопленной добычи. Диапазон завышения +(13-556%). Если же накопленную добычу по каждой из залежей отнести к гипотетической единой залежи, то расчет превышает добычу на 63%.В абсолютных значениях это более 400 млн.т нефти. Чрезмерно большое расхождение расчетов и факта обусловлено использованием в расчетах запасов завышенного коэффициента пористости (от 3 до 14 раз) и завышенного коэффициента нефтенасыщенности (от 2 до 5 раз).

По этим же залежам расхождение между запасами, рассчитанными на основе новой модели коллектора, и накопленной добычей составило от -4, 5% до +9, 3%; для гипотетической залежи ±2%.Таким образом, расчет извлекаемых запасов нефти с использованием новой модели коллектора автоматически обеспечивает точность подсчета не выходящую за рамки ±10%.

При подсчете геологических запасов свободного газа объёмным способом применяется та же формула, что и для нефти. Но, как и при подсчете геологических запасов нефти, в этом случае также завышаются коэффициенты пористости и газонасыщенности, приводящие к завышению запасов. Причем запасы свободного газа завышены в значительно большей степени, чем запасы нефти.

Последнее обусловлено следующим.Большая часть подсчитанных геологических запасов нефти и газа — запасы виртуальные, физически не существующие.Умножение геологических запасов на коэффициенты извлечения по смыслу – абсурд, т.к. никаких математических действий с несуществующим производить нельзя. Арифметически же умножение числа на величину, меньшую 1, снижает само число. Поэтому извлекаемые запасы нефти всегда заметно ниже геологических. Для свободного газа коэффициент извлечения близок 1 и между геологическими и извлекаемыми запасами можно ставить знак равенства. Но так как геологические запасы свободного газа изначально существенно завышены, то и извлекаемые запасы многократно преувеличены.

Сравнительные данные, приведенные в таблице 1, свидетельствуют о завышенных оценках запасов во всём мире вследствие методических ошибок практического использования формулы объёмного способа. Но для принятой и используемой сейчас в расчетах модели коллектора ничего другого и не может быть.

Газета The Independent в номере от 3.8.2009г. опубликовала интервью с главным экономистом International Energy Agency г-ном Fatih Birol. Он заявил, что выполнена подробная оценка более 800 нефтяных месторождений по всему миру, чьи запасы составляют ¾ мировых запасов нефти. Падение производства на этих месторождениях, прошедших пик добычи, составляет 6, 7% в год, по сравнению с темпом 3, 7% в год, предсказанным в 2007г.Агентство признало более ранний прогноз неверным. Почти двукратное увеличение темпа падения добычи является прямым следствием существенного завышения запасов в эксплуатируемых месторождениях. Таким образом, вывод автора статьи о повсеместном завышении запасов, основанный на личных исследованиях и применении новой модели коллектора, подтверждён авторитетным международным агентством.

Остаточная нефть

В одной из стран, имеющей более, чем вековой опыт нефтедобычи, на одном из старейших месторождений была осуществлена программа специального бурения. Цель — выявление и установление степени остаточной нефтенасыщенности ранее эксплуатировавшихся пластов. В результате бурения никаких признаков существования нефти в выработанных, ранее нефтенасыщенных пластах, не установлено.

Отсутствие какой-либо остаточной нефти в продуктивных пластах можно также наблюдать в разрезах скважин на месторождениях, длительное время находящихся в разработке. Прогресс в области техники, методики и технологии исследования разрезов позволяет контролировать насыщенность пластов углеводородами на любом этапе разработки залежи. В частности, возможно измерение электрического сопротивления пласта при наличии в скважине обсадной колонны, что позволяет определить текущее нефтенасыщение.  

Рис.3 иллюстрирует сравнение сопротивлений, замеренных в открытом стволе и через обсадную колонну. При первичном освоении из коллектора в интервале хх85-хх97 м был получен приток безводной нефти дебитом свыше 80 м³/сут. Через 25 лет после начала добычи измеренное сопротивление соответствует расчетному сопротивлению пласта при 100% водонасыщенности. И фактически из скважины получают воду, закачиваемую для поддержания пластового давления.(Из вышележащего коллектора, для которого сопротивления, замеренные в открытом стволе и в обсаженной скважине, равноценны, позже получен фонтанный приток безводной нефти).

В принимаемой сейчас модели коллектора такое принципиально неприемлемо из-за аксиомы невозможности полного извлечения геологических запасов. В новой модели так и должно быть, так как нефть заполняла только эффективную пористость и была полностью вытеснена закачиваемой водой. Пример подтверждает отсутствие остаточной нефти в пласте (К_н=0), длительное время промывавшегося водой. Любой непредубежденный специалист–геолог, геофизик, инженер–может лично наблюдать то же самое, внимательно анализируя аналогичную информацию после проведения соответствующих исследований в скважине.

Указанные факты свидетельствуют о том, что даже при современном — якобы, очень низком — технологическом уровне развития добычи нефти, последняя полностью извлекается из недр и доставляется на поверхность. Сложившиеся и широко распространенные представления о том, что большая часть запасов нефти не может быть добыта «сегодня» и остается в недрах, что наши потомки смогут ею воспользоваться «завтра», основаны на домыслах, предположениях, логических построениях и полном игнорировании реальных фактов, нежелании считаться с действительностью.

В этой связи отметим некорректность сравнений коэффициентов извлечения нефти по России и по другим странам фигурирующих в СМИ, выступлениях экспертов, консультантов, должностных лиц (обычно в таком виде: в РФ средний КИН~0, 3, а, допустим, в Норвегии — 0, 48). Различия КИН по разным странам, в сравнении с РФ, вызваны не отставанием России в технологии добычи и, соответственно, меньшим значением, а объясняются принципиальным различием в методологии подсчета извлекаемых запасов, применяемой в РФ и в системе PRSM. Во всех странах реальная извлекаемость нефти одинакова. Однако в принятой сейчас модели коллектора подобное различие коэффициентов извлечения нефти неизбежно.

Приведенные данные лишний раз подтверждают, что коэффициент извлечения нефти в его теперешнем понимании и применении не имеет под собой веского обоснования, а является средством гибкого маневрирования с целью объяснения ошибок в подсчёте запасов и добычи нефти.

Что дает новая модель структуры коллектора

Доказанная новая модель структуры коллектора обеспечивает, прежде всего, подсчёт запасов с точностью, принципиально недостижимой при использовании принятой сейчас модели коллектора. Причем происходит это автоматически, только за счёт применения самой модели. В этой модели нефтегазонасыщение определяется напрямую. Для чего не требуется знание уравнений Арчи, удельного электрического сопротивления пласта, типа смачиваемости пород. В рамках новой модели сразу рассчитываются извлекаемые запасы. И для такого расчёта не нужны ни геологические запасы, ни КИН, ни разные схемы расстановки скважин, ни гидродинамические расчеты

Принимая во внимание новую структуру коллектора, можно уверенно прогнозировать цену нефти, будущее разработки залежей углеводородов. Реальность прогнозов продемонстрирую на ранее реализованных конкретных примерах.

В статье [1], опубликованной в 2006г., обоснован рост стоимости бочки нефти. Напомню, что в 2008г. стоимость барреля возросла более, чем вдвое относительно 2006г. и достигла почти 150$ США. Там же были сформулированы условия снижения цены нефти: (1) промышленный коллапс; (2) появление новых источников энергии. В настоящее время наблюдается сочетание обоих условий: рецессия, стагнация, крайне незначительный рост экономики в отдельных промышленно развитых странах, с одной стороны, + успехи «сланцевой революции», с другой стороны. Что и привело к снижению стоимости барреля более чем в 2 раза. Если же рост экономики развитых стран достигнет, по крайней мере, 3-3, 5% в год, то цена нефти установит новый рекорд. Чрезвычайно важно иметь ввиду, что многочисленные агентства, эксперты, консультанты в своих постоянно меняющихся прогнозах никогда не принимают во внимание существенное завышение запасов углеводородов у всех компаний мира, что занижает реальный темп снижения добычи на месторождениях, прошедших её пик.

В работе [2] приведен прогноз добычи по отдельным месторождениям нефти разных компаний. Еще статья не вышла из печати, когда оператор публично объявил о существенном завышении запасов по одному из месторождений, указанному в статье. Тем самым подтвердив прогноз автора статьи. При этом почти за три года с начала разработки добыча не достигла запланированного уровня и компания была вынуждена списать свыше 70% запасов. Т.е. расчёт более чем в
3 раза превысил факт.

Погоня за безудержным пополнением запасов дошла до абсурда. Так, ГКЗ в 2014г. рекомендовала по результатам бурения единственной поисковой скважины на северном шельфе РФ (не зная ни площади нефтеносности, ни площади газоносности, ни средних параметров залежей) поставить на Государственный баланс свыше 100 млн.т нефти и почти 500 млрд.м3 газа. Опираясь на новую модель коллектора, можно заранее предвидеть, что большая часть указанных запасов окажется физически несуществующими.

Заключение

Строение коллектора, содержащего нефть или газ, представляется в настоящее время слишком простым, а именно: вся открытая пористость вмещает углеводороды совместно с плёнкой остаточной воды. Подобное упрощенное представление структуры коллектора приводит к грубым ошибкам, особенно заметным при подсчёте запасов нефти и газа. Источник ошибок – сугубо методические просчёты, приводящие к завышению ёмкости пород залежи и степени её заполнения углеводородами. Корень ошибок – неверная модель строения коллектора. Реальная структура коллектора значительно сложнее, чем представляется. Открытая пористость состоит из двух частей, одна из которых обеспечивает проницаемость породы и ее фильтрационную способность; именно эта часть коллектора и только она вмещает углеводороды совместно с плёнкой остаточной воды. Другая часть открытой пористости непроницаемая и не обладает фильтрационной способностью; эта часть коллектора полностью заполнена остаточной водой.

Способы обработки геологической и геофизической информации, учитывающие новую модель строения коллектора, позволяют избегать методических просчетов. Применение этих способов предоставляет возможность добиться такой точности оценки разведанных запасов объёмным способом, которая принципиально не может быть достигнута при ориентации на принятую сейчас модель коллектора.

Дальнейшее использование новой модели коллектора потребует ревизии теории, методов обработки и интерпретации отдельных видов каротажа, пересмотра приемов построения геологических и гидродинамических моделей залежей. Принципиально изменяются требования к сути работы инженера-проектировщика. В рамках действующей структуры коллектора он рассчитывает сначала геологические запасы нефти и затем обосновывает коэффициент извлечения для различных схем расстановки скважин. Подсчет извлекаемых запасов ведется фактически в два этапа и требует долговременных и дорогостоящих исследований керна и расчётов на ЭВМ. В рамках новой структуры коллектора сразу рассчитываются извлекаемые запасы, причем для такого расчёта не нужны ни геологические запасы, ни коэффициент извлечения нефти, ни различные схемы расстановки скважин, ни гидродинамические расчёты. Заранее зная эти запасы и имея геологическую модель залежи, основная задача разработчика так расставить скважины, применить такие технику и технологию, чтобы в разумный срок и с наименьшими затратами добыть извлекаемые запасы.

Новая модель строения коллектора обуславливает не только кардинальное изменение требований к деятельности разработчика, но также является основой принципиально новой технологии добычи нефти и разработки месторождений.

Литература

1. Ю.А.Лимбергер. Кривое зеркало. Нефтегазовая вертикаль, №11, 2006.с.18-22.

2. Ю.А.Лимбергер.Почему компании завышают запасы нефти и газа. Разведка & Добыча, №10.2011.с.45-49.

3. Grattoni C.A., Dawe R.A. The Effect of Differences of Multiphase Spatial Distributions on the Electrical Properties of Porous Media. The Log Analyst, July – August 1998, vol.39, №4, p.47-59.