crustgroup (crustgroup) wrote,
crustgroup
crustgroup

Categories:

Банковский билет на миллион фунтов стерлингов (KSA5)

Недавно я пересмотрел старый добрый фильм с Грегори Пеком - "Банковский билет в миллион фунтов стерлингов", снятый по одноименному рассказу Марка Твена в 1954 году.



Сюжет фильма прост и незатейлив - два эксцентричных лондонских миллионера, поспорив между собой, дают американскому безработному Генри Адамсу "неразменный" банковский билет на миллион фунтов стерлингов, на который он должен прожить целый месяц в чужом ему городе. Единственное условие сделки - билет нельзя разменивать на более мелкие купюры. Один из братьев (Оливер Монпелье) утверждал, что владелец билета сможет спокойно с ним прожить целый месяц не разменивая его и пользуясь лишь его внушительным видом. Родерик Монпелье возражал брату, что это невозможно и разменять билет всё-таки придётся.

События поначалу подтверждают правоту Оливера. Благодаря билету Адамс начинает жить на широкую ногу: поселяется в шикарном отеле, обедает в лучших ресторанах. В газетах о нём пишут как об эксцентричном миллионере, везде ему всё отпускают в кредит и даже не просят денег. Адамс попадает в высший свет Лондона и знакомится с очаровательной аристократкой Порцией Лэнсдаун.

Адамс сильно переживает по поводу того, что у него в кармане миллион, но наличных денег, как таковых, нет. Его американский знакомый Ллойд Хастингс предлагает совместное предприятие по разработке рудника в Южной Америке. Всё что требуется от Адамса - это его имя и знаменитый банковский билет. С таким залогодателем акционеры Хастингса готовы выделить средства на продолжение поисков золота. В самый ответственный момент банковский билет неожиданно пропадает из гостиничного номера Адамса. Имя миллионера и всё его благополучие мгновенно рассеивается как дым. Адамса готовы немедленно выкинуть из отеля на растерзание кредиторам. Родственники Порции требуют, чтобы девушка и думать забыла о проходимце.

Билет, к счастью, находится и всё заканчивается вполне удачно. Оливер выигрывает спор, а Генри Адамс возвращается к своей невесте.

Однако - это сказка. В жизни, к сожалению, не существует "неразменных банковских билетов", хотя богатство и может упасть на вас с неба - а точнее, просочиться из-под земли. Поэтому, перенесёмся всё в тот же далёкий уже 1954 год и посмотрим, что происходило тогда в бескрайних песках Аравийского полуострова...


После открытия в 1935 году месторождения Даммам, казавшиеся до этого бесплодными пески Саудовской Аравии наконец-то привлекли внимание геологов со всего мира. В отличии от соседних Ирана и Ирака, где следы ловушек - куполов и антиклиналей, в которых миллионами лет накапливалась нефть, были хорошо видны на поверхности и месторождения можно было буквально "открывать с самолёта или пешком", Саудовская Аравия задала геологам непростую задачу.

Бескрайнее море песка легко и надёжно укрывало все геологические складки местности и сказать на основании осмотра местности, где может залегать та или иная геологическая структура, часто не представлялось возможным. Поэтому, многие нефтяные поля Саудовской Аравии были открыты больше благодаря интуиции и везению, нежели на базе точных данных о геологическом строении и научном расчёте.

Кроме того, основной период открытий саудовской нефти, пришёлся на трудный период 1941-1951 годов, когда средства на геологоразведку на Аравийском полуострове выделялись по остаточному принципу - основные игроки нефтяного рынка тогда больше занимались вопросами Второй Мировой войны и послевоенных разборок между собой. Поэтому, практически все крупные открытия аравийской нефти были сделаны всего двумя сотнями людей, с помощью всего шести примитивных буровых установок!

Поэтому, конечно, совершенно неудивительно, что такое громадное месторождение, как Гавар, открывали не сразу, а как минимум - в три "присеста":


Месторождение это и в самом деле огромно - больше 280 километров длиной, 30 километров в поперечнике. Площадь Гавара составляет 2 250 квадратных километров, а толщина продуктивного слоя известняка - более 400 метров. Начальные запасы нефти составили от 9 до 11,6 миллиардов тонн (от 72 до 93 миллиардов баррелей).
Историческую последовательность открытий границ Гавара можно и сейчас наблюдать наименовании частей этого громадного нефтяного поля - Айн-Дар, Шедгум, Утмания, Хвия и Харад. Как видно на картинке, даже на сбор этого громадного "пятипалубного линкора" в умах и представлении геологов, его обнаруживших, понадобилось целых пять лет. После этого, собственно говоря, наш бывший безработный - Саудовская Аравия - и получил свой "неразменный банковский билет в миллион фунтов стерлингов".

Освоение Гавара началось уже в 1951 году, еще до момента его полного открытия. Слон оказался столь велик, что папуасы начали поджаривать на костре его хобот, даже не уяснив себе до конца его истинных размеров. ;)
Освоение месторождения проводили по всем правилам тогдашней нефтяной науки, но, как мы раберём в дальнейшем, на совершенно пещерном уровне технологии, с точки зрения достижений сегодняшнего дня. Поэтому, многие особенности сегодняшней эксплуатации возможностей Гавара находятся в том славном времени, когда Грегори Пек был ещё молод, а Сталин - ещё жив.

Дальше я расскажу о том, как нефтяники давят нефть из пласта и многие присутствующие наконец-то узнают, что такое "варварские методы добычи нефти". ;)

Задача геолога - найти нефть. Чем больше и лучше качеством будет нефть - тем успешнее работа геолога. Задача нефтяника - максимально эффективно эту нефть из недр поднять. Эффективность работы нефтяника определяется таким параметром, как КИН - коэффициент извлечения нефти, в простонародье ещё именуемый нефтеотдачей. По-английски этот термин звучит, как oil recovery factor.

КИН - это отношение величины извлекаемых запасов к величине геологических запасов. В зависимости от многочисленных факторов он варьируется от 0,09 до 0,75 (или от 9 до 75 %). То есть, мало того, чтобы "нефтяной мёд" оказался в "геологической банке" какой-нибудь купольной ловушки. Надо ещё уметь его оттуда выковырять. И желательно меньше оставить "по стеночкам".

Как это делают нефтянники?
Вначале нефть бьёт из пласта сама, но обычно таким фонтанным методом добычи можно получить единицы процентов (от 1 до 5%) от общих геологических запасов нефти. После этого естественное расширение сжатой в пласте нефти прекращается и фонтан перестаёт бить. Дальше же в ход идут разные гидравлические хитрости. И да, фонтанная добыча нефти - это нефтяное варварство в чистом виде.

Как мы помним, часто нефть в месторождении ассоциирована с газом. Природный и нефтяной газ может "подпирать" пласты нефти сверху и снизу, кроме того, нефть может содержать в себе газ в растворённом состоянии. При сбросе давления в пласте за счёт фонтана нефти или откачки её из ствола скважины насосом давление в пласте начинает падать. Газ из газовой шапки месторождения начинает расширяться и подпирать нефть своим объёмом, а газ, растворённый в нефти, при падении давления начинает "кипеть" и подпитывать газовую шапку пласта. Кто пробывал открыть бутылку с кока-колой в солнечный день, сразу поймёт суть процесса ("Твою мать! Мои белые штаны!"). Это и есть сущность так называемых газонапорного режима отработки пласта и режима растворённого газа. Такие режимы работы пласта позволяют добыть от 20 до 40% от общих запасов нефти.

Однако тот, кто изучал физику в школе, помнит, что газ - хорошо сжимается и прекрасно "разжимается". Товарищи Бойль и Марриот в своё время вывели безумно красивую формулу pV=const, которой мы пользуемся и до сих пор. Поэтому, режим газовой шапки и режим растворённого газа помогают добывать нефть ровно до тех пор, пока давление газовой шапки не станет меньше давления пласта . Кроме того, если ненароком газовая шапка найдёт выход к стволу скважины, то газ моментально выйдет наружу и пласт будет потерян. Потерянная газовая шапка - как мы понимаем, это тоже варварство. Пласт потерян, нефть осталась в породе. Поэтому, гораздо более интересен вариант так называемого водонапорного режима, когда нефтяной пласт подпирается снизу хорошим, годным источником воды:


Сравнение режимов отработки пластов

Как видно, в отличии от газа, вода позволяет уйти от "дамоклова меча" быстрого падения дебита скважины, присутствующего в случае газонапорного режима или режима растворённого газа. Однако, как мы увидим дальше, у обводнения пласта есть и свои отрицательные стороны.

Водонапорный режим эксплуатации скважины может носить естественный или искусственный характер. Хорошо, если вода под давлением есть где-то ниже пласта. Плохо, когда её нет. В этом случае нефтяники качают воду в пласт сами, через систему водонапорных скважин, которые поддерживают пластовое давление. Водонапорный режим в целом более эффективен, нежели газонапортный режим ли режим растворённого газа, и позволяет добыть от 35 до 75% от содержащейся в породе нефти.

В чём же опасность воды и почему нефть всё же не добывается из пласта на 100% даже при водонапорном режиме?
Обычно заводнение пласта и добычу нефти таким способом прекращают, когда скважина выдаёт на гора 90-99% воды. В отличии от бензобака автомобиля, в котором бензин и вода всегда разделятся естественным образом под действием силы гравитации, в пласте на флюиды - воду и нефть действует ещё уйма различных сил - гидростатического давления, сцепления с вмещающей породой и т.п. В пласте, например, всегда есть более и менее проницаемые области, сложенные более или менее пористой вмещающей породой. Вода, как мы помним, "всегда дырочку найдёт" - поэтому она старается попасть в зону пониженного давления (к добывающей скважине) по самому кратчайшему пути, минуя области низкой проницаемости пород:


Из таких зон, которые вода уже обошла в своём постепенном движении наверх по пласту, нефть обычными способами извлечь уже практически невозможно. Можно, безусловно, прибегать к различным ухищрениям (и об этом - далее по тексту), но все эти ухищрения достаточно дороги и ненадёжны. Поэтому, конечно, пласт пытаются обводнять максимально медленно, давая воде возможность максимально "нежно" выдавить нефть наверх из таких зон малой проницаемости. Старые скважины часто оставляют "отдохнуть" на несколько месяцев в надежде выжать потом нефть из таких зон пласта. Погоня же за сиюминутной прибылью и быстрое движение по пласту зоны водо-нефтяного контакта создаёт большое количество таких целиков нефти и как раз и является варварской технологией добычи.

С обводнением пласта связана и вторая особенность потери нефти, которая, тоже является в чистом виде варварством и погоней за прибылью. Это образование так называемых конусов обводнения возле добычных скважин - в районе интенсивно работающих "качалок" воду из пласта выпирает наверх, выше обычного уровня водо-нефтяного контакта:



Кроме потерь в КИН за счёт нефтяных целиков и конусов обводнения в любом пласте присутсвуют потери нефти за счёт смачивания частиц колектора нефтью. Любая вмещающая порода под микроскопом выглядит усреднённо вот так:



Песчаник состоит в основном из частиц кварца - SiO2, а известняк - из частиц карбоната кальция - CaCO3. Нефть плохо смачивает кварц, но очень хорошо пристаёт к карбонату. Поэтому в среднем известняковые коллекторы имеют более низкий КИН, нежели песчаниковые - в известняковых коллекторах нефть, даже на микроуровне, "жмётся" к частицам породы, а вода легко просачивается через поры между частицами пласта.

Поэтому, при хороших раскладах, даже имея спокойный темп добычи, за счёт традиционных методов добычи, можно достичь значения среднего значения КИН в 30-35%. Однако, иногда в силу геологического строения пласта, значение КИН, при всех ухищрениях нефтяников, может сотавить цифру в эпические 5%. Что делать дальше?

Дальше нефть из ловушек, пор и целиков пытаются выдавить уже не "по-хорошему", а "по-злому". На макро-уровне это делают хорошо знакомым нам разрывом пласта (в ход идёт химия, динамит и тактические ядерные заряды), а на микро-уровне - всячески пытаются поднять собственную текучесть нефти и уменьшить её сцепление с породой. По-английски эти "злые" технологии собирательно называются EOR - enhanced oil recovery - улучшенные способы добычи нефти.

Легче всего выдавить нефть, подавая в водонапорные скважины углекислый газ. Углекислый газ растворяется в нефти, содержащейся в породе и собирает её в более крупные "капли", которые уже можно выдавить вместе с потоком воды в добывающий ствол:


Схема добычи остатков нефти путём растворения в ней диоксида углерода.

Однако, надо понимать, что все технологии EOR в целом обходятся гораздо дороже традиционных способов добычи нефти. Вот оценка европейского агенства IEA по стоимости добычи нефти разными методами, включая и основные методы EOR:


Сравнение стоимости различных методов добычи и получения жидких углеводородов.

Как видно из графика, вся уже добытая традиционная нефть легко уложилась в пределе себестоимости от 2 до 30 долларов за баррель.
Вытеснение нефти за счёт нагнетания CO2 принципиально будет стоить от 20 до 70 долларов за баррель, за счёт других EOR - и того выше - от 30 до 80 долларов за баррель.
Желающие и интересующиеся могут оценить реальность "нефти по пиисят и зафтра!" исходя из перспектив себестоимости вновь добываемой арктической нефти (от 40 до 100), битумозной, сланцевой и тяжёлой нефти (от 40 до 80), нефтеносных сланцев (от 50 до 100) и различных "синтетических" альтернатив - GTL, CTL и BTL. Отдельной строкой, как всегда, стоит отметить замечательные себестоимости (в деньгах! не энергетические!) таких педалируемых сейчас "альтернатив", как биоэтанол и биодизель. Короче, пища для размышлений и - "имеющий уши, да услышит".

Однако - а что же наш безработный арабский бедуин, которому добрые дяди дали в 1951 году "неразменный билет на миллион фунтов стерлингов"? О, он далеко пошёл!

И об этом - в следующем материале.



Tags: Саудовская Аравия, летять утки, пик нефти, теория нефти и газа
Subscribe
promo crustgroup september 5, 2012 16:48 88
Buy for 100 tokens
Начиная цикл статей о ядерной энергии я постараюсь описать несколько моментов, которые часто проговариваются вскольз, либо вообще не упоминаются при разговоре о "ядерной альтернативе" ископаемым минеральным топливам. Стартанём собычных цифр и картинок, которые иногда гораздо более…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 3 comments