АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ДОБЫЧИ НЕФТИ В РАЗРЕЗЕ ВЛИЯНИЯ НА КОЭФФИЦИЕНТ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЕФТИ (КИН) И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ИЗДЕРЖКИ

ANALYSIS OF OIL PRODUCTION TECHNOLOGIES IN TERMS OF IMPACT ON OIL RECOVERY FACTOR (ORF) AND ECONOMIC COSTS

Liana Akhmadieva

Graduate student Ufa State Aviation Technical University, Russia, Ufa

Аннотация. Статья посвящена теме технологий добычи нефти.  Рассмотрены три группы технологий, широко используемых на современных производствах  - цифровые, технологии повышения нефтеотдачи, технологии улавливания углерода.  Дано их краткое описание,   представлена классификация по признаку влияния на коэффициент извлечения нефти, а также проведен анализ экономических  издержек при их использовании.

Abstract. The article deals with the topic of oil production technologies. Three groups of modern technologies are considered – digital technologies, technologies for increasing oil recovery, technologies for carbon capture. A brief description is given, a classification is presented on the basis of the influence on the oil recovery factor as well as the analysis of  economic costs.

Ключевые слова: технологии добычи нефти; коэффициент извлечения нефти; цифровые технологии; технологии повышения нефтеотдачи; технологии улавливания углерода; издержки; многоступенчатый гидроразрыв пласта;  цифровое месторождение; вытеснение нефти; воздействие; технологии искусственного интеллекта.

Keywords: oil production technologies; oil recovery factor; digital technologies; oil recovery enhancement technologies; carbon capture technologies; costs; multistage hydraulic fracturing; digital field; displacement of oil; impact; artificial intelligence technologies.

Высокая значимость нефтегазовой отрасли для мировой и региональной экономики позволяет ей на протяжении длительного времени наращивать свою эффективность как  экономически, так и технологически.

Предприятия отрасли активно применяют новые технические решения и внедряют инновации. И с развитием научно-технического процесса возникают новые возможности для развития и решения существующих проблем.

Например, для добычи характерна трудность извлечения нефти в зрелой стадии разработки, когда месторождения обводнены, и дебиты нефти снижаются.

Данная проблема решается с помощью технологий повышения нефтеотдачи пласта таких, как многоступенчатый гидроразрыв пласта (МГРП), горизонтальные скважины, радиоволновое воздействие на пласт и т.д.  Применение технологий сопряжено с  различными  рисками и может отличаться по объему издержек.

К слову, технология гидроразрыва пласта является очень затратной, но при удачном применении приносит колоссальный экономический эффект.

При  попадании в непродуктивный коллектор гидроразрыв влечет одни лишь убытки, и на повышение нефтеотдачи в таком случае не стоит надеяться. В данной работе приведен обзор различных технологий, используемых при нефтедобыче, их классификация,  а также их оценка с точки зрения экономических издержек.

Ключевые направления внедрения новых технологий в нефтегазовой отрасли сегодня сосредоточены в области цифровизации, интенсификации добычи нефти, а также экологических аспектов добычи и переработки полезных ископаемых.

Цифровые технологии и искусственный интеллект в настоящее время стали глобальным трендом.

Основными цифровыми технологиями, используемыми в различных отраслях экономики, на сегодняшний день являются технологии искусственного интеллекта (Artificial Intelligence, AI), облачные вычисления (Сloud Computing), технологии виртуальной (Virtual Reality, VR) и дополненной реальности (Augmented Reality, AR), большие данные (Big Data), высокоскоростная мобильная связь последних поколений  (4G и 5G), компоненты робототехники и беспилотные летательные аппараты (БПЛА), системы распределенного реестра (Blockchain), квантовые технологии,  а также промышленный интернет вещей (Industrial Internet of Things IIoT) [1].

Число цифровых месторождений в мире достигло уже 240. Лидерами в области внедрения цифровых нефтепромысловых технологий являются транснациональные нефтегазовые компании BP, Chevron, Equinor ExxonMobil, Royal Dutch Shell, Saudi Arabian Oil Co, Shell; основными поставщиками нефтесервисных услуг — Schlumberger, Halliburton, Baker Hughes и Weatherford [1] . На цифровом месторождении (Smart field) рост добычи обеспечивается за счет того, что работа пластов, скважин, коллекторов, трубопроводов и других наземных объектов анализируется в режиме реального времени на основе данных датчиков систем телеметрии.

Собранные параметры моментально сравнивают с данными моделей скважин, трубопровода, показателями добычи и закачки, характеристиками наземных промысловых объектов, что позволяет оперативно сформировать комплексную картину происходящего на промысле и выявить отклонения [3].

Существенное значение имеют технологии интенсификации добычи нефти, к которым относятся тепловые методы, газовые методы, гидродинамические методы, комбинированные методы и методы увеличения дебита скважин [2].

Одной из актуальных проблем современности остается проблема антропогенного влияния на окружающую среду.

Наиболее остро стоит вопрос глобального потепления вследствие выбросов парниковых газов (ПГ). Отчасти рост выбросов ПГ связан с увеличением потребления нефти и газа, и, соответственно, с ростом их добычи. По указанной причине в рамках Парижского соглашения предпринимаются действенные усилия в экономически развитых странах по широкому использованию водородных технологий, возобновляемых видов энергии, а также технологии улавливания углекислого газа и последующего его использования в производстве топлива для транспортных средств и энергетики.

Все упомянутые выше технологии так или иначе  связаны с объемом добываемой нефти, а соответственно и с величиной выручки. В данном исследовании предлагается классификация технологий по добыче нефти по признаку их влияния на коэффициент извлечения нефти (КИН).

Рисунок 1.1. Классификация технологий по добыче нефти по признаку влияния на КИН

Проанализируем приведенные выше  технологии на предмет их влияния на снижение экономических издержек. Цифровые технологии являются весьма перспективными за счет экономии на издержках и целесообразного использования энергии.

Таблица 1.1.

 Эффективность различных технологий цифрового месторождения

Как видно из таблицы, применение цифровых технологий существенно влияет на экономические показатели предприятия – снижает затраты на 20%, сокращает простои на 10%, уменьшает капитальные затраты на величину от 20-50%.

На Рис. 1.2.  приведено распределение суммарных выгод при интеллектуальном завершении скважин, а именно суммарная добыча увеличивается на 53%, затраты на наземные объекты  сокращаются на 22 %, затраты на скважину  - на 13%, затраты на внутрискважинное вмешательство  - на 5%.

Рисунок 1.2. Распределение суммарных выгод при интеллектуальном завершении скважин, % [3].

Далее рассмотрим технологии интенсификации добычи нефти. Необходимо отметить, что при разработке месторождения требуется проведение исследований применимости разрабатываемых методов добычи к различным условиям залегания, типам имеющихся резервуаров и свойствам нефти. Выбор любого метода интенсификации сопряжен с технологическими и экономическими рисками.

Тепловые технологии интенсификации добычи считаются сравнительно низкозатратными, так как связаны с нагреванием и  обратной  закачкой воды, поступающей из пласта.

Издержки, связанные с газовыми технологиями, зависят от количества и качества попутного газа, поступающего из скважины.

Если он поступает в больших количествах, и качество его относительно, тогда имеет смысл его обратная закачка в пласт для поддержания пластового давления.

Соответственно в этом случае издержки будут минимальными. Если попутный газ высокого качества, тогда выгоднее его продать, а не использовать в интенсификации. Данная технология реализуема лишь на месторождениях с легкими, маловязкими нефтями.

Для  химических методов увеличения нефтеотдачи операционные издержки оцениваются на самом высоком уровне – до 65-70% от суммарных операционных издержек [4], [2]. Тем не менее химические технологии являются популярными в использовании по причине высокой эффективности в отношении повышения интенсификации добычи.

Например, вытеснение нефти водными растворами ПАВ -  широко  используемая технология. ПАВ изготавливаются из российского сырья, имеют сравнительно небольшую стоимость и являются эффективными. Использование полимеров имеет преимущество за счет малой концентрации реагента (0,3% на 1 куб.м. пласта).

Недостатком является лишь то, что все полимеры импортные. Щелочные растворы применяются точечно, так как в основном, имеют низкую эффективность. Чего не скажешь о кислотах,  которые используются повсеместно по причине относительной дешевизны самих реагентов и оборудования для закачки.

Микробиологическое воздействие имеет большие издержки, поэтому используется очень редко.

Таким образом, при применении в соответствующих коллекторах химические технологии являются достаточно эффективными, хотя и затратными.

Говоря о физических методах увеличения дебита скважин, таких как гидроразрыв пласта (ГРП) и горизонтальные скважины, необходимо отметить, что они характеризуются большими издержками, а также технологическими рисками.

Тем не менее, при применении  в соответствующих коллекторах данные технологии дают большой экономический эффект, а их рентабельность может достигать  170% [6].

Отличительной чертой технологий улавливания углекислого газа (СО2), к которым относится метод СО2-EOR, являются высокие операционные издержки. Операционные издержки при закачке СО2 в пласт доходят до 55% от суммарных затрат (к ним относятся затраты на закупку СО2, его отделение от нефти и обслуживание скважин). В целом, третичные МУН удорожают добычу нефти на 10–50 долл./баррель, при текущей конъюнктуре цен такие методы применимы далеко не везде [7].  

Заключение

Таким образом, среди технологий, снижающих издержки и повышающих эффективность по всей цепочке создания стоимости, безусловно, лидируют цифровые технологии.

Элементарная постановка датчиков для замера температуры в скважине позволяет экономить средства для вызова бригады, остановки скважины, а также сокращает производственный травматизм. Можно выделить следующие преимущества применения цифровых скважин:

1)сокращение числа скважин, требуемых для извлечения запасов; 2)экономия затрат на наземные объекты, что включает повышение энергоэффективности оборудования и технологических процессов; [5] 3) ускорение добычи за счет доступа к большему количеству продуктивных зон; 4)увеличение нефтеотдачи за счет лучшего управления залежами; 5) сокращение количества простоев [5]. Что касается технологий закачки СО2 в пласт  - они могут быть выгодны при условии близкого расположения производств, выделяющих его в больших количествах, от месторождений,  также при условии государственного стимулирования.