Методы рационального освоения нефтегазовых месторождений арктического шельфа

Экономика Российской Федерации нуждается в успешном развитии топливно-энергетического комплекса, ключевыми ресурсами которого являются нефть и газ. Однако к настоящему времени в нефтегазодобывающей промышленности сложилась крайне неблагоприятная геолого-технологическая ситуация, при которой основная часть остаточных запасов месторождений суши представляет собой так называемые трудноизвлекаемые запасы (ТИЗ). Применяемые в отечественной практике технологии разработки месторождений ТИЗ приводят к значительному увеличению капиталоемкости и трудоемкости добычи углеводородов [34].

Поэтому освоение нефтегазовых ресурсов континентального шельфа в России, так же и как во всем мире, является безальтернативным вариантом компенсации падения добычи газа и нефти на суше. Экономическая целесообразность активизации морских работ на российском шельфе подтверждается оценочными расчетами удельных капитальных затрат на единицу продукции. Известно, что за рубежом для крупных морских месторождений нефти и газа (с запасами более 50 млн. т нефти или 50 млрд. м3 газа) затраты на их разработку составляют соответственно 40−60 $US на 1 т нефти и 20о.

30 $US на 1000 м газа. Эти же показатели для Штокмановского газоконденсатного месторождения составят 3−4 $US, а для нефтяного Приразломного — 20−27 $US[24].

В связи с этим исключительную важность и актуальность приобретает проблема вовлечения в топливно-энергетический баланс России открытых и потенциальных запасов углеводородов континентального шельфа, основная масса (~85%) которых по нашим оценкам [35] локализована на шельфе российских арктических морей. Определяющим фактором в решении этой крупной народно-хозяйственной задачи является создание принципиально новых, не только для отечественной, но и мировой практики технологий, технических средств и оборудования, отвечающих природно-климатическим, геологотехнологическим условиям новых морских регионов, а также развитие необходимой производственной и социальной инфраструктуры.

Целью диссертационной работы является научное обоснование концепции комплексного освоения месторождений арктического шельфа (на примере месторождений Печорского моря) с учетом обеспечения технической доступности и экологической безопасности, включая проблемы определения направлений разработки технических средств и очередности ввода в разработку месторождений.

Достижение указанной цели осуществляется на основе комплексного междисциплинарного подхода к обустройству месторождений, взаимно увязанного с составами объектов промышленной и вспомогательной инфраструктур, схемой транспортировки добываемой продукции и охраной окружающей среды. Контролируемыми параметрами являются величины извлекаемых запасов, географическое положение и формы площади месторождения, глубины моря и ледовые режимы. Из анализа этих факторов определяется рентабельность освоения каждого месторождения.

Наряду с решением чисто энергетических задач освоение углеводородных месторождений арктического шельфа обеспечит развитие социальной инфраструктуры прилегающего побережья (в первую очередь Мурманской и Архангельской областей, Ямало-Ненецкого округа), обеспечит загруженность конверсионных предприятий, повысит экспортные возможности России, а также будет способствовать прогрессу в таких областях, как создание морских ледостойких стационарных платформ, судостроение, строительство гидротехнических сооружений и т. п.

Однако для обустройства и эксплуатации потенциальных месторождений мелководного арктического шельфа в настоящее время нет промышленных технологий, технических средств и сооружений. По некоторым типам сооружений, необходимых для промышленного освоения региона, не имеется даже опытно-конструкторских разработок.

Вместе с тем, в мелководных условиях арктического шельфа имеется ряд нефтегазоносных структур, где из-за отсутствия необходимых технических средств поисково-разведочные и буровые работы не проводятся, несмотря на то, что обустройство и эксплуатация месторождений нефти и газа в указанном регионе возможны с помощью существующих в России технических средств и сооружений. Такой подход к проведению поисково-разведочных работ обеспечивает только темпы прироста запасов нефти и газа без учета возможностей дальнейшего обустройства и эксплуатации разведанных месторождений.

Поставленная цель диссертации в условиях неопределенности и объективных ограничений принятия решений, связанных с геотехнологическими, гидрометеорологическими, океанографическими, инженерно-геологическими и экологическими условиями арктических акваторий, достигается решением следующих задач:

— обоснование выбора типов сооружений и оборудования для проведения поисково-разведочных и эксплуатационных работ;

— определение типа базовой конструкции и основных технических характеристик ледостойкой стационарной платформы (ЛСП) для разработки месторождений нефти и газа мелководного шельфа Печорского моря;

— анализ вариантов и выбор оптимальных технологических схем разработки и обустройства месторождений, включая бурение скважин разного назначения и обоснование транспортных систем.

Структурно методология рационального освоения потенциальных месторождений арктического шельфа предусматривает определение параметров, связанных с геологическим строением месторождений, гидрометеорологическими, океанографическими, инженерно-геологическими и экологическими условиями акваторий, а выбор рационального варианта освоения месторождений сводится к технико-технологическому и экономическому сравнению возможных решений.

Научная новизна работы.

1. Разработана методика районирования шельфа по гидрометеорологическим и геотехнологическим признакам с целью определения приоритетных направлений в области технико-технологического обеспечения освоения ресурсов нефти и газа на арктическом шельфе.

2. Обоснована унифицированная базовая конструкция ЛСП для освоения нефтегазовых месторождений при глубинах моря до 50 м, изготавливаемая на конверсионных предприятиях России.

3. Разработаны методологические основы комплексного освоения нефтегазовых ресурсов арктического шельфа, позволяющие осуществлять выбор оптимальных вариантов обустройства групп месторождений, в том числе с малыми извлекаемыми запасами.

На защиту выносятся:

Основы методологии рационального освоения месторождений нефти и газа арктического шельфа России, включающие:

— разработку критериев выбора технологий и технических средств для производства работ при поиске, разведке и эксплуатации нефтегазовых месторождений арктического шельфа;

— обоснование унифицированной базовой конструкции ЛСП для разработки углеводородных месторождений Печорского моря с учетом возможностей ее серийного изготовления на конверсионных предприятиях России;

— концепцию комплексного освоения в условиях неопределенности и риска групп нефтяных месторождений Печорского моря, в том числе с малыми извлекаемыми запасами.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Рекомендации по выбору и унификации технических средств освоения, группировки месторождений по единой системе обустройства, организации опережающей добычи и апробации технико-технологической схемы обустройства и транспорта добытой продукции позволяют снизить порог экономического риска и повысить рентабельность разработки отдельного месторождения.

Разработанные автором научно-методические положения концепции освоения месторождений мелководного Печорского шельфа использованы в Генеральной схеме развития работ ОАО «Газпром» по освоению газовых и нефтяных месторождений континентального шельфа до 2000 года и на перспективу до 2010 года, технико-экономическом обосновании (ТЭО) и оптимизации технических решений по освоению нефтяного месторождения Приразломное, технико-экономических соображениях (ТЭС) и бизнес-плане освоения месторождения Варандей-море, принятых ОАО «Газпром» .

Личный вклад соискателя.

Автор является одним из основных ответственных исполнителей темы «Разработка концепции освоения нефтегазовых ресурсов мелководного шельфа Печорского моря», выполняемого институтом ВНИИГАЗ. Он осуществлял постановку задач исследований, обработку и обобщение полученных результатов, принимал участие в подготовке технических требований к средствам для проведения поисково-разведочных работ и конструкциям морских нефтегазопромысловых сооружений. На основе предложенной им концепции выполнено ТЭС освоения месторождения Варандей-море, проводятся работы на прединвестиционных стадиях освоения месторождений Медынское и Северо-Долгинское. Использование материалов других авторов отражено в тексте диссертации.

Апробация результатов работы.

Основные результаты диссертации докладывались на Международных конферециях «RAO (Russian Arctic Offshore) -95 и 97», на заседаниях секции «Техника и технология разработки морских месторождений» Научно-технического совета РАО «Газпром» (1996, 1997 и 1998 гг.). Автором опубликовано 27 статей в различных научно-технических сборниках, в том числе по теме диссертации 9 работ.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ.

1. Разработана принципиально новая концепция рационального освоения морских арктических месторождений нефти и газа, основанная на комплексном учете геолого-экономических, географических, природно-климатических и экологических условий региона, наличии и создании технических средств, обеспечивающих различные этапы разведки и эксплуатации месторождений, транспортировку добываемой продукции, а также развитие производственной и социальной инфраструктуры.

2. Методологические принципы экономико-математического обоснования концепции освоения морских нефтегазовых месторождений основываются на выполнении целевой функции — обеспечение добычи углеводородов с минимальными затратами материально-технических, трудовых и финансовых ресурсов, достижение максимальной эффективности производства. Инструментарий выбора рациональных вариантов освоения предусматривает рассмотрение всех реально возможных альтернатив и включает подходы, позволяющие объективно оценить финансовые, экономические и другие достоинства и недостатки проектных вариантов.

3. Поскольку применение специфических буровых и промысловых средств (ледостойких стационарных платформ и др.) предопределяет значительную долю затрат на освоение месторождений (50−70%), разработаны:

— методика гидрометеорологического районирования арктических морей и определения зон технической доступности нефтегазоносных акваторий, позволяющее определить направления создания технических средств и доступные районы проведения поисково-разведочных и эксплуатационных работ.

— техническое решение по созданию унифицированной конструкции ледостойкой стационарной платформы для глубин моря 15−50 м, снижающее стоимость этого объекта за счет сокращения сроков проектных работ и поточности строительства.

4. Сокращение количества ледостойких платформ для обустройства морских месторождений обеспечивается современными технологиями бурения и эксплуатации наклонно-направленных и горизонтальных скважин с большими отходами, а также скважинами с подводно-устьевым заканчиванием.

5. С целью снижения риска и неопределенностей, связанных с недоразведанностью месторождений, а также сокращения сроков их ввода в разработку обосновывается метод опережающей (опытно-промышленной) добычи нефти.

6. Предложенная методика выбора рациональных вариантов освоения группы месторождений путем комплексного подхода к их обустройству, учитывающая динамику ввода в эксплуатацию отдельных месторождений, экономические показатели технической обеспеченности и использования производственных мощностей морских нефтегазовых промыслов, повышает экономическую эффективность и рентабельность инвестиций в освоение месторождений, способствует стабильности социальных условий в северозападном регионе России.