Близок пласт, да извлекаемость сложна

Учёные КФУ тесно сотрудничают со многими нефтяными компаниями, в частности реализуют немало совместных проектов с «Татнефтью».

Добыча чёрного золота становится со временем всё более технологичным и наукоёмким занятием, требующим самой передовой техники и высококлассных специалистов. Помните кад­ры кино­хроники середины прошлого века? В Западной Сибири пробурили скважину, из которой фонтаном бьёт наружу нефть.

Её добытчики ликуют, купаясь в потоке природного углеводорода. Чёрным золотом легко набиваются резервуары, оно закачивается в трубопроводы и отправляется по союзным республикам и в страны социалистического лагеря…

Но всё это осталось в прошлом. И хотя разведанные запасы нефти в России исчисляются миллиардами тонн, качество месторождений постоянно ухудшается: о фонтанирующей маслянистой жидкости никто уже не мечтает, она становится всё более вязкой и трудноизвлекаемой из земных недр. И нефтедобытчики совместно с учёными бьются над созданием новых технологий, помогающих решить эту проблему.

В преддверии Татарстанского нефтегазохимического форума, который пройдёт в Международном выставочном центре «Казань Экспо» с 31 августа по 2 сентября, беседуем с проректором Казанского федерального университета по направлениям нефтегазовых технологий, природопользования и наук о Земле, доктором геолого-минералогических наук Данисом Нургалиевым.

ЦЕНТР МИРОВОГО УРОВНЯ

Как сообщил Данис Карлович, в 2020 году КФУ в рамках национального проекта «Наука и университеты» выиграл конкурсный отбор на создание научного центра мирового уровня (НЦМУ) под названием «Рациональное освоение жидких углеводородов планеты». Казанский вуз взаимодействует в форме консорциума с Российским госуниверситетом нефти и газа имени И.М.Губкина, Сколковским институтом науки и технологий, Уфимским государственным нефтяным техническим университетом и является головной организацией в этой кооперации. У НЦМУ есть международный наблюдательный совет, который возглавляет Президент Татарстана Рус­там Минниханов.

– Центр поддерживается Министерством науки и высшего образования России, – рассказывает Данис Нургалиев. – Ежегодно выделяются бюджетные средства, которые направлены на фундаментальную проработку технологий. Плюс центр финансируется промышленными компаниями­ уже в части апробации и внедрения этих технологий на нефтяных и газовых месторождениях. Здесь мы решаем три задачи. Первая – открытие новых месторождений, потому что нужно наращивать запасы углеводородов. У нас, например, есть крупные проекты с «Газпромом» по поиску месторождений газа на шельфе северных морей, в Восточной Сибири, на других континентах. Вторая задача связана с повышением эффективности разработки старых месторождений, где имеются необходимая инфраструктура и миллиарды тонн ­неизвлечённой нефти. Допустим, в Татарстане добыли три с половиной миллиарда тонн, а в недрах лежит ещё примерно пять миллиардов. И нужно её добывать эффективно и главное – экологично. Третье направление – добыча трудной, вязкой нефти, в его рамках мы развиваем в том числе химические методы нефтеотдачи.

ОБЯЗАНЫ ДОБЫТЬ ВСЁ

– Конечно, мы применяем разные технологии, – продолжает наш собеседник. – Раньше было проще: бурили скважину, проходили один метр пласта и оттуда извлекали нефть, закачивали её в резервуар. Сейчас у нас скважины более горизонтальные, которые дают возможность добывать углеводород с глубины в сто метров. К тому же в этой горизонтальной скважине можно сделать гидроразрыв, залить её водой. Таким образом площадь контакта с нефтяным пластом увеличивается в десятки тысяч раз.

Но даже в таком случае, как утверждает учёный, откачается двадцать – максимум тридцать процентов нефти. Остальное остаётся в породе, и это тоже нужно взять. Почему?

– Потому что за годы добычи нефти были построены дороги, трубопроводы, города с детскими садами, школами, другой инфраструктурой. Были приглашены люди на работу. И мы обязаны оставшиеся 70–80 процентов нефти добыть именно здесь, – рассуждает Данис Нургалиев. – А чтобы её достать, нужно применять «изощрённые» технологии. Сегодня это очень актуальный вопрос, поскольку многие месторождения находятся в сложном состоянии.

Проректор ведёт речь о крупных месторождениях, где, промывая нефть водой, добывают некую жидкость, в которой содержится всего пять процентов чёрного золота. То есть чтобы получить пять миллионов тонн нефти, нужно сто миллионов тонн воды прокачать через трубы, насосы, сепараторы. Потом эту воду почистить и обратно загнать в пласт. А если в неё добавить немного стирального порошка, а по-научному – так называемые ПАВы (поверхностно-активные вещества), – то можно получить дополнительно ещё пять процентов нефти.

СДЕЛАЛИ НЕ ХУЖЕ, А ЛУЧШЕ

Учёные КФУ импортозаместили традиционные реагенты – ПАВы и другие. Их разработки не хуже, а даже лучше тех, что поставлялись иностранными компаниями.

– У нас есть технологии, аналогов которым в мире не существует, – говорит Данис Карлович. – В качестве примера могу привести технологию добычи высоковязкой нефти (а её с каждым годом становится всё больше) с помощью пара и определённого катализатора. В итоге – нефтепереработка происходит ещё в пласте. То есть катализаторы, которые мы изобрели, – это из области импортоопережения. Их использовали на Кубе российская государственная нефтяная компания «Зарубежнефть», в Самарской области – «Роснефть». Активно применяет «Татнефть». Мы начали работать с «Лукойлом». Сейчас разрабатываем интересный метод, у которого огромное будущее. Когда углеводород невозможно добыть посредством химических препаратов, он поджигается. Сгорает небольшой процент нефти, остальная часть – сжижается. Этот углеводород превращается в метан и водород. И данную смесь можно добывать.

Другой вид повышения нефтеотдачи – полимерное заводнение. Такой способ широко используется в Китае, с которым КФУ давно сотрудничает в данном направлении. В России этот метод долго не приживался, потому что в стране было много лёгкой нефти. Но в настоящее время, по мнению Даниса Нургалиева, нужно применять все возможные технологии.

– Допустим, есть 150 химических реагентов, которые мог­ли бы подойти для отмывки нефти в определённом пласте, – продолжает он. – Мы анализируем, сколько они стоят, как их применение отражается на экологии. Отбираем вещество и при помощи специальных приборов исследуем, насколько эффективно оно повлияет на нефтяной пласт. Дальше делается математическая модель этого месторождения. И составляется конечная технология… На сегодня это колоссально востребовано. Буквально недавно в КФУ проводилась конференция, на которую съехались представители российских и зарубежных крупнейших компаний. Обсуждался вопрос – как увеличить эффективность химических методов повышения нефтеотдачи. И уже есть результаты – после конференции несколько компаний заключили с нами контракты на разработку определённых реагентов для конкретных месторождений.

НАЧИНАЛИ НЕ НА ПУСТОМ МЕСТЕ

Научный центр мирового уровня существует менее двух лет. Но уже сейчас можно говорить о его больших достижениях. За счёт чего удалось сделать столь мощный рывок?

– Полтора года, безусловно, мало для внедрения ноу-хау в производство, – констатирует учёный. – Цель научного центра – концентрация усилий. Мы начинали не на пустом месте. В своё время получили грант на создание федерального университета. Тогда была заложена основа для будущих направлений. Был у нас когда-то просто геологический факультет, а нефтью вообще не занимались. В 2011 году он был переименован в Институт геологии и нефтегазовых технологий. Стали приглашать высококлассных профильных специалистов, формировали коллективы. В 2015-м выиграли грант проекта «5-100» по адаптации университетов к мировым стандартам и включению их в международную образовательную среду. То есть пять российских вузов должны попасть в сотню лучших в мире. Стали вплотную работать с предприятиями, которые ставили перед нами задачи. И когда мы выходили на грант по созданию НЦМУ, у нас уже был хороший капитал. Никто бы нам не поверил, если бы мы не представили реальные проекты и не обосновали, что мы сможем это сделать.

По словам Даниса Нургалиева, в 2015 году центр запустил проект-конференцию под названием «Термические методы повышения нефтеотдачи», который пользуется большой популярностью у иностранных специалистов. Зарубежные учёные по достоинству оценивают то, что в Татарстане добывается в год три с половиной миллиона тонн сверхвязкой нефти – битумов. Это в мировом масштабе гигантская цифра. Первая конференция проходила в Казани, в 2021 году – в Китае, нынче – в Азербайджане. Эта площадка демонстрирует то, что КФУ в области термических методов повышения нефтеотдачи – в числе мировых лидеров.

– Если у вас есть плохая нефть, приходите к нам – мы расскажем, как её добыть, – резюмирует Данис Карлович.