Термоимпульс для «нефтянки» Будет ли разработка росийских ученых востребована в России?

   Образ современных нефтяных месторождений определяют «качалки», которые приводят в действие насосы, поднимающие нефть из земных недр. Проблема повышения нефтеотдачи пластов и продуктивности скважин является особенно значимой для истощенных промыслов, а также для месторождений с высоковязкой нефтью. Для ее решения применяется немало методов, различных по степени эффективности. Новый – термоимпульсный – метод, недавно открытый российскими учеными, может потеснить многие из ранее известных.

   Для России повышение нефтеотдачи пластов является актуальной задачей, особенно если учесть, что в последние годы в стране наметилась тенденция падения темпов нефтедобычи (только за I полугодие 2008 года – примерно на 1%). Многие традиционные месторождения находятся уже в поздней стадии выработки, а для разведки и освоения новых нужны годы и огромные долгоокупаемые затраты. Поэтому для стабильного уровня добычи нефти нужно не только внедрение современных технологий вскрытия пластов (бурение горизонтальных скважин, «зарезка» вторых стволов и т.п.), но и использование новых решений в области повышения нефтеотдачи.

   Оптимальными ныне признаны тепловые методы воздействия на призабойную зону скважины. Однако до последнего времени их широкое использование сдерживалось отсутствием достаточно мощных, но компактных генераторов тепла, которые можно поместить в ограниченное стенками скважины пространство.

   Перспективы прорыва в этом направлении появились в результате исследований и разработок, выполненных учеными Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения (ИСМАН) РАН (г. Черноголовка). Самым перспективным в этом отношении оказалось использование тепловыделяющих смесей термитного типа, горящих без участия кислорода воздуха («твердое пламя»). Такие смеси состоят из нескольких твердых окислителей и активных металлов-восстановителей. При их горении выделяется огромное количество тепла, что обеспечивает достижение адиабатических (без теплообмена с окружающей средой) температур горения до 3 500 К и линейной его скорости до 1-2 м/c.

   «Ноу-хау» с безгазовым горением композиционных термитных смесей использовано для создания твердопламенных теплогенераторов (ТТГ). Эти компактные источники тепловой энергии сделали возможной разработку метода термоимпульсного воздействия на призабойную зону нефтяных скважин. ТТГ опускается в скважину на глубину до 2-3 км и дистанционно приводится в действие генератором искродугового импульса (ГИД). Благодаря термическому импульсу, передаваемому в призабойную зону образующейся пароводяной смесью, создается имплозия и последующий гидравлический удар столба скважинной жидкости. Интенсификация нефтеотдачи пласта происходит за счет расплавления и выноса парафинистых и прочих загрязнений из скважины.

«Созревший» проект

Вообще-то работы по проекту под названием «Повышение нефтеотдачи скважин путем термоимпульсного воздействия с помощью твердопламенных теплогенераторов» идут уже не первый год. Можно сказать, что сегодня проект уже «созрел» для того, чтобы с ним можно было ознакомить широкую аудиторию, и не только в России. Руководитель проекта – д.т.н. Василий Кобяков, заведующий одной из лабораторий ИСМАН, его ближайший помощник – д.т.н. Геннадий Лопухов, участники проекта – сотрудники ИСМАН и ООО «МЕГАТ» (г. Дубна).

Защищенные законодательно права на интеллектуальную собственность по данному проекту объединены в пакет из трех российских патентов – на «Состав безгазового термитного топлива» (дата выдачи – 27.06.2005 года), на «Термоимпульсный способ обработки призабойной зоны нефтяных скважин» (10.01.2007 года) и на «Устройство для обработки призабойной зоны нефтяных скважин» (20.03.2007 года). Соответственно, разработка включает три составные части: способ термоимпульсного воздействия на призабойную зону скважины, устройство для осуществления этого способа и технологию изготовления этих устройств.

Пробные пуски

Прототипы ТТГ и ГИД испытаны в 2006 году – сначала на лабораторном полигоне ИСМАН, с макетом скважины глубиной около 3 м, а затем – при проведении демонстрационного эксперимента на скважине глубиной 10 м со стандартной секцией обсадной колонны, пробуренной на Золотухинском месторождении РУП «Белоруснефть».

   Первые «настоящие» опытно-промысловые испытания проведены в 2007 году в Республике Беларусь. Испытания состоялись в июне-июле 2007 года на Вишанском месторождении и прошли не просто успешно. По словам участников эксперимента, были получены великолепные результаты. В официальном заключении «БелНИПИнефти» говорится: «26 июня 2007 года на скв. 126 Вишанского месторождения РУП „Белоруснефть“ проводились испытания технологии термоимпульсного воздействия, совместно с закачками химреагентов. В результате отмечено повышение динамического уровня до устья скважины, достигнута реакция на закачку воды в соседнюю скв. 200-Вишанская, что свидетельствует о восстановлении гидродинамической связи с пластом. Дополнительная добыча нефти за 10 месяцев после проведения работ составила 2 370 т». Вишанские испытания ТТГ и ГИД, с осуществлением авторского надзора специалистами ИСМАН, показали семикратный прирост продуктивности скважины за полгода ее эксплуатации. Всего же за прошедший год продуктивность скважины после обработки увеличилась с 1,2 до 14-15 т в сутки.

Алло, мы ищем инвесторов!

Итак, в рамках проекта разработаны технологии:

приготовления высокоэнергетических недетонирующих композиционных термитных смесей и топливных блоков, для которых не требуется газообразный окислитель («твердопламенное горение»);

изготовления системы дистанционной инициации горения термитных смесей, включающей ГИД и разрядный модуль;

изготовления, сборки и контроля ТТГ;

воздействия на призабойную зону нефтяной скважины.

Опираясь на достигнутые результаты, авторы проекта разработали план дальнейших работ, включая: 

создание лабораторного стенда высокого давления для испытаний ТТГ в среде, моделирующей условия скважины на глубине 2 км; 

организацию малого предприятия по выпуску опытных партий ТТГ и ГИД; 

оптимизацию всех технологических процессов и конструкций до состояния промышленных технологий и изделий. 

Согласно расчетам, эти работы можно выполнить за три года при инвестировании в проект около 7 млн р.

В 2004–2008 годах исследования финансировались из бюджетных средств ИСМАН в рамках годовых планов НИР – в среднем 2,4 млн р. в год. В 2005 году проект был поддержан договором с Инновационным центром ИСМАН (50 тыс. р.). На выпуск опытной партии прототипов ТТГ (6 шт.) и ГИД (2 шт.) затрачены собственные средства разработчиков – 0,5 млн р. Однако для дальнейшего развития проекта, с переходом на промышленные масштабы, требуются гораздо более значительные средства.

Рынок сбыта

В Беларуси и Европейской части России он примерно таков: «Белоруснефть» – 450 скважин, НГДУ «Лениногорскнефть» и НГДУ «Азнакаевнефть» (подразделения «Татнефти») – около 1 тыс. скважин. Общий объем потенциального рынка в РФ, по предварительным оценкам, составляет 6-8 тыс. скважин, работающих на грани рентабельности.

Сегодня продолжают действовать соглашения с «Белоруснефтью» о проведении опытно-промысловых испытаний еще на двух скважинах. В дальнейшем, как надеются авторы проекта, ТТГ найдет применение и на российских месторождениях, где добывается нефть с высоким содержанием парафиновых фракций и других примесей.

   Потребности в использовании разработки будут возрастать по мере ее доведения до стадии промышленных технологий. И если учесть, что половина мировых запасов приходится на высоковязкие нефти, то в перспективе можно ориентироваться на очень широкий рынок.

К новым рубежам

О ближайших планах авторы проекта говорят пока осторожно. Например, о том, что есть приглашение от некой техасской компании для проведения на ее месторождениях демонстрационных экспериментов с использованием термоимпульсной технологии. Согласован срок приезда – март 2009 года.

«Аналогичное приглашение получено и от венесуэльской Petrominerales, но со сроком мы пока не определились. Что касается российских компаний, то здесь дело пока что упирается в получение разрешения Ростехнадзора. Это оказалось трудным барьером, но мы работаем, чтобы его преодолеть. Стенд высокого давления создается не только для научных целей, но и для демонстрации ТТГ в действии перед комиссией Ростехнадзора. А так, есть запросы от „Татнефти“, из Нижневартовска, из Ноябрьска», – рассказывает руководитель проекта. «Однако мы еще не вполне готовы к таким масштабам, – признается он. – И дело не только в том, что не хватает материальных ресурсов. Все, что мы делали до сих пор, делалось за счет энтузиазма,  работы не от звонка до звонка, порой за счет личных средств. Сейчас мы заняты организацией технологического участка ТТГ. Институт выделил нам площадь, правда, потребовал за нее арендную плату. А мы пока что ни гроша не имели от нашей разработки. С белорусами с самого начала работа велась по безденежному принципу. Мы какими-то путями делали свои изделия, а они предоставляли нам возможность проводить испытания с привлечением соответствующей техники и персонала. Хорошо, что нашелся небольшой инвестор – компания „МЕГАТ“, который поверил в наши идеи». Так что все это – лишь начальные этапы реализации запланированного. Между тем ТТГ имеет все шансы получить распространение и в РФ, и в других нефтедобывающих странах.

   Удачные изобретения с трудом пробивают себе дорогу в жизнь не только в России. Достаточно вспомнить мытарства американца Честера Карлсона, изобретателя ксерокса, который чуть ли не десяток лет «ходил в люди», упрашивая различные инстанции и фирмы опробовать свое «ноу-хау» в деле. Правда, это было уже достаточно давно. Сегодня же венчурные фирмы развитых стран подобные прорывные проекты хватают на лету. А сами изобретения проходят путь от идеи до готовых изделий гораздо быстрее. Интересно, а как будет с твердопламенным теплогенератором? Останется ли он российским или уплывет за рубеж? Что ж, поживем – увидим.