Новые технологии

За последние несколько десятилетий мировая газовая промышленность в развитых странах превратилась в одну из самых технологически продвинутых отраслей промышленности. Внедрение высоких технологий преобразила отрасль и ввела ее в число технологических лидеров мировой экономики.

Будучи одним из самых экологически чистых и распространенных видов ископаемого топлива в мире, природный газ все более широко используется для производства энергии. Это приводит к все более увеличивающемуся спросу на этот вид энергоносителя. При этом, как ожидается целым рядом экспертов, потребление голубого топлива будет возрастать и дальше. В частности, Международное энергетическое агентство (МЭА) предсказывает на ближайшие годы наступление «золотой эпохи» природного газа. Он будет все больше вытеснять другие энергоносители и его доля в мировой энергетики вырастет к 2035 году до 25 процентов и больше, по сравнению с сегодняшними 21 процентами.

Газовой отрасли необходимо идти в ногу с растущим спросом и производить большее количество природного газа, в том числе, путем качественного роста, то есть, с помощью внедрения технологических инноваций. Значительный потенциал для дальнейшего развития газовой отрасли несет в себе развитие добычи нетрадиционных источников природного газа. Так в последние несколько лет быстрыми темпами развивается разработка сланцевого газа в США. В свою очередь для России актуальным являются технологии по извлечению метана из угольных пластов. В частности, в российском «Газпроме» данное направление называют одним из основных направлений стратегии расширения ресурсной базы газового концерна. Особое место для расширения ресурсной базы для отечественных и зарубежных нефтегазовых компаний занимает реализация проектов по добыче природного газа на морском шельфе, в том числе, в Арктике.

В этом разделе рассказывается о некоторых инновациях, которые преобразили газовую отрасль. Прежде всего, выделяются технологии в сфере разведки и добычи. Кроме того, рассказывается о тех нововведениях, которые позволили расширить потенциал использования природного газа как топлива и позволили ему претендовать на роль наиболее перспективного энергоносителя XXI века.

Новые технологии в сегменте разведки и добычи

Технологические инновации в секторе разведки и добычи сумели открыть для отрасли новые возможности для увеличения объемов добычи природного газа и удовлетворения растущего спроса на него. Немаловажно, что данные технологии при этом сумели сделать разведку и добычу природного газа более эффективной, безопасной и экологически чистой. Некоторые из технологических новшеств в данной области кратко рассмотрены ниже:

o       3D и 4D сейсмическая разведка – развитие сейсморазведки, позволяющих получать и анализировать данные о плотности горных пород в трех измерениях, сильно изменило характер добычи природного газа. 3D сейсморазведка позволяет сочетать традиционные сейсмические методы визуализации с возможностями мощных компьютеров, в результате чего создаются трехмерные модели подземных слоев. 4D сейсморазведка дополняет их и позволяет наблюдать изменения характеристик с течением времени. Благодаря 3D и 4D стало легче выявлять перспективные месторождения, повысить эффективность их разработки, сократить число сухих скважин, снизить затраты на бурение, а также сократить время исследования. Все это ведет к экономической и экологической выгоде.

o       CO2 – Песок – ГРП (гидравлический разрыв пласта). Метод ГРП использовался еще с 1970 года, что позволило повысить выход расход природного газа и нефти из подземных образований. Технология CO2 - песок – ГРП заключается в использовании смеси песка проппантов и жидкого СО2, ведущих к образованию и расширению трещин, через которые нефть и природный газ может течь более свободно. CO2 затем испаряется, оставляя в образовании только песок при отсутствии иных остатков от ГРП процесса, который должны быть удалены. Данная технология позволяет увеличить извлечение природного газа и при этом не наносит ущерба окружающей среде, поскольку не создает отходов под землей, а также защищает ресурсы подземных вод.

o       Колтюбинг (coiled tubing) - одно из самых динамично развивающихся в мире направлений в производстве газонефтепромыслового оборудования. Колтюбинговый способ эксплуатации скважин основан на использовании безмуфтовых гибких труб при бурении и эксплуатации скважин. Колтюбинговые технологии включает в себя металлургическую составляющую – производство специальных металлических гибких труб, конструкторскую – проектирование наземного и внутрискважинного оборудования и приборное обеспечение программы обработки информации. Колтюбинговые технологии значительно снижают стоимость бурения, а также вероятность аварийных ситуаций и нефтяных разливов, уменьшают количество отходов, сокращают время выполнения работ в 3-4 раза по сравнению с традиционными методами. Колтюбинг может использоваться в сочетании со сложными буровыми работами для повышения эффективности бурения, достижения более высоких показателей извлечения углеводородов и оказания меньшего воздействия на окружающую среду.

o       Телеметрические системы. В зарубежной литературе подобные системы носят название MWD (measurement while drilling – измерения в процессе бурения) – системы, разработанные для измерения параметров бурения и передачи информации на поверхность. Информация, получаемая и обрабатываемая с помощью современных технологий телеметрии, позволяет рабочим на промысле производить мониторинг процесса бурения, что сокращает вероятность ошибок и аварий. Кроме того, использование телеметрических систем могут оказаться полезными и для геологов, предоставляя информацию о свойствах разбуриваемой породы.

o       Slimhole бурение. Данная технология может значительно повысить эффективность буровых работ, а также снизить воздействие на окружающую среду. Является экономически выгодным методом при бурении разведочных скважин в новых районах, глубоких скважин на существующих месторождениях, а также для извлечения природного газа из неистощенных месторождений.

o       Глубоководное бурения (deep-water drilling). Технологии бурения при большой глубине воды сделали большой рывок вперед за последние годы. В настоящее время они позволяют заниматься безопасным и эффективным разработкой месторождений в водах более 3 км. В настоящее время основными направлениями дальнейшего развития данных технологий является улучшение морских буровых установок, разработка устройств динамического позиционирования, создание сложных систем навигации.

o       Гидроразрыв пласта (fracking) – способ, который позволяет разрабатывать месторождения углеводородов, в том числе, сланцевого газа. Он заключается в том, что в газоносный пласт горной породы под большим давлением закачивают специальную смесь воды, песка и химических реактивов. В газоносном слое под давлением образуются трещины, через которые углеводороды просачиваются к скважине. Сейчас ГРП широко используется при разработке месторождений нефти и газа. Однако в последнее время не утихают опасения относительно рисков, связанных с добычей этим методом. Вышеупомянутая технология чревата загрязнением водных ресурсов; к тому же существует потенциальный риск взаимосвязи использования метода ГРП и сейсмической активности.

Перечисленные технологические достижения предоставляют только часть сложных технологий, которые внедрены в практику в сфере разведки и добычи природного газа и при этом постоянно совершенствуются. Данные технологии позволили газовой отрасли добиваться более высоких экономических результатов и позволяют заниматься разработкой месторождений, ранее считавшихся нерентабельными.

В свою очередь, существуют технологии, которые открывают путь к более широкому использованию потенциала природного газа как энергоносителя. Это, прежде всего, использование сжиженного природного газа, который совершил революцию в газовой промышленности. Кроме того, большие перспективы открывает использование топливных элементов.

o       Сжиженый природный газ. Одним из наиболее перспективных направлений развития газовой отрасли выступает разработка новых технологий и оборудования для производства, хранения, транспортирования и использования и создание оборудования для сжижения природного газа. СПГ – обычный природный газ, искусственно сжиженный, путем охлаждения до −160°C. При этом его объем уменьшается в 600 раз. СПГ считается одним из наиболее перспективных и экологически безопасных энергоносителей, имеющий целый ряд преимуществ. Прежде всего, его легче транспортировать и хранить, чем обычный природный газ. Так в своей жидкой форме СПГ не имеет способность взрываться или воспламеняться. Особенно важным преимуществом СПГ с точки зрения обеспечения энергетической безопасности является то, что его можно доставлять в любую точку мира, в том числе, где отсутствуют магистральные газопроводы. Поэтому для многих стран значение СПГ все больше возрастает. В частности, в Японии практически 100% потребностей газа покрывается импортом СПГ.

o       Топливные элементы. В настоящее время продолжаются научные исследования в области создания экономически привлекательных технологий использования топливных элементов на основе природного газа. Они способны совершить качественный прорыв в использовании голубого топлива, кардинально расширив области применения природного газа. Как ожидается, разработки по производству электроэнергии из топливных элементов в скором времени создадут удобный, безопасный и экологически чистый источник энергии для транспорта, промышленности и бытовой сферы. Топливные элементы напоминают аккумуляторные батареи. Они работают, передавая поток топлива (как правило, водород) и окислителя на электроды, разделенные электролитом. Исключение при этом промежуточной стадии горении позволяет повысить эффективность процесса выработки энергии. Так КПД топливных элементов намного выше, чем у традиционной генерации с использованием ископаемого топлива. Немаловажно, что использование топливных элементов позволяет резко сократить количество вредных выбросов. К примеру, у некоторых видов топливных элементов продуктами реакции является лишь вода и тепло. Из других достоинств топливных элементов следует назвать их надежность и возможность создавать на их основе компактные источники энергии, способные работать в автономном режиме.

Развитие инноваций в газовой отрасли в России

Уровень развития инноваций в российской газовой отрасли находится в неудовлетворительном состоянии. Практически на всех ключевых направлениях иностранцы технологически превосходят отечественные компании. В частности, они гораздо лучше умеют работать на шельфе, повсеместно применяют ультрасовременные методы увеличения нефтеотдачи пластов, передовые технологии бурения.

Российские же компании довольно неохотно вкладывают свои средства в собственные технологические разработки, которые не гарантируют коммерческой выгоды и требуют многолетних инвестиций в опытное производство. В свою очередь, исследовательские институты, работающие при нефтегазовых компаниях или выполняющие разработки по их заказу, часто попросту не готовы решать долгосрочные задачи, которые требуют больших вложений и сопровождаются высоким риском.

Поэтому отечественный газовый комплекс по большей части инвестирует только в приобретение высокотехнологичного оборудования. В результате на сегодня газовая отрасль стала весьма зависима от трансферта инноваций из-за рубежа. Это, в частности, происходит путем привлечения западных подрядчиков в совместные проекты для проведения бурения на территории России. Кроме того, отечественные компании активно заимствуют тот инженерный банк, которым располагают лидеры газового бизнеса, и приспосабливают их прогрессивные технологии к собственным объектам недр.

Сегодня вложения газового комплекса в новые технологии и инновационные разработки можно разделить на четыре направления.