Биотехнология – нефтяным магнатам

[lib]18nauk.gif[/lib]В нашей стране уже полвека наблюдается негативная тенденция снижения проектной нефтеотдачи: по сравнению с пятидесятыми годами она уменьшилась вдвое. В недрах остается более 70% запасов нефти. С 1965 года нефтяники оставили под землей около 14 млрд тонн потенциально извлекаемых запасов, столько, сколько было добыто за всю историю нефтяной отрасли России.

Многолетнее снижение коэффициента проектной нефтеотдачи, по мнению экспертов, связано именно с тем, что для разработки запасов не применяются адекватные современные методы увеличения добычи.

Нефтяная залежь - это своеобразная закрытая банка, которая находится под давлением газовой шапки и подпирающих вод. Когда пробуривается скважина, нефть начинает бить фонтаном. Но давление постепенно падает, и, когда нефть перестает фонтанировать, ставятся нефтекачалки - глубинные насосы, которые принудительно поднимают нефть на поверхность. Однако давление продолжает падать, и качалки уже не помогают. Тогда используется так называемый вторичный метод - бурятся новые скважины или используется часть старых, в которые под давлением закачивают воду. И водный поршень начинает вновь поднимать нефть на поверхность. Когда и этот метод себя исчерпывает, компании сворачивают работы и перебираются на новые месторождения. При этом в нефтяных пластах остается еще немало драгоценного сырья. Добыть его можно так называемыми третичными методами, особенностью которых является применение таких агентов, чья вытесняющая способность больше, чем у воды при вторичных методах разработки. В мире их делят на четыре группы: химические методы (заводнение с помощью поверхностно-активных веществ, жидких растворителей, полимерное заводнение), газовые (закачка углеводородных газов, углекислого газа, азота), тепловые (вытеснение нефти теплоносителями, воздействие с помощью внутрипластовых экзотермических окислительных реакций), микробиологические (введение в пласт продуктов жизнедеятельности бактерий или их производство бактериями в самом пласте). Нашими учеными разработано более ста третичных методов, учитывающих различные геофизические, химические и биологические условия залежей. Впрочем, история их внедрения непроста.

Биотехнологический порыв

Близился торжественный момент. Возле экспериментальной нефтяной скважины вальяжно прохаживалось начальство. Секретари обкома, руководители месторождения улыбались, потирали руки: им доложили, что скоро пойдет нефть. Пуфф!!! Открыли скважину. Улыбки моментально сползли с лиц, и обескураженные гости, сморщив носы, рванули с места с нестатусной резвостью. Скважина была на пригорке, и издалека казалось, будто не люди, а мелкие горошины скатываются с конуса. Вспоминая эту историю, случившуюся на одном из приволжских месторождений Баку-2, академик Михаил Иванов хохочет, как ребенок: "Из скважины под давлением пошла не нефть, а совершенно непотребная вонь - от сероводорода и еще более зловонного меркаптана. Так первый эксперимент по повышению нефтеотдачи с помощью микробиологии окончился конфузом. После чего директор нашего Института микробиологии и мой учитель, член-корреспондент АН СССР Сергей Иванович Кузнецов сказал, что теперь до самой смерти повышением добычи нефти он заниматься не будет". Это было аж в 1955 году.

Двадцатью годами позже, когда в мире начался биотехнологический бум и мировые нефтяные компании обратились к новым методам повышения нефтеотдачи, к теме пришлось вернуться. Ученые-микробиологи в разных странах стали работать над этой проблемой, предлагая использовать два основных типа технологий: первый - выращивание микроорганизмов в ферментерах и закачивание в пласт продуктов их жизнедеятельности, второй - активирование микрофлоры в самих пластах с помощью различных веществ, в частности мелассы (отходы сахарной промышленности, содержащие до 40% сахара). Но выяснялось, что первый способ достаточно дорог, да и для экологии небезвреден, второй - чуть дешевле, но его можно использовать далеко не на всех месторождениях, в частности он не годится для тех, куда закачивают морскую воду. Так случилось и во время конфузного опыта в 1955 году. В морской воде в большом количестве находятся сульфаты, которые при взаимодействии с объевшимися мелассой микробами образуют сероводород и меркаптан, а вовсе не те агенты, которые должны были стимулировать отрыв нефти от породы. Тем не менее советское руководство, узнавшее о попытках Запада повысить нефтеотдачу, озаботилось той же проблемой.

Прожорливые бактерии

В середине семидесятых председатель Госплана СССР Байбаков, нефтяник по первому образованию, привлек к этой теме директора Института биохимии и физиологии микроорганизмов Георгия Скрябина. Скрябин, в свою очередь, привлек Михаила Иванова. "Через неделю Скрябин повез меня к Байбакову, и там я предложил схему, отличную от тех, что использовали в других странах, - вспоминает Иванов. - Конечно, за неделю я бы ее не придумал, будь я и мои коллеги хоть семи пядей во лбу. Сказался многолетний опыт фундаментальных исследований. Еще в начале пятидесятых мы активно изучали микрофлору в нефтяных месторождениях. Многолетние исследования позволили выяснить, какие типы микрофлоры находятся в пластах и как на нее можно воздействовать".

Тогда интерес к микрофлоре был связан с проблемой образования сероводорода, который коррозировал металлические трубы, ухудшал качество нефти и в больших количествах угрожал жизни животных и людей. Собственно, процесс образования сероводорода в результате взаимодействия микроорганизмов и сульфатов и навел на идею использовать "нефтяные" микроорганизмы для производства веществ, способствующих вытеснению нефти из пластов. И ученые Института микробиологии РАН, где к тому времени работал Михаил Иванов, придумали такой метод. Дальше машина закрутилась. Ученые попросили подобрать для эксперимента подходящее по геологическим параметрам месторождение, такое, где в закачиваемой воде не было бы сульфатов. Им предложили Татарию.

"Это было везение, - рассказывает г-н Иванов. - Ведь именно в Татарии мы очень продуктивно проводили свои исследования микрофлоры в пятидесятых. Именно там, во многом благодаря энтузиазму главного гидрогеолога Сургучева, мы смогли раскрыть закономерности функционирования нефтяной микрофлоры в пласте, которые ранее не были известны. Сургучев к тому времени уже стал директором отраслевого института и направил нас в нужное место, связав с таким же энтузиастом в 'Татнефти' - главным технологом Муслимовым. Кроме того, что в 'Татнефти' были подходящие условия для эксперимента, там началось падение нефтедобычи. Так что для Татарии инновационные методы повышения нефтедобычи были актуальны".

Ученые использовали свои знания процесса образования сероводорода из сульфатов под воздействием микроорганизмов, находящихся в пласте. Новая технология основывалась на аналогичном механизме. Но на выходе ученым нужно было получить не вредный сероводород, а соединения, которые способствовали бы вытеснению нефти из пласта. На первом этапе в скважину вместе с водой дополнительно закачивался кислород в виде водно-воздушной смеси и некоторое количество минеральных солей азота и фосфора. Вместе они активировали нефтяную микрофлору. При этом бактерий становилось больше и они были более работоспособными. Попадающие с водой и воздухом в пласт аэробные бактерии (которые живут при наличии кислорода) окисляли находящиеся в пласте углеводороды, в результате чего появлялись низкомолекулярные органические кислоты (уксусная, пропионовая и масляная) и спирты (метанол и этанол). Затем снова закачивалась вода, уже без кислорода, чтобы доставить образовавшиеся продукты к другим бактериям - анаэробным (живущим без кислорода). Анаэробные бактерии преобразовывали продукты окисления нефти в метан и углекислоту. Метан действует как газ и снижает вязкость нефти, одновременно повышая локальное давление в пласте. Углекислота тоже снижает вязкость нефти. Но она еще и растворяет карбонатные породы пласта. Таким образом значительно улучшались нефтевытесняющие свойства пласта. Эксперименты в Татарии длились с 1976-го по 1988 год. Дальше они продолжались в виде опытно-промышленных испытаний. Потом этот метод был принят в эксплуатацию "Татнефтью". Эксперименты в Татарии показали, что превышение добычи против фоновых показателей на разных залежах составляло от 10 до 30%. По словам Михаила Иванова, за эти годы в Татарии таким образом было добыто более 700 тыс. тонн нефти.

[lib]18sxemnau.gif[/lib]

"Мне казалось, что методы повышения нефтеотдачи должны быть интересны нашим компаниям, поскольку коэффициент добычи первичными и вторичными методами постоянно снижается, - говорит г-н Иванов. - Но я ошибался. Мы пробовали пропагандировать свой метод на разных выставках, писали письма нефтяникам, но положительной реакции не было: кто-то просто не отвечал, в одной компании сказали, что им неинтересно с этим возиться. Наверное, еще не прижало, есть еще с чего снимать 'сливки'. Зато нашими разработками заинтересовались за рубежом".

Китайцам надо

Сейчас ученые Института микробиологии работают по контракту в Китае. Китайцы проявили к их разработкам интерес еще в начале девяностых, когда начались проблемы с добычей на самом крупном месторождении - Дацине. Но первая попытка сотрудничества была неудачной. Сначала списывались академии наук двух стран, потом состоялся визит, во время которого наши ученые поняли, что до дела вряд ли дойдет. Впрочем, через пару лет Михаил Иванов получил письмо из Джанханского нефтяного университета (сейчас - Университет Яньцзы). Профессор Мей, вычитавший о российской технологии из материалов разных конференций, приглашал российских микробиологов в южный Китай. "При встрече Мей посетовал, что они уже испробовали все методы, которые им предлагали европейцы, американцы, результатов не получили и решили позвать нас", -- вспоминает Иванов. Китайские нефтяники и российские ученые сумели заинтересовать китайский Комитет по науке и технике, который выделил 110 тыс. долларов на первый двухлетний контракт.

"Мы, правда, сразу оговорили, что стопроцентного результата не гарантируем, поскольку на Дагане температура в пластах около шестидесяти градусов. А это для наших микроорганизмов нехорошо. Они согласились рискнуть и не прогадали. Позже выяснилось, что некоторые группы микроорганизмов могут 'работать' даже при температуре в шестьдесят пять градусов". Начали работы в 2001 году. Первичным и вторичным способом на Дагане извлекли 40% залежей, третичным микробиологическим - еще 7%, почти пятую часть от добытого. Потом китайцы попросили продлить договор еще на год, а в 2004-м заключили второй контракт еще на два года с перспективой на третий. При этом на Дагане открыли все старые скважины, а также пробурили несколько новых, из которых новым методом качают нефть.

После этого в госкомпании Petro China выделили деньги и на использование микробиологического метода на месторождении Дацин. Там резко падает добыча нефти, условия же для микробиологического метода, по словам Михаила Иванова, намного лучше, чем на Дагане, поскольку температура в пластах идеальна для микроорганизмов - 36 градусов. Российские ученые ожидают подписания контракта.

У наших микробиологов есть предложения и от иранцев. Они очень хотят попробовать метод, хотя на тамошних месторождениях температура в пластах очень высокая. "Впрочем, попробовать можно, - комментирует г-н Иванов. - И если они рискнут, мы проведем эксперименты, нам самим интересно".

"Честно говоря, я не совсем понимаю, почему это интересно китайским и иранским нефтяникам и неинтересно нашим, - сетует ученый. - Ведь наш способ позволяет получать дополнительную нефть с себестоимостью пять-десять долларов за тонну, тогда как себестоимость тонны нефти при других третичных методах может достигать сорока-шестидесяти долларов".

Нефть, полученная таким способом, сравнима по себестоимости с нефтью, добытой первичным и вторичным способами из активных запасов. Там текущая себестоимость без учета капзатрат может составлять от 7 до 20 долларов за тонну (хотя в некоторых компаниях говорят, что она может быть и ниже 7 долларов).

Другие микробиологические технологии, например с применением мелассы и микрофлоры, а также выращивание микробов и получение продуктов их жизнедеятельности - поверхностно-активных веществ, биополимеров и др., закачиваемых потом в пласт, более дорогие - 30-40 долларов за тонну (без учета капитальных затрат). Стоимость тонны нефти, получаемой некоторыми химическими методами (к примеру, с помощью полиакриламида), по словам специалистов Института микробиологии, тоже составляет около 30 долларов. Одно из главных преимуществ технологии Института микробиологии РАН помимо цены заключается в том, что она элементарно вписывается в инфраструктуру вторичной добычи. Дополнительно нужно врезать только компрессор и добавить минеральные соли. И можно получать дешевую дополнительную нефть, которая не входит в расчетную добычу.

Горизонт в полвека

"Понятно, почему инновационные методы интересны Китаю, - комментирует ситуацию заведующий лабораторией экономики минерально-сырьевого сектора ИЭПП Юрий Бобылев. - Китай - импортер нефти, своя добыча у них падает. Поэтому им важно стимулировать повышение нефтедобычи на собственных месторождениях. То же и в США. В России ситуация иная - извлекаемых запасов хватит как минимум на четверть века (по международной методике расчетов)".

Впрочем, Минприроды делает более критичные расчеты, полагая, что в России уже к 2015 году будут исчерпаны все рентабельные запасы. Скорее всего, в Минприроды имеют в виду рентабельные активные запасы и не берут в расчет трудноизвлекаемые, которые тоже могут быть рентабельными. По другим оценкам, рентабельных запасов хватит лет на двадцать пять, если не больше. Другое дело, что лет через десять мы действительно будем иметь дело только с трудноизвлекаемыми запасами нефти, их у нас около 60%, а там себестоимость нефти при использовании традиционных методов будет уже гораздо выше, чем сейчас.

Несмотря на то что российские нефтяные компании пытаются декларировать применение третичных методов, они зачастую называют инновационными достаточно стандартные геолого-технические мероприятия, приводящие к интенсификации добычи нефти, как правило, из активных, а не из трудноизвлекаемых запасов. К таким методам относится, к примеру, гидроразрыв пласта или бурение горизонтальных скважин. Что бы там ни декларировали компании, коэффициент нефтеотдачи, который и определяет основное качество разработки месторождений, продолжает падать. В докладе о негативных процессах в воспроизводстве сырьевой базы нефтедобычи "Зарубежнефти" говорится о том, что во многих компаниях коэффициент нефтеотдачи (отношение извлекаемых запасов к оценочным) в последние годы составляет 0,27-0,28 при среднем 0,35. Этот показатель в полтора раза ниже, чем в США, где нефтеотдача много лет растет, хотя у них структура запасов хуже, чем наша.

Эксперты компании "Зарубежнефть" называют две основные причины нерационального использования недр. Первая - сверхобеспеченность многих отечественных нефтяных компаний запасами нефти. Потенциал добычи из этих запасов составляет 450 млн тонн, снятие "сливок" с низкой себестоимостью вполне отвечает интересам акционеров. Посему добыча из более "трудных" запасов им малоинтересна и инновационные методы не востребованы. Вторая причина - отсутствие цивилизованной государственной системы управления рациональным использованием запасов.

"На Западе, например в США и Канаде, правительства проводят осознанную политику в отношении независимых производителей с точки зрения рационального природопользования, - комментирует ситуацию гендиректор Ассоциации малых и средних нефтяных предприятий Елена Корзун. - Там предоставляются налоговые льготы, налоговые каникулы, с тем чтобы компании добывали остаточную нефть. У нас же все недропользователи, независимо от того, на каких месторождениях они работают - высокодебетных или с трудноизвлекаемыми запасами, платят одни и те же налоги. А налоги эти зависят от мировой цены на нефть".

По словам г-на Бобылева, во многих странах, в том числе в США, существует дифференцированная система налогообложения в зависимости от "качества" месторождений. Наши эксперты неоднократно предлагали внедрить подобную систему. "Но нашему Минфину куда удобнее рассчитывать единый для всех налог, - говорит Елена Корзун. - Берешь мировую цену, умножаешь на тонны. Но если большие компании работают с высокой рентабельностью, потому что их экономика состоит в добыче и переработке, то малые, у которых нет переработки, вынуждены мириться с низкой доходностью. А ведь они могли бы осваивать старые и заброшенные месторождения, в которых остаются солидные запасы, и таких брошенных месторождений у нас много".

Юрий Бобылев полагает, что в российских условиях усложнение системы налогообложения представляется чиновникам потенциально опасным: ведь дифференцированная система у нас создаст условия для схем ухода от налогов.

Тем не менее эксперты предупреждают, что подобная политика приведет к тому, что уже лет через десять мы выкачаем всю нефть из активных запасов и будем работать только с трудноизвлекаемыми. Освоение же современных методов другими нефтяными державами, по оценкам экспертов, позволит к 2020 году повысить извлекаемые запасы в 1,4 раза - до 65 млрд тонн.

Проблема повышения нефтеотдачи не раз становилась предметом обсуждения, в частности на парламентских слушаниях в ноябре 2004 года, где отмечалась "недостаточность экономико-правовых стимулов для проведения высокорискованных в финансовом отношении геолого-разведочных работ, обеспечения полноты отработки разрабатываемых запасов, рационального использования сырья". Та же "Зарубежнефть" уже не первый год предлагает концепцию федеральной программы по преодолению падения нефтеотдачи, основными элементами которой могли бы стать дифференцированное налогообложение, льготы в получении экспортных квот для компаний, реализующих методы повышения нефтеотдачи, независимая госэкспертиза этих методов. По мнению экспертов, стимулирование инноваций в нефтяной сфере могло бы привести к приросту извлекаемых запасов в объеме 2-2,5 млрд тонн за восемь-десять лет.

Источник: Галина Костина, журнал «Эксперт», http://www.expert.ru