Мир на пике – Мир в пике Анпилогов Алексей
Человечество всегда пыталось вначале использовать наиболее концентрированные, наиболее качественные ресурсы – лучшие пахотные земли, лучшую древесину, лучшие охотничьи угодья и лучшие месторождения полезных ископаемых. Помните аборигенов Австралии и их мегафауну? Ведь взяли самых вкусных, самых больших австралийских «слоников». Ну а потом уже докатились и до крыс с личинками.
Нефтяники тоже вначале разбуривали гигантские и сверхгигантские месторождения – так называемых «нефтяных слонов». Ну а уже потом, шаг за шагом, скатились до современных небольших месторождений, которые они презрительно именуют «мышами».
И так происходило в истории всегда и везде.
В 1900-м году в горах Врангеля на Аляске были обнаружены богатые месторождения меди. Содержание меди в руде составляло совершенно безумную по нынешним временам цифру в 70 % чистого металла в породе! Ни до, ни после того момента современное человечество не находило столь богатых залежей меди.
Вслед за «золотой лихорадкой», которая случилась на Аляске двумя годами ранее, началась лихорадка «медная». Массовое производство меди на шахтах в горах Врангеля стартовало уже в 1911 году, одновременно с сооружением железной дороги к морскому порту из труднодоступного горного района Аляски, которая и позволила добывать там медь. Пик производства меди был пройден уже в 1916 году, а к 1938 году медные шахты Кеннекота были закрыты – в связи с исчерпанием богатых залежей меди.
Сейчас, в среднем, содержание меди в породе, добываемой человечеством, составляет жалкий 1 %. Новые проекты, стартующие сейчас, подразумевают уже и вовсе вовлечение в экономический оборот залежей меди с концентрациями металла в пределах 0,3–0,5 % по массе. Там, где вчера старатель с киркой и лопатой мог с помощью своей мускульной силы и небольшого количества динамита получить богатейшую руду, сейчас надо ставить буровые станки, организовывать партии бурильщиков и подрывников, подтягивать мощные экскаваторы и самосвалы, ставить громадную обогатительную фабрику и столь же эпических размеров хранилище для ядовитых стоков, образующихся при производстве концентрата руды. Все это требует все больших и больших объемов энергии на добычу эквивалентного количества полезного продукта (меди).
Таким образом, мало того, что нефтяники и сами выдают на-гора уже не ту энергию, так еще и тратить ее приходится не на конечный продукт, а на все дорожающее и дорожающее сырье для его производства.
Все это приводит к поразительному перераспределению энергетических потоков внутри социума. Вот модель энергетических потоков, характерных для мировой экономики в 1949 году, и модель возможных потоков в году 2030-м.
Как видите, во-первых, очевидно, что в обществе будущего все больший и больший объем энергии будет тратиться на сам процесс получения энергии и добычи различных видов сырья, а не на готовые товары.
Второй момент, который легко отметить на предложенной вверху схеме экономики «образца 1949» и «образца 2030 года», это экспоненциальный рост инвестиций в добычу энергии и сырья. На диаграмме показан лишь рост инвестиций в производство первичной энергии, но, опираясь на пример с производством меди, я должен сказать, что экономика будет все больше и больше нуждаться в инвестициях во все свои производящие сетора. Все в логике S-кривой – на ее падающем плече инвестиции, потребные хотя бы для «поддержания штанов» у процесса, очень быстро становятся запредельными.
По состоянию на 2013 год, процесс этот в нефтяной отрасли пока еще и не стартовал, но даже озвученные цифры инвестиций уже поражают воображение и заставляют всерьез задуматься – «камо грядеши?».
Так, например, новые проекты по эксплуатации канадских нефтяных песков и проекты Катара по превращению природного газа из его месторождений в синтетическую нефть подразумевают начальные инвестиции в размере… 97 000 долларов за каждый баррель в день для установленной мощности заводов. В общем, пока на нефти «энергетической революции» не будет, а будет кропотливая и тщательная работа над собой. S-образная кривая улыбается вам из мировой чашки Петри и передает всем революционный одноклеточный привет. Вас предупреждали – в будущем будет что-то, очень непохожее на сегодня.
Вот вам еще один пример.
Смысл графика очень простой и демонстрирует ту же тенденцию. В период десятилетия с 1994 по 2004 год 2,4 триллиона долларов инвестиций в нефтяную индустрию прибавили 12 миллионов баррелей в день к уровню добычи нефти. Тогда как те же 2,4 триллиона долларов, потраченных с 2005 по 2010 год (потраченные уже за пятилетку, а не за 10 лет!), дали в результате снижение уровня мировой добычи 0,2 миллиона баррелей в день. Надо понимать, что если вчера мы относительно немного тратили на то, чтобы значительно повысить добычу, если сегодня мы тратим больше для того, чтобы просто удержать ее на прежнем уровне, то завтра нам придется заплатить значительно больше только для того, чтобы она просто не падала слишком быстро. Все честно, все в логике уже упомянутой S-кривой и логистической кривой для нефти, которую описал Хабберт.
График триллионных инвестиций в добычу нефти, который приводит к снижению ее добычи, это флюорограмма, на которой половина левого легкого у больного уже поражена раковой опухолью, а по правому легкому вовсю идут метастазы. И это тоже покажет вам любое вскрытие современного мира.
Современная экономика ископаемого топлива, стихийного рынка и неуемного потребления всего и вся неизлечимо больна, и двумя перечисленными моментами ее беды не завершаются.
Третий момент, который неизбежно возникает при анализе будущей структуры экономики, это катастрофическое перераспределение трудовых ресурсов, которое произойдет в ближайшем будущем между секторами экономики практически во всех странах мира.
Сектор производства первичной энергии, призванный обеспечить поддержание структуры социума, будет неизбежно вовлекать все более и более значительные количества трудовых ресурсов.
Зримые «зеленые ростки» такой новой экономики можно уже наблюдать на примере США – все штаты, ведущие добычу «нового» сланцевого газа и «новой» сланцевой нефти, не испытывают никаких проблем с безработицей. Скорее, там уже не хватает рабочих рук. Пока этот процесс в целом отраден для современных США с их хронической безработицей, но, дойти, в перспективе будущего, до освоения энергетических ресурсов силами бывших визажистов и PR-менеджеров, переученных в буровиков и водителей нефтевозов, – я бы уже не был столь благодушен и оптимистичен на месте американских властей.
В таком будущем, когда большая часть энергии и большая часть добавочного продукта общества будут вынужденно использоваться на «поддержание штанов» у перманентно падающей эффективности экономики, а трудовые армии будут работать на добыче нефти и газа, нас ждет еще один сюрприз.
Поскольку на добычу всего «хлеба насущного» снова надо будет тратить чуть ли не 90 % сил всей экономики вместо 1–2 % в прошлом, мы столкнемся с четвертым моментом, который уже в полной мере затрагивает адептов религиозного учения:
«Ток – из розетки, бензин – из бензоколонки, деньги – из банкомата, Wi-Fi же вездесущ. Ныне, и присно, и во веки веков. Аминь!»
Это – неизбежное падение конечного потребления.
Ведь, как уже сказано, социальный организм и его экономическая система замкнуты. А в замкнутых системах, которые хотят жить, надо всегда чем-то жертвовать. Лапой, попавшей в капкан, хвостом ящерицы, оказавшимся в руках у подростка, или подкожным жиром, накопленным за предыдущие сытные годы. И если данное падение не удастся смягчить социальными технологиями (а падение конечного потребления уже представляется неизбежным), то я бы не был столь оптимистичным касательно пункта «трудовых армий». Голодные люди – плохие работники и хорошие разбойники. В ближайшем будущем мы можем увидеть таких социальных монстров (и в первую очередь – в странах Запада), что «трудовые армии» Рузвельта покажутся нам детской присыпкой. Дай Бог, чтобы мы не увидели веселых гримас средневековья или еще более архаичных темных веков.
Разомкнуть систему для дальнейшего роста можно, но это очень нетривиальная и комплексная задача. Бурный рост социальных систем по шкале экстенсивности, начавшийся еще со времен Колумба, Ермака и Магеллана и продолжавшийся потом еще и по интенсивной шкале (спасибо Уатту, Отто, Дизелю, Оппенгеймеру, Курчатову и многим, многим другим), за счет энергии внешней среды выходит на свой пик. Системе, в ее существующем виде, уже некуда расти. Подробную картинку по всем доступным человечеству ресурсам, которые еще можно закачать в пирамиду, я разберу детально дальше, а пока закончим все же с эффективностью.
Нам надо дополнительно ко всем нашим разъяснениям проговорить еще один ограничитель, а именно минимальный EROI, который вообще стоит рассматривать для топлив, включаемых в энергобаланс. Нетрудно заметить, что с точки зрения формальной логики топлива с EROI ниже 1:1 – это вообще не топлива. На их производство надо затратить больше энергии, чем они содержат сами по себе. Например, можно собирать хворост в лесу, вместо того чтобы заплатить в конце месяца за природный газ. Но, скорее всего, на сбор хвороста вы потратите больше энергии, чем получите от его сжигания. Ведь лес сейчас растет не на вашем пороге, да и печку-буржуйку вам надо еще как-то всунуть в свою квартиру в многоэтажном доме…
Минимальный EROI для топлива, которое еще возможно к использованию в рамках сложного индустриального общества, гораздо выше и составляет, по разным оценкам, от 3:1 до 4:1. Это очень важная цифра, и я постараюсь объяснить, почему топлива с меньшими значениями EROI вообще не стоит принимать в расчет, как не надо принимать в расчет хворост для организации отопления многоэтажки.
Кроме самого процесса добычи топлива общество незримо вовлечено в действия по его транспортировке, распределению, получению от топлива полезной работы или энергии и утилизации отходов всех этих процессов. Отсюда вытекает, что итоговая «цена» топлива для всего общества гораздо выше, нежели энергетическая цена самого топлива на срезе скважины или изоляторах повышающего трансформатора АЭС. Топливо или энергию надо доставить от электростанции или скважины к потребителю, и только тогда потребитель сможет запустить с помощью этого топлива какой-то полезный процесс. Ну, в самом деле, не поедете же вы за природным газом на Ямал, а за нефтью – на Сахалин. Вы бы хотели покупать их у себя в городе, причем уже в виде бензина на АЗС или бытового газа у себя в конфорке. Да и «чистым экологическим» хворостом отапливать свою однушку вы тоже не захотите. Вам лучше все-таки не разводить костер в гостиной, а по-прежнему просить ночью в холодном октябре: «Дорогая, прикрути регулятор батареи, жарко ведь…»
Для разных топлив цифры этой добавки на транспорт и распределение различны, но в большинстве случаев эти дополнительные расходы могут составлять очень впечатляющие цифры. Так, например, Россия, экспортируя в натуральном виде около 45 % добываемых энергоресурсов, еще около 6 % от их энергетического содержания тратит на логистику этой энергии по территории России до границ страны. Итак, для транспортировки самых удобных в перевозке топлив – нефти и газа – Россия тратит дополнительно только на доставку к покупателям еще 13 % энергии, содержащейся в самом топливе, или 1/7 его часть. Не надо, я думаю, объяснять, что при падении EROI эти расходы растут опережающими темпами. Например, ни дрова, ни, тем более, хворост из Сибири в Европу возить нерентабельно ни сейчас, ни завтра, ни послезавтра – количество энергии, затраченное на их перевозку, никогда не окупит энергии, содержащейся в них.
Кроме того, не вся энергия, затрачиваемая в процессах добычи, переработки и транспортировки топлива является «первичной» энергией. Значительная часть затраченной энергии получена при использовании различных машин и механизмов, то есть это не энергия топлива, а уже готовая, качественная механическая или электрическая энергия. И за сухими цифрами потраченных на нефтяных промыслах киловатт-часов электроэнергии остается за кадром то, что сама эта электроэнергия пока производится нами на электростанциях с весьма скромными КПД – от 25 до 50 %. По факту, например, потратив 1 кВт-ч электроэнергии на цикл нефти, мы незримо тратим около 4 кВт-ч энергии угля где-то на электростанции далеко от скважины.
Результатом таких действий с топливом является так называемый «утес энергетической эффективности». Вот он.
Ось абсцисс – это значение знакомого нам EROI, а ось ординат – количество в процентах потерянной для общества энергии. Зеленая часть графика – то, что осталось обществу, красное – то, что ушло в процесс переработки топлива.
Как мы видим, даже драматическое уменьшение EROI ископаемого топлива с 100:1 до 25:1, которое случилось на нефти в период с 1900 по 1975 год, практически ничего не изменило в общественных отношениях – зеленый участок диаграммы представляет собой практически правильный квадрат – «како было, како есть». Небольшое падение с 25:1 до 18:1, случившееся за период с 1975 по 1990 год уже сильно ударило по структуре общества. Я не склонен играться в конспирологию, но перестройка в СССР и «рейганомика» в США – это отчасти тоже порождения такого небольшого спуска вниз по шкале эффективности.
Что дальше? Сегодня, в 2014 году, по разным оценкам, EROI нефти составляет от 15:1 до 8:1. Это если говорить о традиционной нефти. Сланцевая или трудноизвлекаемая нефть, согласно большинству исследований, показывает EROI уже в районе 5:1 (утес уже все ближе). Завтра этот показатель для нефти однозначно упадет до 3:1, и это будет уже критически важным для современного общества. Послезавтра EROI ископаемого топлива будет еще меньше.
А даже небольшое сокращение EROI – это миллиарды баррелей нефтяного эквивалента в год в масштабах мира, потраченных на сам процесс, а не на получение продукта. Не учитывать это в будущих раскладах просто глупо. Но на деле картинка с «пиком энергии» еще печальнее. Мир растет, мы на «пике энергии», но самого ископаемого топлива у нас конечные количества. А даже если нефти было бы бесконечно много, нас бы это тоже не спасло. Поскольку нам важно получать и рассеивать энергию каждый день и нас, вообще-то, мало интересуют «запасы нефти». Нас гораздо больше интересует то, сколько энергии мы можем получить из всех возможных и доступных нам источников «здесь и сейчас».
Ведь энергия – это воздух. Помните? «Если человека поместить под воду, то жить он будет ровно минуту…» Господа-товарищи! Мы уже нырнули. А Дездемону уже вовсю душит подушкой злой, подлый мавр.
И мир, подойдя к исчерпанию традиционных ресурсов нефти и газа, лихорадочно ищет замены старой, доброй нефти.
Ключевые слова: фонтан нефти, качественные ресурсы.
Ключевые смыслы: съесть все вкусненькое сначала; едим все подряд; больше усилий – меньше результатов.
Юстас Алексу:
Причины возникновения коррупции в нефтяном секторе
- все сделки в отрасли связаны с очень крупными суммами;
- большая маржа (цены по отрасли существенно превышают себестоимость добычи и разведки);
- концентрация финансовых потоков и снижение подотчетности правительственных агентств перед населением в странах, добывающих нефть;
- технологические сложности, а также правовые и нормативные особенности ведения хозяйственной деятельности в отрасли помогают формировать коррупционные схемы;
- естественные монополии.
Алекс Юстасу:
Есть ЧТО терять. Сопротивление потерям – неизбежно!
Гараедаги Алексу:
Общество в целом, и в особенности экологи, обеспокоены той опасностью, которую представляет производство и потребление энергии для окружающей среды; новая реальность, какую бы форму она не приняла, будет чревата массой беспрецедентных угроз и возможностей.
Кей Алексу:
Лучший способ предсказать будущее – изобрести его.
Юстас Алексу:
Исчерпание нефти и газа – это и есть тот самый стимул, который может привести человечество к переходу на более высокий уровень цивилизационного развития.
Алекс всем:
Работаем, поехали дальше!
Глава 8. Лучшие друзья нефтяных динозавров
Чтение главы у хорошо воспитанного читателя вызовет непреодолимое желание купить наконец-то новые очки в оправе подороже (либо с ювелирной инкрустацией, либо с брильянтовыми вставочками). Ведь с этим всем надо что-то делать! В это же просто невозможно поверить! Неужели мы так долго не замечали этого! Но ведь все говорили, что нефти еще очень-очень много: «то там сто грамм, то сям сто грамм», вообще в мире было все время утро. Неужели мы действительно были не в состоянии воспринять данные, которые были прямо перед глазами?!
Практически любой разговор о «пике нефти», в тот момент, когда оба собеседника, при должной степени адекватности, понимают, что стакан таки «наполовину пуст», а не «наполовину полон», выходит на обсуждение альтернатив, призванных заменить добычу традиционной нефти. Ведь именно «альтернативы нефти» должны вроде бы помочь нефтяному динозавру под названием США.
При этом, к сожалению, большинство говорящих об альтернативах традиционной нефтедобычи и газодобычи обычно слабо себе представляют физические, химические и геологические свойства тех веществ и пород, которые предполагаются как замена традиционной нефти. Да что там говорить, даже сами понятия «традиционной нефти» и «традиционного газа» в сознании обывателя нередко не сильно далеко ушли от вот такой замечательной картинки.
Условно говоря, в представлении обывателя часто «традиционная нефть» и «традиционный газ» – это пещера, в которой плещется подземное озеро нефти, или же это полость, доверху заполненная природным газом. Поэтому, стоит нам воткнуть в такую пещерку, удачно найденную геологами, соломинку нашей скважины, и voilа – процесс пошел, и нефть с газом потекли наверх.
Кроме того, сам вопрос «пика нефти» воспринимается многими как выдумка. В самом деле, ну что может помешать добыть нам нефти завтра чуть больше, чем вчера? Почему это Кинг Хабберт придумал этот дурацкий колокол? Мы сейчас что-то придумаем и…
Вот об этом самом «придумаем» мы и поговорим в этой главе. И вы, к сожалению для всех нас, внезапно осознаете, что нефть нельзя выкачать из месторождения «всю и сразу». Нефть или газ (уран, уголь, железо) можно добывать так, как нам позволяет это делать природа, а не так, как нам хочется. Иначе мы добудем нефти гораздо меньше, чем расположено изначально в нашем воображаемом озере подземной нефти. Те же, кого слабо интересуют технические подробности добычи, могут смело пропускать эту главу. В этом случае вам надо будет поверить моему утверждению: «Нельзя добыть известную нам нефть быстро, всю и дешево». Как в старой картинке о «ремонте в России».
Можно добыть нефть быстро и дешево. Но где-то 1 % от известной нам нефти.
Можно добыть нефть всю и дешево. Но где-то за 1 миллион лет. Может быть, даже за 100 000 лет.
Ну и, конечно же, можно добыть всю и быстро. Только стоить это будет дороже, чем есть энергии во всей добытой нефти.
Ну а теперь – к нашим «подземным озерам нефти».
На самом деле никаких подземных озер чистой нефти и газа нигде в мире нет. Есть так называемые «вмещающие породы», которые как губка пропитаны нефтью или газом – или и тем и другим одновременно, из которых с той или иной степенью эффективности можно получать нефть. Выглядят такие породы достаточно невзрачно – камни как камни.
Например, два любимца нефтяников и газовиков всего мира – песчаник и известняк – вовсю используют для отделки домов, а из известняка даже делают пористые кирпичи. По сути дела, песчаник – это спрессованный песок, а известняк – это спрессованные ракушки и скелетики древних морских обитателей.
Единственное, что делает эти породы уникальными объектами для организации нефте– и газодобычи, – это их высокая пористость, которая позволяет газу и нефти, за счет собственного внутреннего давления в пласте по разветвленной сети трещин практически самотеком поступать в ствол скважины. Скорость поступления нефти в ствол скважины определяется очень большим количеством факторов, но в целом для конкретного месторождения она практически постоянна. И никакими усилиями, кроме весьма затратных способов интенсификации добычи, вы эту скорость не поднимите. При этом площадь отбора полезного продукта – нефти или газа – для скважины в трещиноватом, пористом песчанике или известняке максимальна. Ситуация, когда скважина работает десятилетиями, весьма обычна – поступающий полезный продукт, несмотря на то, что выносит в скважину куски обломков вмещающей породы, не может полностью перекрыть ими сеть пор и трещин. С другой стороны, пробурить в метре от уже проделанной дырки в земле еще одну скважину – это плохая идея. Нефти в породе от этого больше не станет, а вот выдача (дебит) каждой из скважин в этом случае упадет где-то вдвое, поскольку нефть начнет из породы сочиться уже в две скважины. Поэтому нефтяники опытным путем определяют для каждого месторождения так называемый шаг сетки скважин и бурят эти «дырки в земле», призванные облегчить нефти выход на поверхность, в шахматном порядке.
После того как месторождение разбурено такой сеткой скважин, оно начинает выдавать нефть в том темпе, который максимально возможен. Это и есть «верхушка» нашего «колокола Хабберта», от которой и начинается падение добычи. Ну а сам временной лаг от начала бурения на месторождении и до его полного покрытия сеткой добычных скважин и формирует первое восходящее плечо колокола.
При этом важно понять главное достижение нефтяников и газовиков: нефть и газ никто не качает!
На идеальном месторождении нефть и газ идут из-под земли сами, без посторонней помощи, за счет собственного давления пласта. Все нефтяные «качалки», которые вы часто видите в кино и на фотографиях, лишь обеспечивают подачу очередной порции нефти в бочку, осуществляя только подъем нефти по стволу скважины с той глубины, где она сочится в ствол. Нефть течет сама, так как ей удобно и в удобном для нее темпе.
При этом падение добычи (дебита) скважины обычно связано с тем, что пластовое давление в том числе создается и самой нефтью или газом, расположенным в порах вмещающей породы. При отборе продукта пластовое давление неизбежно начинает падать и поступление полезного продукта в ствол скважины уменьшается. В итоге, в тот момент, когда внутреннее давление пласта падает до уровня, когда выход газа или нефти в ствол скважины прекращается, скважина «высыхает», то есть перестает давать нефть или газ. Такое падение добычи на конкретном месторождении рисует нам вторую неизбежность – падающее плечо «колокола Хабберта».
С «высыханием» скважин пытаются бороться многими способами. Наиболее известными и применяемыми на практике технологиями являются управление давлением в пласте, горизонтальное бурение и другие методы повышения отдачи пласта, включающие в себя и гидроразрыв (ГРП), столь часто упоминаемый сейчас с экранов телевизоров. Именно за эффекты этих способов улучшения добычи нефти и газа нефтяников часто величают «варварами», но на самом деле люди лишь хорошо делают свою работу, стараясь добыть нам больше нефти, чем вытекло бы из скважины «само по себе».
Задача геолога – найти нефть. Чем больше и лучше качеством будет нефть, тем успешнее работа геолога. Задача нефтяника – максимально эффективно эту нефть из недр поднять. Эффективность работы нефтяника определяется таким параметром, как КИН – коэффициент извлечения нефти, в простонародье еще именуемый нефтеотдачей. По-английски этот термин звучит как oil recovery factor.
Вначале посмотрим на прошлые усилия геологов в поиске новых месторождений «черного золота».
Как видите, геологи очень стараются, но открытия месторождений традиционной нефти не покрывают того, что мы добываем из недр.
Помните, как у Рабиновича при его разговоре в ЧК:
У Рабиновича на допросе в ЧК спросили:
«Откуда у вас такие большие деньги?»
Он ответил, что берет из тумбочки.
– А кто их туда кладет?
– Моя жена!
– А ваша жена откуда их берет?
– Я ей даю!
– А вы откуда их берете?
– А я их беру из тумбочки!
Если посмотреть на верхний график, то видно, что тумбочка работает в режиме «Рабинович берет» уже как минимум с середины 1980-х годов, а Сара кладет туда денег все меньше и меньше. И как в такой ситуации быть геологам? Ведь они, как и Сара, не могут «нарисовать» нефтяные месторождения там, где нефти и в помине-то нет. У них тумбочка – это вся планета Земля, и они уже излазили ее вдоль и поперек.
Остаются нефтяники и их пресловутый КИН.
КИН – это отношение величины извлекаемых запасов нефти к величине открытых геологических запасов месторождения. В зависимости от многочисленных факторов КИН варьируется от 0,09 до 0,75 (или от 9 до 75 %). Это обозначает, что мало того, чтобы «нефтяной мед» оказался в «геологической банке» какой-нибудь хорошей вмещающей породы. Надо еще уметь его оттуда выковырять. И желательно бы поменьше оставить «по стеночкам».
Однако, понятным образом, несмотря на постепенное увеличение значения КИН, нефтяники тоже не могут добыть из пласта нефти больше, чем там нашли геологи. Да, сейчас уже никто не эксплуатирует месторождение в виде бьющего фонтана нефти (как это показывают в старых фильмах). Такой способ позволяет получить лишь единицы процентов (от 1 до 5 %) от общих геологических запасов нефти. Это и есть добыча нефти «быстро и дешево». После этого естественное расширение сжатой давлением на глубине нефти прекращается, и фонтан перестает бить. Дальше же в ход идут разные гидравлические хитрости.
За счет различных способов поддержания давления в пласте нефти или газа можно добыть уже от 20 до 40 % от общих запасов нефти, а не 1–5 %, как при фонтанном режиме.
Обычно для повышения давления в пласте вместо добытой нефти приходится закачивать в пласт что-то взамен добываемой нефти. Поскольку клубничный кисель и пот грешников у нас в мире дорог, то обычно для этого используется обыкновенная пресная вода. Морская вода не всегда подходит для закачки в пласт, так как имеет неприятную особенность забивать насосы и ствол скважины отложениями своих минеральных солей, а бурение, да еще и на большую глубину, – это всегда процесс затратный и небыстрый.
Поэтому для закачки воды в пласт обычно используют пресную воду. Вода не смешивается с нефтью и слабо растворяет в себе газ, поэтому, даже если часть закачанной воды попадет в отбор нефтяной или газовой вышки, ее потом можно отделить от добытого продукта более-менее простыми способами.
В жизни такой водонапорный режим эксплуатации скважины может носить естественный или искусственный характер. Хорошо, если вода под давлением уже есть где-то ниже пласта. Плохо, когда ее нет. В этом случае нефтяники качают воду в пласт сами, через систему водонапорных скважин, которые поддерживают пластовое давление. Водонапорный режим в целом очень эффективен и позволяет добыть от 35 до 75 % от содержащейся в породе нефти.
Если же воду не закачивать назад в пласт, а лишь выкачивать оттуда нефть, то, кроме падения КИН на месторождении, можно вообще получить весьма интересные последствия.
Это снимок побережья курортного (!) города Лонг-Бич в штате Калифорния в 1930-х годах. Нефтяное месторождение Уилмингтон, расположенное возле морского побережья Калифорнии, начали разрабатывать в 1930-е годы, просто выкачивая нефть наружу в самом бешеном темпе. Заодно можете оценить по фотографии, что такое «плотная сетка скважин» на месторождении, и прикинуть масштабы человеческой алчности. Недавно алчностью убили американского странствующего голубя, а тут у нас снова алчность, но уже на нефти. В итоге к концу 1940-х годов территория месторождения и близлежащие районы просели на целых 9 метров вниз на поверхности. Нефть-то из породы ушла, а закачать назад воду никто как-то не подумал. В результате курортный город Лонг-Бич оказался ниже уровня моря. Сюрприз. Пришлось срочным образом качать воду назад в пласт и защищать город Лонг-Бич от океана высокой дамбой.
Вообще, большинство курьезов и ляпов по добыче нефти – это именно США. Там частный капитал иногда просто забывал обо всем в погоне за длинным нефтяным долларом. В других странах все же алчность и жадность гораздо реже брали верх над здравым смыслом.
В чем опасность воды и почему нефть все же не добывается из пласта на 100 % даже при водонапорном режиме?
Обычно заводнение пласта и добычу нефти таким способом прекращают, когда скважина выдает на-гора уже 90–99 % воды. В отличие от бензобака автомобиля, в котором бензин и вода всегда разделятся естественным образом под действием силы гравитации, в пласте на жидкости – воду и нефть – действует еще уйма различных сил – гидростатического давления, сцепления с вмещающей породой и тому подобных. В пласте, например, всегда есть более и менее проницаемые области, сложенные более или менее пористой вмещающей породой. Вода, как мы помним, «всегда дырочку найдет» – поэтому она старается попасть в зону пониженного давления, к добывающей скважине, по самому кратчайшему пути, минуя области низкой проницаемости пород.
Из таких зон, которые вода уже обошла в своем постепенном движении наверх по пласту, нефть обычными способами извлечь уже практически невозможно. Можно, безусловно, прибегать к различным ухищрениям, но все эти ухищрения достаточно дороги и ненадежны. Поэтому, конечно, пласт пытаются обводнять максимально медленно, давая воде возможность максимально «нежно» выдавить нефть наверх из таких зон малой проницаемости. Старые скважины часто оставляют «отдохнуть» на несколько месяцев в надежде выжать потом нефть из таких зон пласта. Погоня же за сиюминутной прибылью и быстрое движение по пласту зоны водо-нефтяного контакта создает большое количество таких целиков нефти и как раз и является варварской технологией добычи. И теперь на большинстве старых, обводненных месторождений уже просто нереально добывать нефть так быстро, как надо человечеству. Старички устали, старички тонут в воде…
С обводнением пласта связана и вторая особенность потери нефти, которая, пожалуй, единственная является в чистом виде варварством и погоней за прибылью. Это образование так называемых конусов обводнения возле добычных скважин – в районе интенсивно работающих «качалок» воду из пласта выпирает наверх, выше обычного уровня водо-нефтяного контакта.
При обводнении скважины, понятное дело, вода безболезненно начинает выкачиваться в ствол скважины, а нефть так и остается в пласте. В итоге – рядом рано или поздно надо бурить другую скважину или на длительный срок оставлять без работы существующую, в надежде, что вода все-таки уйдет вниз, а нефть поднимется к скважине за счет меньшей плотности.
В чем еще органические недостатки технологии обводнения пласта?
Кроме потерь в КИН за счет нефтяных целиков и конусов обводнения в любом пласте присутствуют потери нефти за счет смачивания частиц коллектора нефтью. Любая вмещающая порода под микроскопом выглядит усредненно как-то так:
Песчаник состоит в основном из частиц кварца – SiO2, а известняк – из частиц карбоната кальция – CaCO3. Нефть плохо смачивает кварц, но очень хорошо пристает к карбонату. В среднем известняковые коллекторы имеют более низкий КИН, нежели песчаниковые, – в известняковых коллекторах нефть, даже на микроуровне, «жмется» к частицам породы, а вода легко просачивается через поры между частицами пласта.
При хороших раскладах, даже имея спокойный темп добычи, за счет традиционных методов добычи, можно достичь среднего значения КИН в 30–35 %. Это значит, что 2/3 найденной геологами нефти нефтяники просто вынуждены оставлять внизу, в пласте. Однако иногда в силу геологического строения пласта значение КИН, при всех ухищрениях нефтяников, может составить цифру в эпические 5 %. Что делать дальше?
Дальше нефть из ловушек, пор и целиков пытаются выдавить уже не «по-хорошему», а «по-злому». На макроуровне это делают тем самым гидравлическим разрывом пласта (в ход идут химия, динамит и даже тактические ядерные заряды), а на микроуровне всячески пытаются поднять собственную текучесть нефти и уменьшить ее сцепление с породой. По-английски эти «злые» технологии собирательно называются EOR – enhanced oil recovery – улучшенные способы добычи нефти.
Легче всего выдавить нефть, подавая в водонапорные скважины углекислый газ. Углекислый газ растворяется в нефти, содержащейся в породе, и собирает ее в более крупные «капли», которые уже можно выдавить вместе с потоком воды в добывающий ствол.
Иногда, в случае очень вязкой нефти, которая все больше и больше приходит на смену простой в добыче легкой нефти XX века, нефтяники даже буквально поджигают пласт. При повышении температуры в пласте, за счет собственного горения и в присутствии образовывающегося при горении СO2, нефть становится более текучей и легче идет к стволу скважины. Именно так сейчас планируют добывать нефть Баженовской свиты, с которой связаны надежды России на приостановку падения добычи нефти.
Однако все методы EOR – это очень недешевое занятие. Одно дело – убить сумчатого вомбата весом в тонну, а совсем другое дело – искать по деревьям личинки жуков. Одно дело – срубить столетнюю секвойю, а совсем другое занятие – собирать хворост в лесу.
Так и с нефтью. Одно дело – сидеть возле фонтанирующей скважины и считать прибыли при EROI добычи в 100:1, а совсем другое дело – выдавливать нефть из пласта каплю за каплей, качая туда воду или углекислый газ.
И именно из-за этого все технологии EOR обходятся гораздо дороже традиционных способов добычи нефти. Вот оценка европейского агентства IEA по стоимости добычи нефти разными методами, включая и основные методы EOR.
Как видно из графика, вся уже добытая традиционная нефть легко уложилась в пределе себестоимости от 2 до 30 долларов за баррель.
Вытеснение нефти за счет нагнетания CO2 принципиально будет стоить от 20 до 70 долларов за баррель, за счет других EOR – и того выше – от 30 до 80 долларов за баррель.
Желающие и интересующиеся уже могут оценить по этому графику реальность «нефти по пиисят и зафтра!». При этом, безусловно, исходя из перспектив себестоимости вновь добываемой арктической нефти (от 40 до 100), битумозной, сланцевой и тяжелой нефти (от 40 до 80), нефтеносных сланцев (от 50 до 100) и различных «синтетических» альтернатив – GTL, CTL и BTL. Все эти минеральные альтернативы «лучшим друзьям нефтяников» мы еще рассмотрим по отдельности. Отдельной строкой, как всегда, стоит отметить замечательные себестоимости (в деньгах! не энергетические!) таких педалируемых сейчас «альтернатив», как биоэтанол и биодизель. Кроме того, что биоэтанол и биодизель дают нам в общий баланс потребления энергии жалкие доли процента, так они еще и стоят, как Гитлеру война! Даже дороже технологии CTL (уголь в жидкое), которую использовал и сам Гитлер для получения своего «эрзац-бензина». Короче, вот вам пища для размышлений, и – «имеющий уши да услышит». Ведь Нобуо Танака так и скажет завтра: «Господа, я все сказал еще в 2007 году. И про пик нефти, и про ее будущую цену…». Но он патологоанатом, а не терапевт. Он лишь говорит о том, что больной перед уходом в мир иной потеет, старается и пытается добыть хоть что-то из месторождений этой упрямой нефти.
Хорошо, скажет внимательный читатель. А что это за «другие EOR»? Что там придумали еще для того, чтобы давить нефть из пласта?
Вот они.
Горизонтальное бурение – это попытка по-другому воздействовать на поступление нефти и газа в ствол скважины. Если принципиально уже нельзя поднять давление в пласте, то можно постараться увеличить площадь соприкосновения ствола с вмещающей породой.
Вот на этой картинке видно, что принципиально дает горизонтальное бурение. А – горизонтальная скважина, Б – вертикальная скважина.
При прочих равных горизонтальные скважины обеспечивают больший объем поступления продукта, но у них тоже есть свои ограничения по применению. Однако и у этой технологии есть свои ограничения.
Во-первых, пласт нефти или газа не всегда лежит горизонтально. Если пласт лежит под наклоном или вертикально, а не горизонтально, то и обычная вертикальная скважина выдаст достаточно нефти.
Во-вторых, горизонтальное бурение в целом гораздо более затратная вещь, чем бурение вертикальное или наклонное, ведь управляемо «загнуть» ствол скважины вдоль пласта – удовольствие не из дешевых. С ростом глубины залегания продуктивного слоя проблемы и стоимости такого решения растут по экспоненте.
В-третьих, рано или поздно полезная площадь месторождения будет исчерпана даже для горизонтального бурения. Условно говоря, для «макарон» добывающих скважин в «кастрюле» месторождения просто закончится место, и нефти для их эффективной работы не хватит. Сейчас горизонтальное бурение дополнили так называемой концепцией «многостволового бурения», когда из одной точки бурится большое число скважин, в результате чего буровая начинает немного походить на осьминога. Вот как это выглядит в виде сверху:
В-четвертых, и это самое важное, горизонтальное бурение никак не повышает собственное давление пласта. Это значит, что если вода в кастрюле уже выкипела (нефть из породы ушла, и давление пласта упало), то, сколько в кастрюлю дополнительных макарон ни засовывай, толку уже от них не будет – нефть в стволы поступать перестанет. Ей и в породе хорошо… Ну и, наконец, гидроразрыв пласта (ГРП). По-английски его называют fracturing или, на сленге нефтяников, «fracking», фрекинг.
Упрощенно это выглядит вот так.
В ствол скважины помещается нечто, что может своим собственным давлением разорвать пласт и обеспечить его дополнительную трещиноватость. Опять-таки, что важно, сам по себе гидроразрыв давление в пласте не повышает, он лишь способствует тому, что нефть или газ начинают поступать в ствол из большего объема пласта.
Исторически для разрыва пласта применяли несколько вариантов. Пласт можно крошить газом под давлением (так называемый gas gun), можно применять обычные взрывчатые вещества, можно, если очень хочется, крошить пласт и тактическими ядерными зарядами (этим в свое время переболел СССР). Сейчас практически все разрывы пласта осуществляются водой, смешанной со специальными химическими веществами и песком.
Вода и химия при этом за счет внешнего давления и за счет химических реакций «раздвигают» поры и трещины породы, а песок потом не дает порам закрыться. Поскольку в воду при современном ГРП мешают уже под сотню химических компонентов, вопрос качества этой воды стоит еще острее, чем при простой закачке воды в пласт. Никакой морской воды, только пресная. И это уже становится во многих местах реальной проблемой.
Так, например, в Китае сейчас вопрос начала массовой добычи новой сланцевой нефти упирается именно в вопрос пресной воды.
Страна, имеющая население в 20 % от мирового, владеет всего лишь 6 % водных ресурсов пресной воды. Кроме того, качество данной воды ниже каких-либо стандартов даже сейчас – 20 % китайского речного стока и 35 % подземных резервуаров воды и поверхностных озер непригодны даже для промышленного и сельскохозяйственного использования уже сейчас. Из этого следует, что пятая часть воды китайских рек и треть озер в Китае уже просто тривиально отравлены. Как может поменяться ситуация в случае резкого роста водопользования для целей ГРП, жизненно необходимого для добычи сланцевого газа и сланцевой нефти или для улучшения добычи нефти традиционной, не сможет предугадать никто. Однако направление изменений ясно и без всякой экспертизы – нормальной пресной воды в Китае в нужных ему количествах тогда вообще не будет.
Итак, резюмируя вышесказанное, лучшие друзья нефтяников – это пористые, трещиноватые вмещающие породы с максимально возможным, длительно не падающим при добыче продукта давлением в пласте. Это и есть то, что мы называем «традиционными» нефтью и газом.
И этих «лучших друзей» у нефтяников становится все меньше и меньше. Их и раньше было мало, а теперь уж и вовсе «таких не делают». И…
И «колокол Хабберта» на традиционной нефти вырисовывается все четче и четче, и бороться с ним все труднее. Нефтяному динозавру светит голодный нефтяной паек.
Вот тут у нас и появляются на арене битумозная, сланцевая и тяжелая нефть, нефтеносные сланцы, природный газ, уголь и всякие непонятные аббревиатуры GTL, CTL и BTL. Потому что цивилизация – это упорядоченная структура, и ей надо рассеивать энергию, а цивилизационный гегемон современного мира, динозавр по имени США, хочет есть. И, конечно же, хочет продлить свою Вечность, хоть и вышел уже на пологий склон своей S-кривой. И поэтому нефтяной динозавр судорожно ищет альтернативы. Ведь дальше ему светит второе, падающее плечо «колокола Хабберта», коллапс и быстрая смерть.
Ключевые слова: бурение, затраты, новые технологии, снова затраты, вода.
Ключевые смыслы: фонтан нефти и сбор по каплям – почувствуйте разницу; ну еще, миленький, капельку; лучшие друзья подвели.
Приложение к главе: «Эффект парадигмы».
Глава 9. Альтернатива – это утки
Остановившись на новой «зеленой оправе», пытливый читатель сможет погрузиться в созерцание альтернативных источников энергии. Но приятные зеленые мифы, причудливо соединяясь с реальностью, вдруг породят ощущение тревоги. С чего бы это?! Вероятно, у читателя, ласково протирающего стекла-хамелеоны в очках, мелькнет крамольная мысль: «Кто бы мог подумать, что и тут все так плохо!». Как жалко, что комфортное прошлое, в которое вложено так много (!), может просто исчезнуть. Но может, все не так и плохо? Стоит все расчеты автора пересчитать и перепроверить. И по возможности дать свой прогноз – альтернативный и более утешительный. Может, альтернатива – все же утки?
В годы моей молодости, во времена крушения социализма советского образца и перехода на капиталистические отношения, в моей среде ходил грустный анекдот о том, как бывший инженер-проектировщик решил заняться малым бизнесом. Звучал он так:
Сын приходит к отцу и просит его объяснить смысл слова «альтернатива».
Отец, отрываясь от расчетов прибылей и убытков по своей малой фирме, пытается помочь сыну:
– Пап, а что такое альтернатива?
– Сложно объяснить в двух словах, ну вот на примере:
Ты работаешь на заводе, из года в год пашешь и пашешь, постепенно копишь бабки. В один прекрасный момент тебе денег хватает на переезд в деревню.
Ты покупаешь десяток яиц и выводишь из них цыплят.
Кормишь их, поишь, ухаживаешь за ними, они подрастают и начинают нести яйца.
А ты их в инкубатор, и вот у тебя уже тысячи цыплят.
Ты за ними ухаживаешь, и вот у тебя уже тысячи взрослых кур.
И вот эти тысячи кур начинают нести яйца – и ты уже крутой фермер!
И тут наводнение – полный абзац! И всю твою ферму смывает, все сдохло, все смыто начисто потоками адской воды…
– Пап, ну и где альтернатива?
– Вот сын. Правильно. Альтернатива – это утки!
Все новое, что сейчас предлагают на смену нефти, это утки, причем как в прямом, так и в переносном смысле.
В прямом смысле – из-за того, что все эти альтернативы уже в свое время были рассмотрены в сравнении с нефтью и по различным причинам отставлены в сторону; из-за того, что современная инфраструктура все равно «заточена» на нефть и крайне неохотно переходит даже на похожий на нее природный газ и из-за того, что предлагаемые варианты перехода – это все те же варианты налить новое, «альтернативное» вино во все те же старые, пропахшие старой нефтью меха.
Опять-таки, в этой главе много технических подробностей, и, если кто-то почувствует, что они ему не важны, то можно снова-таки поверить мне на слово: «Альтернатив нефти, которые выглядят как нефть, пахнут как нефть и имеют свойства нефти, – нет». Потому что это нефть и есть. И смело пропустить эту главу.
А мы, на фоне падения добычи нефти в мире и в США в частности, рассмотрим все альтернативы «старой, доброй нефти». Которые «крякают, как утки, выглядят, как утки, да и сами есть – обычные утки». Вот они все – на графике их потребительских свойств.
В общем, совсем не удивительно, что человечество так плотно подсело на бензин и дизель, которые получают переработкой сырой нефти, топливо – это оптимально с точки зрения плотности энергии на единицу массы и объема. Все другие варианты либо тяжелее, либо занимают больше места. Некоторые альтернативы умудряются совместить в себе обе отрицательные характеристики: одного взгляда на электрические батареи на графике достаточно, чтобы безошибочно предсказать судьбу автономного электротранспорта. Кроме того, картинка наглядно демонстрирует, что количество альтернатив ограничено и выбирать топливо будущего мы будем из метанола, этанола, пропана, сжатого природного газа и сжиженного природного газа.
Начнем по порядку. Первое, о чем я хотел бы рассказать, это весьма специфическая вещь, лежащая между нефтью и природным газом, о которой многие забывают. Это так называемые «промежуточные» фракции углеводородов, которые называются по-русски широкой фракцией легких углеводородов (ШФЛУ) и газоконденсатом, а по-английски, соответственно, natural gas liquids (NGL) и lease condensate. Именно добыча газоконденсата позволила нам прожить без потрясений последнее десятилетие «нефтяного века», те самые «плоские» 2000-е, когда нефть вроде бы росла аж на целых 0,1 % в год. А мы росли, как мы и привыкли расти раньше, на 3–4 % в год.
ШФЛУ и газоконденсат, которые для благозвучности я в рамках этой книги просто буду называть легким и тяжелым конденсатом, – специфическая фракция, чаще всего содержащаяся в природном газе. С точки зрения химии – это нечто среднее между природным газом и классической нефтью. Молекулы конденсата тяжелее молекул природного газа, но легче молекул нефти. При высоких давлениях и при высоких температурах, которые обычно характерны для пласта нефтегазового месторождения, конденсат находится в газообразном состоянии, по большей мере смешиваясь в этом состоянии с природным газом, но частично – растворяясь в нефти, если таковая присутствует в пласте вместе с газом.
Однако все меняется при выходе нефти и газа на поверхность. Давление и температура при этом резко падают, и тяжелые фракции конденсата выпадают в жидкий осадок, то есть конденсируются (отсюда, собственно говоря, и название газоконденсата). С конденсатом, растворенным в нефти, происходит обратный процесс – его легкие фракции начинают кипеть и выделяться вместе с метаном в виде так называемого «нефтяного газа». Для интересующихся химией – в легкие фракции конденсата входят 4 углеводорода: этан, пропан, бутан и изобутан. Начиная с пентана и его изомеров, конденсат уже считается тяжелой фракцией. Однако весь конденсат, несмотря на то что в нормальных условиях он может быть газом, все же продается, по сути дела, лишь в жидком виде. При достаточно небольших давлениях (в 15–20 атмосфер) температура кипения пропана и бутана повышается настолько, что при комнатной температуре эти углеводороды уже становятся жидкостями. После несложной переделки автомобиля и установки достаточно тонкостенного баллона обычный автомобиль можно заставить потреблять этот легкий конденсат. Этан столь легко не сжижается (здесь он ближе к «истинному природному газу» – метану), из-за этого фракцию конденсата обычно используют для целей органического синтеза (самый понятный пример такого синтеза: этан-этилен-полиэтилен).
С обывательской же точки зрения – разделить тяжелый и легкий конденсат еще проще. Легкий конденсат – это то, что продают вам под ценником «пропан-бутан» на АЗС, а тяжелые фракции конденсата уже давным-давно просто мешают в «бензин А-76», ведь другое название тяжелого конденсата – это «газовый бензин». Хорошие бензины из конденсата было всегда получить очень трудно – у конденсата обычно более низкое октановое число, чем у легких фракций обычной нефти.
И отнюдь не весь добываемый природный газ является 100 % метаном, при увеличении добычи природного газа волей-неволей увеличивается и добыча конденсата. Чистый же метан еще называют «сухим газом» – и месторождений чистого «сухого» газа не так уж и много. Газ же, содержащий конденсат, называют «жирным газом», и месторождений такого газа в природе гораздо больше. Чем «жирнее» газ, тем больше конденсата всех фракций можно с него снять и тем больше в этих фракциях обычно будет тяжелого конденсата по сравнению с легким. Вот, как пример, карта «жирности» природного и сланцевого газа по месторождениям США.
На карте приведены безразмерные отношения (конденсат/газ), и ситуация, в общем-то, понятна – где-то конденсата в газе много, а кое-где просто-таки до обидного мало. Однако, что интересно, конденсат есть почти везде и на каждом месторождении, где есть нефть или газ.
При этом тихой сапой конденсат уже занимает неслабую долю в производстве «всего почти что жидкого и почти такого же, как и нефть». Тяжелые же фракции конденсата исторически всегда учитывались вместе с традиционной нефтью, поэтому при увеличении производства природного газа у нас тут же магическим образом растет производство и «сырой нефти». Хотя нефти добывается меньше, а это лишь добавка за счет конденсата, полученного из природного газа.
Вот тут и есть первый финт ушами с «пиком нефти». Согласно всем оценкам, пик добычи традиционной нефти мы уже, не заметив того, миновали в 2008–2010 годах. Наше текущее состояние неустойчивого равновесия – это увеличивающаяся добыча конденсата из природного газа, который понемногу замещает нам обычную классическую нефть.
Надо понимать, что по состоянию «на сейчас», в мировом масштабе, легкие фракции газоконденсата уже вплотную подобрались к отметке в 10 Мбд (миллионов баррелей в день) и составляют уже около 11 % от общемировой добычи «всего жидкого», что вполне соответствует производству сырой нефти такими ведущими производителями, как Россия или Саудовская Аравия. И рост этот, безусловно, будет продолжаться и в дальнейшем, до тех пор, пока будет расти производство природного газа. Где-то эдак года до 2020, как мы помним. Таким образом, растущая добыча природного газа незримо подставляет «дружеское плечо» падающему производству нефти.
Газ же угольных пластов, который в балансе природного газа США тоже составляет около 10 %, обычно уже полностью «высушен» и представляет собой практически чистый метан, поэтому уголь нефти не помощник. Из газа угольных пластов конденсат уже не выжмешь. Поэтому увеличением добычи угля нефти не поможешь, кроме совсем уж экзотических вариантов «магических превращений», которые называются у нас аббревиатурой CTL (coal to liquid, уголь в жидкость).
Однако в «побаррельном» учете газоконденсата есть одна интересная англосаксонская хитрость. Теплотворная способность фракций конденсата, в расчете на объем, составляет всего лишь 60–70 % от теплотворной способности сырой нефти. То есть, записывая конденсат скопом с сырой нефтью в «бочках», по-хорошему, с точки зрения чистой энергии продукта, все количества конденсата в этих отчетах надо сразу умножать на 7/10.
Пик нефти не получается обмануть, даже прибавив к нефти добычу конденсата, «немножко похожего» на нефть и добытого из природного газа. Учитывая сказанное выше о том, что в конденсате содержится лишь около 70 % энергии сырой нефти, вы уже можете немного другими глазами посмотреть на рост в 0,1 % в год на добыче сырой нефти. Старую «хорошую» энергию добывать не получается – приходится включать в добычу все более и более затратные источники сырья. Вместо филейной части курицы нам предлагают шею или «ножки Буша». Короче, в полный рост уже встает ситуация «садитесь кушать – и жрите, что дают».
Однако сегодня никто не говорит вслух о таком печальном факте американского будущего. Первое, что вы услышите сейчас в средствах массовой информации, это, конечно, рассказ о «сланцевой революции». Эта революция должна убить «Газпром» (почему не «Роснефть»?), напугать арабских шейхов и обеспечить США еще столетие дешевой нефти.
Что такое сланец?
Сланец, как вы уже, наверное, слышали, – это не город в Ленобласти и не пляжный тапок без задника, а очень плотная, слабопористая горная порода.
В чем отличие сланцев от классических песчаников и известняков, в которых залегает традиционная нефть?
Сланец отличается очень малой проницаемостью. Если песчаник представляет собой спрессованный песок с нефтью, то сланец – это тривиальная, насыщенная нефтью плотная глина. «Поры в губке» у сланца очень маленькие и слабо связаны между собой. Вы легко можете отжать воду из песка, но как отжать воду из глины? Проницаемость сланцевых пластов меньше, чем у классических резервуаров, как минимум в 100 000 раз, хотя есть оценки, что проницаемость некоторых сланцев меньше классического песчаника и в миллион раз.
Такая низкая проницаемость пласта приводит к тому, что, кроме низких дебитов скважин, совершенно невозможно прогнозировать, какое же количество от изначально содержащейся в породе нефти можно поднять наверх в данном, конкретном месте пласта. Таким образом, несмотря на громадные геологические нефтяные запасы любого сланцевого месторождения, реальные извлекаемые резервы нефти (тот самый пресловутый КИН) могут составить от 5 до 0,5 % от геологических запасов. Максимум! Соответственно громадного на бумаге сланцевого «осетра» надо урезать до более вменяемых цифр. Реальные извлекаемые количества сланцевой нефти – это не на сотни, а скорее на десятки лет добычи при существующих аппетитах современных США и всего мира в целом.
Добыча нефти из сланцев вообще была невозможна до начала массового применения гидроразрыва пласта, который мы разобрали в главе о технологиях добычи нефти. Именно гидроразрыв позволяет добывать нефть, конденсат и природный газ из сланцев, но он же и значительно удорожает эксплуатацию скважин. Ведь, как мы помним, для ГРП надо иметь уйму пресной воды, с десяток мощных насосов и около сотни наименований дефицитных и дорогих химикатов. Да и песок, кстати, должен быть не из ближайшей речки, а строго определенного размера и состава. Чтобы потом прочно удержать трещины, раскрытые при гидроразрыве пласта, в открытом состоянии.
Кроме того, большинство сланцевых месторождений выдают только «сухой газ», из которого нельзя потом получить ни нефть, ни какие-либо значимые количества конденсата. Это связано с тем, что большинство сланцевых месторождений в США и в мире лежат выше «нефтяного окна» – той уникальной по своей сути зоны, между верхней и нижней границами которой, собственно говоря, и возможно преобразование-образование нефти.
Некоторые самые глубокие из американских сланцевых месторождений (например формация Баккен в Северной Дакоте) своим нижним, наиболее глубоким краем заходят в зону «незрелой нефти». Именно там вы можете услышать вдобавок к добыче «сланцевого газа» еще и о добыче «сланцевой нефти».
При этом, строго говоря, Северная Дакота и конкретно Баккен являются наилучшим местом для добычи нефти на территории США. Малонаселенная местность, много пресной воды для гидроразрыва пласта, хороший «жирный газ» и много нефти.
В то же время многолетние опыты компании Shell на формации Green River (Грин Ривер) в штатах Колорадо и Юта, в общем-то, закончились по еще более банальной причине – на тех полях злополучно-критический для организации добычи EROI оказался близок к единице, если не меньше ее.
На самом же Баккене, в силу его геологического местоположения, уникального именно с точки зрения образования нефти, с природным (сланцевым) газом никто не мучается в принципе, предпочитая выжигать его тут же в прискважинных факелах.
Помните, как выбили мастодонтов коренные американцы, а вомбатов – первобытные жители Австралии? Идет последнее десятилетие нефти, США, как самый большой нефтяной динозавр, вот-вот рухнет в пропасть, а люди отнюдь не хотят думать о послезавтрашнем дне. И жгут ценнейший природный газ в факелах возле нефтяных скважин.
Тысячи и тысячи факелов, коптящих небо на Баккене, сейчас уже видно из космоса, и они уже светят в объективы спутников ярче Миннеапольщины и почти сравнялись по яркости с Чикагщиной.
Кроме того, концентрация этой нефти может радикально меняться от скважины к скважине – для сланцевых месторождений нефти характерен очень сильный разброс в продуктивности скважин. Хорошая скважина на Баккене может выдать до 500 баррелей в день, а вот плохая скважина может выдать и 200, и 100 баррелей. Кроме того, хорошая скважина буквально через год превращается в плохую, и при этом усилия нефтяников по поддержанию штанов у добычи обычно заканчиваются ничем и, по сути дела, скважину часто приходится бурить заново. Вот данные о продуктивности скважин на Баккене.
Как видите, резво начав с 500 баррелей в день (а если повезло, то и с 900!), скважина на Баккене уже через год вполне может выдавать лишь 150 баррелей нефти в сутки, а через пять лет – 60 бочек. В результате анализа этой фактической деятельности стало возможным построить прогноз: одна продуктивная скважина формации Баккен в 30-летнем пределе может выдать около 550 000 баррелей сырой нефти.
Еще раз подчеркну – продуктивная скважина, при условии проведения 5–6 гидроразрывов на протяжении первых лет, возможно выдаст (пока не проверили) 550 000 баррелей. Это много или мало? Если «перебить» этот поток нефти на среднесуточную добычу, то мы получим среднюю цифру около 50 баррелей в день. 50 бочек в день – это 7 950 литров нефти в сутки. Или 5,5 литров нефти за минуту. Скажу лишь, что стандартный пистолет на обычной АЗС выдает вам бензин в бак быстрее, чем скважина на месторождении Баккен поднимает нефть на свет Божий. А что еще можно ожидать от месторождения столь специфической природы?
Конечно, тут надо опять вспомнить 1938 год, 30 000 фунтов золотом и скважину «Бурган-1», из которой за сутки сами по себе вытекают 6 000 тонн нефти. А 6 000 тонн нефти в сутки – это почти 44 000 баррелей нефти в сутки. 50 баррелей или 44 000 баррелей. Вот вам и вся разница. И да, напоминаю, скважина «Бурган-1» работает до сих пор. Ну а нищий кувейтский эмир на этой скважине стал миллиардером.
Сколько проработают скважины на Баккене и на других сланцевых месторождениях? Этого пока не знает никто (сланцевая «революция» ведь началась не так давно), но уже точно ясно, что сланец – это постоянный сюжет «бури, детка, бури» («drill, baby, drill»).
Сейчас лишь в одних США работают 1 839 буровых, и еще 355 – трудятся в Канаде.
По всему же западному миру, без учета США и Канады, работают только 1 254 буровых.
В России активных буровых установок на сегодня порядка 800. В странах бывшего СССР еще около 300. В Китае работают, согласно оценке, около 2000 буровых. Так что к «остальному миру» (вне США и Канады) необходимо прибавить порядка 2700–3000 буровых установок.
Дальше – можете заняться обычной математикой. Любая работающая буровая – это сложный, высокотехнологичный и дорогой агрегат. Она, подобно библейскому Молоху, жрет, как не в себя, ресурсы, деньги и время людей.
Например, весь последний год в Северной Дакоте, на Баккене, не хватало дизеля, а местные власти грозились прикрыть весь этот бардак нахрен. Ситуация там проста – буровики совершенно разбили им всю сеть местных дорог. На каждую буровую за месяц надо забросить автотранспортом около 200 грузовиков всякого оборудования. Особенно невесело, когда речь идет о гидроразрыве пласта, поскольку потом всю скважинную жидкость еще надо вывезти с буровой и утилизировать.
Кроме того, «лихорадка бурения» (пресловутое «drill, baby, drill!») началась в США и Канаде не вчера и даже не позавчера.
Из 914 127 нефтяных добычных скважин в мире в 1999 году – 554 385 (61 % от общего числа мировых скважин!) располагались на территории США, 48 258 (5 %) – в Канаде, 1 685 – в Ираке, 1 560 – в Саудовской Аравии, 1 120 – в Иране и 790 – в Кувейте.
В целом же на территории США к 1999 году было пробурено 861 834 скважины, из которых 36 % являлись газовыми и 64 % – нефтяными.
И это количество скважин качало нефть и газ еще до наступления эпохи сланца.
Читать бесплатно другие книги:
