Исследование глубоко залегающих горизонтов прикаспийской впадины — новый этап в развитии геологоразведочных работ на углеводородном сырье

Создание минерально-сырьевой базы для горно-металлургической и нефтегазовой промышленности является одной из основных предпосылок успешного роста экономики любой страны как на этапе индустриального становления, так и в период инновационного развития. Наглядным примером этого постулата служит современная история Республики Казахстан.

За годы независимости нашей страны нефтегазовая промышленность достигла огромного прогресса. В настоящее время по объемам добычи нефти Казахстан занимает 17 место в мире (с конца 90-х годов объемы добычи сырой нефти в Казахстане выросли в 3 раза). По подтвержденным данным, по запасам нефти Казахстан занимает 9 место в мире обладая 3,3% мировых запасов углеводородного сырья. В Казахстане на сегодняшний день открыты 3 уникальных месторождения, которые входят в двадцатку гигантских месторождений мира, — это Тенгиз, Карачаганак и Кашаган.

Всё это в совокупности с большими перспективами открытия новых месторождений позволило Республике Казахстан войти в элитный клуб нефтедобывающих стран мира.

Если оценивать мировую энергетику в целом, не стоит отрицать, что наметилась тенденция перехода ряда стран на энергосистемы с низким содержанием углерода, так сказать, на альтернативные источники энергии. И этот тренд с каждым годом будет неуклонно расти.

При этом, согласно данным многих энергетических агентств, мир по-прежнему очень сильно зависим от ископаемых источников энергии. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), на нефть газ и уголь приходится около 80% спроса на первичные энергоресурсы.

Наша зависимость от энергоресурсов, в частности от нефти, еще более усиливается за счет не останавливающего спроса на неё со стороны транспортного сектора, потому что по-прежнему остаётся труднодостижимой коммерчески реализуемая альтернатива двигателю внутреннего сгорания, работающему на ископаемом топливе. На долю транспорта по-прежнему приходится более 60% мирового спроса на нефтепродукты (по данным МЭА).

Таким образом, можно сказать, что сколько-нибудь значимой альтернативы нефти и газу в ближайшей перспективе в качестве энергетического ресурса нет. И, следовательно, для обеспечения устойчивого роста экономики необходимо обеспечить опережающие темпы прироста запасов против объемов добычи.

С другой стороны, сегодня мир стоит на пороге осознания того, что эра легкой нефти, которая позволила открыть многие крупные и гигантские месторождения углеводородов до глубины 5-6 км, осталась в прошлом. Примером этому может служить также и Прикаспийская впадина, в недрах которой на глубинах до 5 км были открыты уже названные три гигантских месторождения нефти, газа и конденсата. Как полагают большинство экспертов, следующие крупные открытия месторождений углеводородов могут располагаться на больших и труднодоступных глубинах (6 — 15 км и больше). Данное предположение основано на открытии за последнее время ряда крупнейших месторождений углеводородного сырья, как пример месторождения Тупи в Бразилии и Тайбер в акватории Мексиканского залива, где получены мощные фонтаны нефти и газа с глубин более 9 — 10 км.

Следует отметить, что мировое нефтегазовое сообщество среди других перспективных на углеводороды осадочных бассейнов особо выделяет два бассейна на Земле, где на глубинах более 6 километров прогнозируются открытия крупных и гигантских месторождений — это Мексиканский залив и Прикаспийская впадина.

Прикаспийский солеродный бассейн по подсолевым отложениям имеет площадь свыше 500 тысяч квадратных километров. Толщина осадочного чехла в наиболее погруженной части впадины составляет порядка 25-30 км. В осадочном чехле выделены три комплекса: полсолевой палеозой-кембрийского возраста, соленосный – кунгурский, надсолевой — верхнепермско-кайнозойский. Подсолевой комплекс сложен отложениями от рифея до артинского яруса нижней перми включительно, соленосный комплекс представлен галитом (каменной солью), который представлен соляными куполами. Высота куполов (диапиров) нарастает от бортов бассейна к центру с первых сотен метров до 9 км. Надсолевой комплекс повсеместно разорван соляными куполами.

Нефтепоисковые работы на Прикаспийской впадине проводятся более 100 лет. До сегодняшнего дня методика и технология геологоразведочных работ на Прикаспийской впадине были ориентированы на поиски месторождений нефти и газа в надсолевых и подсолевых отложениях, залегающих до глубин 5 — 6 км В результате проведенных этих геологических работ были открыты несколько десятков крупных и гигантских месторождений углеводородов. Анализ проведенных более чем ста лет геологоразведочных работ в Прикаспийской впадине показал, что степень изученности верхних (до 6 км) горизонтов подсолевого разреза Прикаспийской впадины столь высока, что она исключает возможность обнаружения здесь крупных нефтегазолокализующих объектов седиментационного типа, подобных уже выявленным.

В 2014 году при участии ведущих отечественных научно-исследовательских институтов и известных геологов страны была выполнена огромная работа по анализу, переработке и комплексной интерпретации всех имеющихся геолого-геофизических данных с применением современных технологий обработки и интерпретации по всем 15-ти нефтегазоносным бассейнам Казахстана. В результате этой кропотливой работы были переоценены прогнозные ресурсы республики до более 76 млрд тонн ресурсов условного топлива, что почти в три раза больше, чем прогнозировалось раньше. Стоит отметить, что порядка 60 млрд приходится на Прикаспийскую впадину, основной прирост ресурсов которой связан с учётом перспективности глубокозалегающих отложений.

Полученные данные в результате этих работ показали, что крупные и гигантские месторождения углеводородов на Прикаспийской впадине могут быть обнаружены на более глубокой ее части, то есть на глубинах 6 — 15 км. Подтверждением этому служат недавно обнаруженные углеводороды на глубинах 6 – 7 км на таких подсолевых структурах как Ансаган, Тасым, Ширак, Кобланды и других. Также было подтверждено практикой нефтепоисковых работ, что при наличии аномальных давлений гигантские месторождения нефти могут существовать на глубинах 10 и более км, где температура достигает 250 °С.

Сегодня состояние нефтегазовой отрасли Казахстана и ее развитие базируются, в основном, на месторождениях Прикаспийской впадины, где сосредоточены 75-80 процентов ресурсов углеводородов. Однако через 20 — 25 лет мы ожидаем естественные падение добычи на таких крупнейших месторождениях как Тенгиз, Карачаганак и Кашаган. Восполнить ресурсную базу можно только за счет разведки более глубокозалегающих горизонтов, где имеется вероятность обнаружения порядка двух десятков крупных (более 300 млн тонн) месторождений углеводородов.

Таким образом, наращивание ресурсной базы углеводородного сырья в промышленно освоенных регионах за счет освоения месторождений больших глубин для всех было бы приоритетной задачей. В этой связи и нашей республике необходимо планомерное проведение специальных геологоразведочных работ с применением передовых инновационных технологий с целью обнаружения новых и крупных залежей углеводородов и установление закономерностей их распространения на больших глубинах.

Республика Казахстан уже начала шаги в этом направлении путем реализации международного проекта Евразия, целью которого является проведение региональных геолого-геофизических изучений глубинных горизонтов в пределах территории Прикаспийской впадины, как одной из крупнейших в мире нефтегазоносных провинций.

Проектом предусматривается необходимость проведения специальных региональных геологических исследований, включающих в себя проведение нового цикла геолого-геофизических изучения глубинных горизонтов Прикаспийской впадины с использованием современных технологий сейсмических и других методов (грави-, магнито-, электроразведки) изучения глубинного строения земной коры. Предусмотрено, что разработка и ведение проекта в действие займёт, по меньшей мере, шесть лет.

Реализация проекта предусмотрена тремя этапами с 2017 по 2022 год: Фаза 1 — повторная переработка существующих геолого-геофизических данных прошлых лет с использованием новых технологий. Фаза 2 — проведение крупномасштабных геофизических исследований по выбранным новым региональным профилям и Фаза 3 — уникальное по своему значению бурение новой опорно-параметрической сверхглубокой скважины на глубину 15 км.

Полевые региональные сейсморазведочные работы будут проводиться с применением самой передовой в мире технологии. Окончательная обработка и интерпретация получаемых новых данных 2D сейсморазведки также будет выполняться с использованием самых передовых технологий обработки и интерпретации с применением известных мировых лидеров в этой области, позволяющих достоверно изучить геологические строения глубокозалегающих отложений до глубин 25 — 30 км.

Центральной идеей этого уникального проекта служит бурение на имеющей себе аналогов сверхглубокой ОП Каспий-1 глубиной до 15 км для исследования до-девонских отложений этого огромного региона, охватывающего северо-западный Казахстан. Одним из предполагаемых мест заложения этой скважины станет район центральной, наиболее глубокой, части Прикаспийской впадины, где расположены крупнейшие соляные купола. Мощная толща гидрохимических отложений, с одной стороны, является надежным трансрегиональным флюидоупором, а с другой — фактически превращает соляное ядро купола (по техническим возможностям) в своеобразное «окно» в глубокие недра земной коры. Это огромные массы гидрохимических пород, также имеют способность снижения температуры подстилающих пород.

Для успешной проводки таких скважин требуются сложнейшие инженерно-технические решения. В частности, помимо многих других технических проблем, особое внимание приходится обращать на неизбежно применяемую классическую телескопическую конструкцию крепления ствола, которая обуславливает существенное уменьшение диаметра скважины от устья до забоя. Немаловажной проблемой при бурении сверхглубоких скважин является высокая температура на глубине. Ожидается, что на глубине около 15 км температура может достигать 300 °С.

Таким образом, бурение этой скважины предоставит научную арену для испытаний продуктов и услуг в условиях сверхглубоких глубин, сверхвысокой температуры и давления. Представится уникальная возможность подвергнуть их ультрасовременную, передовую технологию окончательному испытанию в реальных термобарических условиях. В процессе подготовки бурения также будет изучаться и применяться опыт бурения и научного изучения таких сверхглубоких скважин как Кольская (в России),а также скважины КТБ в Германии и других сверхглубоких скважин, пробуренных в последние 5 — 10 лет. Относительно термобарических условий будет изучен опыт пробуренной в начале 2017 года скважины в Исландии с глубиной порядка 5 км. Данная скважина пробурена для получения геотермальной энергии. Стоит отметить, что температура на забое скважины достигает 500 °С.

Нельзя не сказать и об огромной научной ценности проекта Евразия. Впервые в мире предлагается пробурить скважину глубиной 15 км. Полученные в результате бурения данные позволят дать ответ не только на вопросы нефтяной геологии, оно знаменует начало новой эры в изучении истории Земли. Получаемые в ходе бурения данные представляют большую ценность точки зрения исторической геологии, палеоклиматологии и геодинамики в целом. Предполагается, что забой скважины достигнет кровли рифейских отложений. А это значит, что будут получены данные о строении непрерывной последовательности слоев, освещающий осадконакопления длительностью более 600 млн прошедших лет. Полученные данные могут быть использованы при планировании аналогичных работ в других частях света.

В заключение хочется еще раз отметить, будущее нефтегазовой отрасли в мире и, естественно, в Казахстане будет связано только с использованием ресурсов глубоких недр Земли. Глубокое и сверхглубокое (опорное) бурение даст возможность изучить основные черты глубинного строения малоисследованных крупных регионов. Полученные в ходе изучения глубокозалегающих горизонтов данные о петрофизических параметрах осадочных пород будут широко востребованы при определении общих закономерностей стратиграфического и территориального распределения крупных залежей углеводородов. И самое главное дадут возможность оценить потенциальную углеводородные ресурсы изучаемого региона. Новые методы геофизической разведки и бурение сверхглубокой скважины станут основой зарождения новых наукоемких технологий и новых производств как в Республике Казахстан, так и во всем мире.

Балтабек Куандыков, президент Казахстанского общество нефтяников-геологов