Чтение онлайн

В конце прошлого года на проходившей в Хьюстоне конференции Total Energy USA компания «Новас» была награждена «за выдающиеся достижения в области инноваций». Сразу после этого она получила инвестиции на 6 млн долларов от канадской венчурной компании TechnoVita Technologies.

Мы решили узнать, чем российская технология так приглянулась американским нефтяникам.

Дрожь земли

Началось все с разработки петербургских ученых, выполненной под руководством профессора Санкт-Петербургского горного университета Анатолия Молчанова . В 1990-х они предложили использовать плазменно-импульсное воздействие на пласт для увеличения добычи нефти и газа.

Месторождение нефти подобно слоеному пирогу, пропитанному вожделенной жидкостью. Для ее извлечения по стволу добывающей скважины делается множество перфораций. Но проблема в том, что только в фильмах нефть бьет фонтаном. В реальной жизни нефтью пропитаны плотные породы, весьма неохотно ее отдающие и быстро забивающие фильтры. Именно поэтому для чистки перфораций применяют кислоту и микровзрывы, а проницаемость пласта повышают гидроразрывами — закачивают в скважину большое количество жидкости, чтобы резкое повышения давления в призабойной зоне вызвало образование трещин в пласте. Но все эти методы имеют свои недостатки и ограничения, средний коэффициент извлечения нефти в России — 23–25%. В борьбу за повышение этого коэффициента и вступили ученые.

figure class="banner-right"

figcaption class="cutline" Реклама /figcaption /figure

Генератор плазмы — трубка толщиной 102 миллиметра и длиной четыре метра. Внутри нее аккумуляторы и система конденсаторов, которая накапливает энергию. На рабочем конце — разрядник с небольшой бобиной калиброванной проволоки из специального сплава. Генератор опускается в скважину, продолжая питаться и управляться по проводу с поверхности. При разряде за 55 микросекунд вся энергия поступает на проволоку, которая испаряется в металлическую плазму, формирующую пульсирующий газовый пузырь с давлением до 550 атмосфер.

Первые импульсы чистят перфорацию, удаляя кольматант — породу, забивающую поры. Следующие импульсы распространяются по пласту, создавая микротрещины. Технический директор компании Петр Агеев , только что вернувшийся из Кувейта, взахлеб рассказывает о результатах испытаний. На малопродуктивной скважине удалось поднять добычу с 60 до 1400 баррелей в сутки. Секрет подобных чудес не в умении «жахнуть» посильней — так и скважину стоимостью в миллионы долларов разрушить можно, — а в фундаментальной науке. «Нелинейная физика и нелинейные волновые технологии нашли свое применение в борьбе с резонансом в технике. Мы же, напротив, научились создавать резонанс в нефтеносном пласте. Это создает аномальную трещиноватость, снимает поверхностное натяжение и вызывает эффект акустической кавитации, уменьшая вязкость нефти. Для того чтобы рассчитать место, силу и периодичность серии импульсов, мы моделируем залежь как совокупность нелинейных автономных колебательных движений в неравновесной диссипативной среде», — объясняет Петр Агеев.

Разработчики демонстрируют взрыв плазмы прямо на офисном столе

Фото: Дмитрий Лыков

После серии импульсов порода в радиусе сотен метров вокруг скважины начинает пульсировать. При испытаниях в Китае в соседней скважине, находящейся в 220 метрах от рабочей, на видеосъемке можно было невооруженным глазом наблюдать колебания породы: скорость расширения от точки взрывов составила 3,3 м/с, сжатия — в десятки раз больше. Колебания сохраняются более полугода, и все это время земля продолжает «вытряхивать» из себя нефть и газ.

Взрывные технологии использовались для увеличения нефтедобычи и прежде, однако химические взрывы ограничены сериями лишь в несколько десятков за один спуск и их невозможно точно дозировать по месту, времени и мощности. А генератор плазмы способен сделать за один спуск до тысячи точных импульсов, что позволяет использовать его для создания резонанса.

Помогает он и в решении обратной задачи. Часто разработка ведется «кустом» скважин, и после «снятия сливок» в некоторые из них закачивают воду, чтобы выдавить нефть в окрестные скважины. Закачивать жидкость в плотный пласт не легче, чем выкачивать из него. А использовать обычные взрывные технологии рискованно: при неравномерной проницаемости пластов вода может пойти лишь одним из них, и вместо равномерного выдавливания нефти из всех пластов получится лишь обводнение добывающих скважин. Генератор «Новаса» позволяет очень точно и точечно воздействовать на отдельные пропластки, равномерно увеличивая приемистость породы — ее способность вбирать в себя жидкость.

От топора к микроскопу

От задумки в 1990-х до воплощения прошло немало времени. В 2003 году в проект вошел его нынешний руководитель Никита Агеев . До этого он вместе с отцом Петром Агеевым помогал российским предприятиям, прежде всего военным, работать с китайским рынком. Семью Агеевых познакомил с разработчиками технологии руководитель одного из петербургских НИИ. Первым проектом стало изготовление комплекта оборудования для Китая. Потом решили создать совместную компанию «Рост». Агеевы внесли 200 тыс. долларов, ученые — свой патент, за который получили 70% компании. Начались первые лабораторные испытания, был сделан первый пилотный образец.

«От первого поколения аппаратуры, существовавшего в момент моего прихода в компанию, кроме самой металлической трубы, уже ничего не осталось. Мы все время дорабатываем, усиливаем аппаратуру дополнительными датчиками, чтобы видеть, что происходит под землей: датчики температуры, давления, осевого усилия, локатор муфт — магнитный датчик, который улавливает толщину трубы и считает количество пройденных стыков. Если первый вариант генератора был банальным топором, то сейчас уже что-то ближе к микроскопу. И я уверен, что поколение, которое появится через десять лет, будет совершенно не похоже на нынешнее», — рассказывает Никита Агеев.

Первый аппарат работал на обычной медной проволоке. Нынешняя версия — на сплаве, состав которого держат в секрете. Проволока из него не просто превращается в плазму, а увеличивает мощность взрыва на 50% за счет плазмохимической реакции.

В одном только Кувейте Никита Агеев рассчитывает зарабатывать 30–50 млн долларов в год

Фото: Дмитрий Лыков

Сложностей в ходе разработки возникало немало. Например, управлять генератором приходится по тому же кабелю, что и подавать питание. Осложняется это его длиной — до семи километров — и сильной индукцией неразмотанного хвоста на бобине. На столе в офисе лежат новые блестящие генераторы и рядом — черные, проржавевшие: в экстремальных условиях скважины «нержавейка» оказалась вполне себе «ржавейкой». Сейчас для корпуса используют титан, пробуют тефлон — черная поверхность липковата на ощупь. «Можно яичницу жарить», — шутит Никита.

К 2007 году появилось понимание технологии, пора было выходить на опытно-промышленные испытания. Но нефтяные компании не очень любят, чтобы на их рабочих скважинах ставили эксперименты. Поэтому потребовались уже серьезные инвестиции, чтобы пройти этап опытно-промышленных испытаний на месторождениях. Тогда в проект пришла группа инвесторов, вложившая за последующие три года около 4 млн долларов. Для этого была создана компания «Новас», которая сейчас работает на рынке. Еще несколько лет ушло на совершенствование аппаратуры и методик ее применения.

Прочистим скважины американцам

К 2011 году «Новас» созрел для коммерческого использования технологии. Начались переговоры с несколькими крупными российскими компаниями. Однако родной рынок давался нелегко. Согласование и проведение опытно-промышленных работ, отслеживание и анализ результатов, оценка с точки зрения применимости и соответствия бюджету — до заключения контракта уходило до трех лет.

Причем в России приходится заново проходить все бюрократические процедуры, даже если есть успешные результаты работы на скважине компании-соседа, находящейся в паре километров. В Юго-Восточной Азии или в Северной Америке достаточно продемонстрировать результат технологии лишь однажды. В России же обработано уже более 200 скважин при высоком проценте успешности, все результаты задокументированы, подтверждены актами, протоколами, геофизическими исследованиями до и после. Однако даже после успешных работ в одной «дочке» нефтяной компании приходится все повторять в ее другой «дочке».