Известно, что нефть состоит из углеводородов. Но откуда она взялась? Верно ли, что из динозавров? И сколько миллионов лет нефти, из которой сегодня производят бензин и сотни других важных предметов? Рассмотрим запасы нефти в России, их количество и причины того, почему их ещё не добывают. Также рассмотрим связь этого с существами, жившими миллионы лет назад.
Нефть палеозойской эпохи — старейшая в Западно-Сибирском регионе.
Древнейшая нефть на Земле образоваласьТри миллиарда лет назад большая часть земной коры была моложе и в большинстве регионов сохранилась до настоящего времени, но старые залежи погрузились в мантию.
Период палеозоя Земли продолжался с 541 по 252 миллиона лет назад. В это время жизнь на планете была богата и необычна по сравнению с более поздними эрами, в том числе с нашей. Трилобиты, водные животные, строение которых больше похоже на крупных насекомых, чем на моллюсков или ракообразных, были ключевым элементом фауны. Эти членистоногие достигали длины в метр и доминировали в водном мире до Великого пермского вымирания 252 миллионов лет назад, то есть на протяжении всего палеозоя.
Эту статью можно услышать в аудиоформате.
В геологии океаны, моря и другие водоемы – ключевая составляющая всех процессов. В них зарождаются все горные породы, которые впоследствии будут содержать нефть. Древние реки со всех континентов ежедневно на протяжении всей истории планеты переносили тонны осадочного материала. В условиях древних теплых морей, богатых питательными веществами, численность и разнообразие водорослей, зоопланктона, различных живых древних организмов и растений были огромными. Подробно об этих геологических процессах можно узнать в видеолекцииЭксперта НТЦ «Газпром нефти» Александра Буторина.
Нефть «времён трилобитов» в основном добывалась не из трилобитов, а из останков водорослей. Рядом с ней с самого начала находились и многочисленные твердые породы – образовавшиеся из панцирей трилобитов и моллюсков. Дело в том, что, как и современные лангусты, трилобиты ежегодно скидывали свой чрезвычайно плотный панцирь, состоящий из биокарбонатов, при завершении каждого цикла роста.
Осталось много панцирей, и их находят в России от Санкт-Петербурга до каменных столбов на Лене в Якутии. Тогда эта зона была теплым морским мелководьем, интенсивно накапливающим органические останки – будущую нефть «Палеозоя». Из них образовывались карбонаты – прочные осадочные породы плотнее железобетона, из которого строят небоскребы.
Специалисты оценивают геологические ресурсы палеозоя в 26 млрд тонн углеводородов. Для сравнения, в России в 2019 году добыли всего 560 млн тонн. Почему же нефть палеозойского периода Западной Сибири всё еще под землёй и практически не добывается? Причина – глубина залегания до 4,5 км и практически полное отсутствие исследований ввиду доступности более близких к поверхности запасов.
Нефтяные залежи палеозойского возраста Западной Сибири располагаются преимущественно в пластах с наклонами, отличными от вертикальных, но не составляющими горизонтали.
Это означает, что нельзя разрабатывать ни вертикальными, ни горизонтальными скважинами – неизбежно придется «ветвить» ствол скважины, подобно тому, как ветки отходят от дерева. Хорошо, что это технически возможно. Именно такие скважины дистанционно строят из Центра управления бурением. «ГеоНавигатор»Предмет, находящийся в Санкт-Петербурге, функционирует по следующим принципам… этого видео.
Флорида Грабовская, руководитель проекта «Палеозой» Центра индустриальной интеграции «Газпромнефть-Технологические партнерства».
Породы палеозойского комплекса образуют основание Западно-Сибирской плиты, которая состоит из горно-складчатых структур, скрытых под толщей осадочных пород. Основание плиты характеризуется выступами и впадинами, пересечёнными разломами. Толщи пород фундамента отличаются от расположенных выше осадочных слоёв сильной дислокацией и смятием в складки разнообразных форм с крутыми углами падения.
Среди западносибирских активов «Газпром нефти» есть месторождения с доказанными перспективными запасами нефти в палеозойских отложениях. Уже несколько лет компания успешно разрабатывает залежи в этих породах на Арчинском и Урманском месторождениях Томской области. К 2022 году планируется создание комплексной технологии прогноза нефтеносности доюрского комплекса. В 2023 году её будут тестировать на поисковых участках, оценивая эффективность. В 2024–2025 годах новый подход планируется тиражировать в новых поисковых зонах.
Предлагаем узнать мнение экспертов о возможностях освоения данных ресурсов. «Палеозой».
Доманиковая нефть: самая неизученная
Доманиковые отложения встречаются на поверхности в Республике Коми, на ручье Доманик, откуда и получил свое название. В глубине эти отложения простираются почти по всей территории Волго-Уральского и Тимано-Печорского бассейнов. Образовались они в верхнем девоне — 383–359 миллионов лет назад в морских условиях. На суше, часть земель которой тогда не была покрыта водой, жили первые земноводные.
В Республике Коми в 2019 году обнаружили древнейшее известное науке четвероногое позвоночное – пермастега. Жило оно 372 миллиона лет назад в верхнем девоне. В теплых местных болотах обитала не только пермастега, но и морские скорпионы огромных размеров – до пары метров в длину. В отличие от современных скорпионов, считается, что эти не были ядовитыми, а жертв убивали зазубренным хвостом с длинным острым шипом на конце.
На этой территории в то время на мелководье и болотах обитали насекомые разных форм и размеров, а также гигантские хищные многоножки. В отличие от современных, не больших, но ядовитых, те достигали нескольких метров и представляли опасность даже для самых крупных животных того времени.
Доманиковые породы состоят из плотных скелетов моллюсков и рыб, фрагментов водорослей и битумов. В мелких порах может содержаться нефть или газ, образовавшиеся на месте из органики, преимущественно из водорослей. Довольно часто нефть в доманиках зелёного цвета, возможно, из-за хлорофилла.
Вмещающие породы состоят не только из карбонатов, но и кремнезёма — остатков внешних скелетов древних раковин тентакулит и радиолярий. Запасы доманика можно найти на глубинах от 1350 до 3550 метров, что примерно равно шести Останкинским телебашням вниз.
Специалисты оценивают геологические ресурсы домниковых отложений в 60 млрд до колоссальных 200 млрд тонн углеводородов. Почему тогда никто еще не извлек такую массу богатства?
Строение пород доманика определяет все. Проницаемость этих пород – способность пропускать нефть или газ – крайне низка: менее 0,01 миллидарси. В традиционных месторождениях породы могут пропускать десятки миллидарси, что значительно больше. Таким образом, нефть фактически заключена в сверхплотных породах. Подробнее о проницаемости мы рассказывали… материале о стереотипах, касающихся нефти.
Домаиновые запасы представляют собой не единый пласт, а множество небольших участков, залегающих на разных глубинах друг над другом.
Для добычи нефти из таких месторождений требуются специальные технологии, поскольку обычные методы неэффективны в данном случае.
Приятно отметить, что запасы также расположены на территории Волго-Уральской и Тимано-Печорской нефтегазоносных провинций с уже функционирующей инфраструктурой для добычи и транспортировки нефти. Территории обладают более мягким климатом по сравнению с Западной Сибирью, что позволяет вести полевые работы практически круглый год.
Джулия Заграновская, специалист по оценке запасов научно-технического центра «Газпром нефть»,
Отложения доманика распространены на большой территории Волго-Уральской и Тимано-Печорской нефтегазоносных провинций, но часто оставались неизученными. Ранее образцы пород (керны) из этих отложений не отбирались целенаправленно, так как считалось, что в нефтематеринских породах нет больших скоплений подвижных углеводородов. Геохимические и петрофизические исследования очень важны для изучения отложений доманика. Структура порового пространства до сих пор детально не изучена. На данный момент отобрано 240 метров керна из отложений доманика, исследование которого даст ответы на многие вопросы.
О понятии керна и его роли в нефтедобыче можно получить информацию из… видеолекцииЭксперта НТЦ «Газпром нефти» Оксаны Мельниковой.
С 2018 года «Газпром нефть» изучает запасы домника на двух лицензионных участках Оренбургской области — Савицком и Похвистневском. В 2020 году компания пробурила первую поисково-оценочную скважину на Савицком участке и завершила там сейсморазведочные работы. Собранная информация поможет нефтяникам точнее оценить перспективы домниковой нефти. Планируется, что к 2027 году будут созданы технологии для рентабельной разработки этих запасов.
Более подробную информацию о доманиковой нефти и других сложных месторождениях можно получить. здесь
Нефтяные залежи из глубины старинных морей.
Ачимовская толща занимает значительную площадь в Западно-Сибирском регионе, превышающую 920 тысяч квадратных километров. Это почти два участка размером со всей территорией Испании или четыре – размером с территорию Великобритании.
Её запасы сформировались в начале мелового периода, приблизительно 145 миллионов лет назад. В это время континенты приобрели знакомые нам очертания. Суперконтинент Пангея распался на Лавразию и Гондвану, которые также начали разделять на более мелкие части. Этот процесс существенно повлиял на климат, что вызвало повышение уровня океана. По оценкам учёных, тогда он был на 200 метров выше, чем сейчас.
В то время на Земле господствовали динозавры и голосеменные растения. Фраза «нефть – это останки динозавров» не совсем верна, как и для других месторождений. Позвоночные занимали не более процента всей биомассы планеты, и в то время было так же. Более 90% всей биомассы приходилось на растения – именно они образовали подавляющее большинство углеводородов даже в меловом периоде.
В меловом периоде на территории Западной Сибири располагалось море, миллионы лет накапливающее органические вещества. Эти запасы стали причиной наличия более 800 месторождений нефти и газа в регионе сегодня. Не все резервы нефти на этой территории подходят для разработки одинаково.
Большинство исследованных месторождений Западной Сибири образовались на сравнительно мелком дно древнего моря, но ачимовская толща не такова.
Осадки накапливались из пород, скользнувших со отмели в самые глубокие точки. Такое движение вызывало перемешивание и переслаивание пород. В результате вместо обычных однородных залежей нефти образовались отдельные куски углеводородов, разбросанные на глубине от 1500 до 4000 метров. Не получится собрать такие «осколки» ни с помощью вертикальной, ни с помощью горизонтальной скважины.
На самом деле собрать есть что. Ресурсный потенциал ачимовской толщи Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна – до 66 миллиардов тонн углеводородов.
Ачимовские пласты отличаются высокой степенью неоднородности и колоссальным давлением в 600 атмосфер, что в триста раз превышает давление в автомобильной шине. Такое давление способно разрывать метановые баллоны, поэтому для извлечения нефти требуется сверхнадежное оборудование и технологии.
Эксперт Научно-технического центра «Газпром нефти» Азамат Тимиргалин.
Причина высокого давления в ачимовских пластах кроется в двух факторах. Во-первых, большая глубина залегания ачимовки. В нормальных условиях давление увеличивается примерно на одну атмосферу каждые десять метров глубины, и на глубине 4000 метров составит около 400 атмосфер.
Вторая причина — это необычное давление на севере Западной Сибири. На глубинах 4000 метров оно превышает норму, достигая 600 атмосфер. Причины такого высокого давления пока не изучены полностью, но существуют гипотезы: уплотнение глинистых отложений, преобразование горных пород и содержащихся в них веществ под воздействием высоких давлений и температур. Также особенная структура залежей ачимовской толщи способствует сохранению избыточного давления. Её запасы находятся в изолированных линзах, напоминающих закупоренный сосуд.
Разработка ачимовской нефти для получения прибыли — сложная задача. Для её решения «Газпром нефть» пять лет назад открыла центр компетенций «Большая Ачимовка», где реализуется несколько десятков технологических проектов. В том числе в 2018 году создана… первая в мире цифровая модельДанные запасы — цифровой двойник территории площадью более 1,5 млн кв. км. Для создания такого цифрового макета провели анализ крупнейшего в отрасли массива геологической информации. Цифровая модель — это детализированный макет нескольких регионов, состоящий из более чем 150 карт, которые учитывают геологические данные почти 4 тысяч скважин. Такая виртуальная карта поможет нефтяникам выделить наиболее перспективные зоны для дальнейшего изучения и разработки ачимовской толщи.
«Газпром нефть» возлагает большие надежды на создаваемый технологический центр «Ачим» в ЯНАО, который станет общеотраслевой площадкой для объединения ресурсов и компетенций государства, нефтесервисных компаний, научного сообщества и бизнеса с целью совместного поиска инструментов для коммерчески эффективного доступа к ачимовским запасам.
О перспективях разработки ачимовской нефти подробнее, с использованием инфографик и мнениями экспертов, можно узнать из тематических проектов. «Ачимовские горизонты» и «Ачимовка. Нефть будущего».
Баженовский кластер: доисторическая нефть
Баженовская свита — осадочные породы, занимающие миллион квадратных километров Западной Сибири. Толщина её слоя варьируется в зависимости от месторождения и составляет в среднем тридцать метров. Это самый большой в мире источник сложной нефти.
Баженовская свита появилась в глубоководных морях в конце юрского и начале мелового периода около 145 миллионов лет назад. Чем она отличается от ачимовской толщи?
Баженовская свита образовывалась из глубоководного морского ила, а ачимовка — из песчано-глинистых отложений, приносимых с мелководного шельфа на глубину. Ачимовский пласт имеет традиционное сложное строение с низкой пористостью и проницаемостью; месторождения в нём формируются согласно общеизвестным законам. Баженовская свита — это нечто иное, нетрадиционный резервуар, где лёгкая нефть может содержаться в почти непроницаемых породах, описание которых выходит за рамки устоявшихся научных подходов. Два вида сложных запасов находятся рядом, в пределах нескольких десятков метров друг от друга.
Бажень сформирован остатками морских организмов (в основном планктона) и продуктами их жизнедеятельности, не переработаны бактериями, а захоронены под толщей вышележащих пород. В процессе геологического развития эти остатки образовали твердое органическое вещество — кероген, подобный каменному углю. Погружение отложений баженовской свиты на большую глубину привело к тому, что сложные органические соединения керогена при высокой температуре и давлении распадались на более простые молекулы углеводородов. В результате под действием высоких температур и давления из керогена начала образовываться нефть. Баженовскую свиту относят к нефтематеринским породам.
Переход твёрдого органического вещества (керогена) в жидкое увеличивает его объём, что приводит к росту пластового давления. Это вызывает микроразрыв породы, вследствие которого новообразованные углеводороды сначала заполняют практически непроницаемые породы баженовской свиты, а затем по разломам и другим каналам земной коры мигрируют в другие пласты, образуя месторождения. Большинство учёных считает баженовскую свиту главным источником углеводородов Западной Сибири.
Отложения баженовской свиты накапливались около 8 миллионов лет. За это время происходило множество событий: менялись жизненные циклы морских обитателей, их видовой состав, случались крупные извержения вулканов. Каждое событие отразилось в виде тонкого слоя, поэтому отложения баженовской свиты приобрели сланцеватый характер. Глубинные процессы в недрах также оставили свои следы, усложнив строение. В результате история геологического развития превратила баженовскую свьту в «слоёный пирог», где глины соседствуют с прослоями кремнезёма, карбонатных пород, вулканического пепла и другими отложениями.
Сложное строение месторождения, недостаток научных методик и наличие нескольких возможных источников углеводородов (легкая нефть и не преобразованный в углеводороды кероген) привели к большой неопределённости при оценке ресурсной базы баженовской свиты. Разброс оценок настолько велик, что указан диапазон от 600 млн до 175 млрд тонн условного нефтяного эквивалента. Каждый раз необходимо уточнять вид ресурса и тип пород.
Баженовская нефть крайне непостоянна. В некоторых районах добыча происходит самоизливом, а в других не удаётся получить даже при использовании новейших технологий. Геологи получили первый нефтяной фонтан из баженовской свиты в начале 1960-х годов на Салымском месторождении, однако к середине 1970-х стало очевидно, что такой исход является скорее исключением, чем нормой. Большая часть баженовской нефти находится в микроскопических порах, которые почти не связаны друг с другом, то есть нефть зажата в изолированных ячейках породы.
Алексей Алексеев, специалист из «Газпромнефть – Технологические партнерства»,
Нефть баженовской свиты иногда называют аналогом американской сланцевой, но это не совсем правильно.
Термин «сланцевая нефть» больше коммерческий, чем геологический, и относится к нефти, добываемой из пород, где она образуется, как например, баженовская свита и все американские «сланцевые» формации.
Добыча сланцевой нефти в Западной Сибири началась в 1970-х годах за 30 лет до официального начала ее получения в США.
У баженовской свиты грандиозные перспективы.
Для её выгодной разработки требуются технологии, учитывающие специфику залежей. Крупные запасы бажена находятся на освоенных месторождениях с развитой инфраструктурой. Нефть бажена отличается высоким качеством: она лёгкая, малосернистая и низковязкая.
Баженовская свита, подобно другим источникам трудно добываемой нефти, может принести второе рождение нефтедобывающим регионам России, где снижается добыча традиционных запасов углеводородов. Поэтому одна из главных целей освоения бажена — продлить срок службы действующих месторождений, задействуя уже имеющуюся развитую инфраструктуру. Кроме того, спрос на разработку технологий её добычи формирует высокотехнологичный промышленный заказ: от создания новых материалов до электроники и тяжелого машиностроения.
С 2013 года «Газпром нефть» занимается разработкой бажена. Для изучения и внедрения способов освоения компания создает в ХМАО технологический полигон, где сотрудничает с партнерами. В 2017 году проекту по разработке бажена присвоен статус национального. В 2020 году «Газпром нефть» за счёт отечественных технологий снизила стоимость добычи нефти баженовской свиты с 30 тысяч рублей за тонну до 13 тысяч рублей за тонну. Начало коммерческой добычи нефти из баженовской свиты ожидается к 2025 году.
Подробнее о перспективных технологиях для бизнеса можно узнать. тут.
А ещё здесьПогрузитесь в виртуальный тур по слоям Баженовской свиты!
В России ещё огромные запасы нефти. Не вся она добывалась из отложений динозавров. Специалисты устремились к труднодоступным резервуарам, которые составляют сегодня две трети всех разведанных запасов в мире. По расчётам, благодаря ним добычу можно поддерживать на нынешнем уровне ещё сто-двести лет. Каким будет будущее? Вероятнее всего, появятся новые технологии, позволяющие извлекать ресурсы.
Материл создан при совместной работе с Научно-техническим центром «Газпром нефти».