Легко ли добыть нефть. Газогидратная загадка Мессояхи
Думая многие из тех, кто не профессионально занимается вопросами добычи нефти и газа, а просто интересуется этой темой, наверняка слышали про газовые гидраты, которые сейчас наряду со сланцевой нефтью, сланцевым газом и битуминонозными песками относятся к одним из альтернативных источников углеводородов. И это истинная правда.
Я уже в своих статьях писал вкратце про сланцевый газ и нефть, которых на земле гораздо больше традиционных, но, увы, они не являются конкурентам им. То же самое можно сказать про газовые гидраты, и битуминозную нефть (о них будет отдельная тема), которых на земле огромное количество, но нефть и газ из них, по крайней мере на нынешний день, не могут быть конкурентами традиционным углеводородным энергоносителям.
Хотя промышленная добыча газа из них началась совершенно случайно, в далеком 1969 году, в СССР, при этом никто даже и не догадывался, что газ получается именно из них. Но геологи еще с сороковых годов предполагали, что в зоне вечной мерзлоты могут встречаться газовые гидраты, и это их предположение получило подтверждение
Этот удивительный факт произошел на далеком Мессояхском газовом месторождении, которое расположено на северо-востоке Западной Сибири. При этом его не надо путать с Восточно-Мессояхским и Западно-Мессояхским нефтяным месторождением (кстати, самые северные эксплуатируемые месторождения России на суше). Все они получили название от реки Мессояха, но речь идет о трех разных месторождениях.
Messoyakha - lost in frozen Siberia
На фоне газовых гигантов с триллионами кубометров газа типа Уренгоя и Ямбурга Мессояха форменная мелочевка, не дотягивает и до 20 миллионов кубических метров. Но оно расположено очень удачно, недалеко от северного промышленного гиганта –Норильска. Открыли его в 1967 году, а уже с 1969 начали промышленную эксплуатацию, провели трубопровод, и теперь жители Норильска используют газ Мессояхи.
Я уже писал, что нефть и газ в любом месторождении заперт в пористой породе пласта, которая еще называется коллектором. Сверху над ними находятся непроницаемые породы покрышек, которые не дают им улетучиться. Несмотря на то, что газонасыщенная порода представляет собой губку, она также подчиняется газовым законам, с которыми знаком каждый, который учился в школе. Вспоминаем очень простой закон Бойля-Мариотта
PV=const
Посмотрев на эту формулу любой, кто учил пропорции скажет, что при удалении пласта определенного процента объема газа, на такой же процент должно упасть и пластовое давление. С начала эксплуатации и по состоянию на 2014 год, на месторождении было добыто всего 12,196 млрд.м3 природного газа, что составляет около 62% начальных запасов месторождения. Т. е. согласно газовому закону, пластовое давление тоже должно было упасть на 62 процента. Процесс изотермический, объем пласта не уменьшается, масса убывает – и давление должно падать пропорционально. Но эксплуатация показала удивительный факт нарушения закона физики – давление снижалось гораздо медленнее, чем скорость снижения объема добываемого газа.
Начальное пластовое давление в месторождении было 7,4 МПа (74 атмосферы, если что). Начиная с 1969 года месторождение дважды надолго останавливали: в 1978-1981 и в 1987-1995 годах, кроме того, в истории его освоения были периоды сезонной эксплуатации.
В периоды консервации месторождения происходило восстановление пластового давления до уровня 6 МПа.
Текущее же пластовое давление составляет 5,2 МПа, что меньше начального пластового давления (7,4 МПа) всего лишь на 2.2 МПа или всего лишь на 30%. Объяснить этот феномен можно только тем, что Бойль и Мариотт лоханулись со своим законом, что невозможно. Или тем, что во время простоя происходит приток газа извне. В принципе, это можно объяснить абиогенной теорией происхождения нефти и газа Ларина, о которой я уже писал. Но эта теория весьма спорная, поэтому начали искать более правдоподобное объяснение этому феномену. И нашли. Правда этих теорий не одна, но наиболее вероятна теория Макагона, согласно которой покрышка пласта содержит газогидраты. Она официально принята зарегистрирована в Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Схематичные модели строения залежи долганской свиты Мессояхского месторождения
Газовые гидраты – весьма нестойкие соединения, их создание и распад обратимы. Для создания газовых гидратов нужно давление. При определенном давлении устанавливается равновесие, т. е. скорость образования газогидратов равна скорости их распада. Во время эксплуатации давление падает. И тут начинает работать принцип Ле-Шателье (вспоминаем школьную химию): если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия, то в системе усиливаются процессы, направленные в сторону противодействия изменениям. Т. е. начинается распад газовых гидратов. При этом распад их происходит и во время эксплуатации, но скорость образования газа мала, поэтому и незаметна. А вот во время простоев происходит накопление газа и частичное восстановление пластового давления.
Правда имеется и другая теория. Согласно ей, под газовой залежью имеется нефтяная оторочка, из которой и начинает выделяться растворенный газ при падении давления ниже давления насыщения.
Согласно еще одной теории, газ выделяется как из гидратной покрышки, так и из нефтяной оторочки.
В следующей статье я подробнее напишу о газогидратах и возможностях получения из них газа. Кому интересно – подписывайтесь
Источники для написания статьи:
1. http://my.krskstate.ru/docs/minerals/messoyakhskoe-mestorozh...
2. http://www.oilnews.ru/18-18/promyslovo-geologicheskie-osoben...