САФРОНОВ А.Ф.

Геология нефти и газа (курс лекций)

Глава 1. Роль нефти и газа в мировой политике и экономике

Нефть человеком используется очень давно. Её добывали и использовали ещё за 5-6 тыс. лет до н. э. Вначале нефть применялась в медицине, строительном деле, для освещения и в военном деле в виде зажигательного средства.

До второй половины XIX столетия нефть в очень небольшом количестве в естественных выходах её на дневную поверхность. Глубина колодцев редко достигала нескольких десятков метров. В Китае ещё за 200 лет до н.э. бурились скважины при помощи бамбуковых штанг.

Бурение скважин при помощи буровых станков началось в середине XIX столетия. Первые нефтяные скважины ручными буровыми станками были пробурены в Баку, на Северном Кавказе, в Прикаспийской низменности. Первые скважины, глубиной до 70 м, давшие фонтаны нефти, были пробурены на Кубани (1864 г.) и на Алшеронском полуострове (1869 г., Балаханы). Официальная дата возникновения нефтяной промышленности в России - 1.871 г.

Росту добычи нефти способствовало освоение способов переработки нефти. В начале XIX века появились первые нефтеперегонные установки для получения керосина.

Большой вклад в развитие нефтеперерабатывающего производства и использования нефти и продуктов её переработки внёс великий русский ученый Д.И.Менделеев. Под его наблюдением строились в России первые нефтеперегонные заводы, он предложил перевести морской флот на нефтяное топливо.

Решающим толчком к бурному росту добычи нефти и её переработки послужило появление в конце XIX столетия двигателей внутреннего сгорания. Если до 60-х годов XIX столетия в мире добывалось до 5 тыс. т нефти в год, то к началу XX столетия объем годовой добычи нефти достигал уже 20 млн. т.

К началу XX столетия нефть добывалась в 19 государствах. В 1940 г. нефть добывалась в 39 странах, в 1973 г. - 63, в 1980 г. - 68 странах мира.

В XX столетии стремительно растёт добыча нефти: в 1945 г. добыто 350 млн. т, в 1970 г. - 2 млрд. т, в 1992 г. было добыто 3 млрд. т., а в 2009 году – 3,8 млрд.т. В 2009 г. в России было добыто 494 млн. тонн (первое место в мире), на втором месте Саудовская Аравия, на третьем – США. Около 60% добычи нефти приходится на 10 государств. Более половины добытой нефти экспортируется, причем на долю Саудовской Аравии, Ирана, ОАЭ, Кувейта и Ирака приходится около 40% поставок. Россия по экспорту нефти занимает второе место в мире (241 млн. т.), т.е. почти половина добытой нефти идет на экспорт.

Ещё более бурный рост добычи природного газа - в начале 40-х годов XX столетия мировая добыча газа не превышала 100 млрд. куб. м, в 1992 г. было добыто уже 2,1 трлн. куб. м., а в 2009 году - 3,1 трл.м. куб. Мировой лидер по добыче природного газа в последние годы США (594 млрд. м. куб. в 2009 году), на втором месте – Россия. Как и по нефти, более 60% всей добычи природного газа приходится на 10 стран. В отличие от нефти на мировой рынок поступает менее 25% добытого газа. Крупнейшим экспортером природного газа является Россия, на долю которой в 2009 году приходилось 21,7% всего мирового объема природного газа поступающего на мировой рынок.

Существенную роль на мировом рынке природного газа играет сжиженный природный газ (СПГ). СПГ получают из природного газа путем сжатия с последующим охлаждением (до – 160⁰С). При сжижении объем уменьшается примерно в 600 раз. В 1912 г. был построен первый экспериментальный завод, в 1941 году в Кливленде (Огайо, США) налажено производство СПГ, в 1959 году первая поставка СПГ из США в Англию и Японию. 1969 год стал годом долгосрочных поставок СПГ из США в Японию (из Аляски). За последние 40 лет объемы производства СПГ возросли в 110 раз. В 2011 году продажа СПГ возросла до 331 млрд. куб. м. В настоящее время лидерами по поставкам СПГ являются Катар, Малайзия, Индонезия, Австралия, Алжир. Основные импортеры Япония, Ю.Корея, Испания. В России первый завод по производству СПГ построен в 2006 г. на Сахалине, второй планируется построить во Владивостоке, куда будет подаваться газ с Чаяндинского месторождения.

Ни одна отрасль промышленности в мире по добыче полезных ископаемых в XX веке не знала таких быстрых темпов роста, как нефте- и газодобывающие. Это обусловлено тем, что нефть и газ не только эффективное топливо, но и тем, что нефть и газ ценнейшие исходные продукты для химической и биохимической промышленности.

В топливном балансе стран мира в 1910 г. на долю нефти приходилось всего 3% (природный газ не применялся), основная доля (65%) приходилась на каменный уголь. В 1970 г. в топливном балансе стран мира нефть занимала уже 34%, газ - 18%, каменный уголь - 32%. В 1992 г.: нефть - 40%, газ - 22%, уголь - 27%.

В современном мире все большее значение приобретает природный газ. В конце XX столетия газ превратился в существенный фактор экономического развития. Особое внимание уделяется сжиженному природному газу, состоящему из этан-бутанов, пентана и гексана. Эти компоненты почти нацело извлекаются из природного газа на газоперерабатывающих заводах, а затем используются как сырье для получения пластмасс, в виде топлива. Кроме того, применяется технология по превращению метана в жидкие углеводороды. Такой завод работает в Новой Зеландии, где производимый на нем бензин на 1/3 покрывает потребности этого государства.

Широко известно высказывание Д.И.Менделеева о том, что сжигать нефть в топке - это всё равно, что растапливать печь ассигнациями. С середины 40-х годов XX столетия в мире интенсивно начинает развиваться нефтехимическая промышленность. Один из основных продуктов переработки синтетический каучук. Основной потребитель синтетического каучука автомобильная промышленность. Например, на шины большегрузного самосвала идёт около 3 т каучука. Из нефти получают широкий спектр пластмасс, синтетических волокон. Полиэтилен - продукт полимеризации газообразного этилена. Путем биохимической переработки нефтяных углеводородов получают белковые вещества. В настоящее время синтетический белок идет в сельское хозяйство на откорм животных и птиц. В меню человека также уже входят продукты, приготовленные из нефти. Например, масло в шпротах - это продукт нефтехимии. Эксперты Всемирной организации здравоохранения предполагают, что к началу третьего тысячелетия в рационе человека в значительном количестве будут присутствовать заменители мяса и молока.

Из этого краткого обзора видно какая роль принадлежит нефти и газу в мировой экономике. Огромно влияние этих полезных ископаемых и на мировую политику.

В XX веке нефть стала фактором военной мощи государств. Вторая мировая война стала войной моторов. Ударная сила современных армий почти целиком зависит от топлива начиная от бронемашин до ракет. Значимость нефти как стратегического сырья можно продемонстрировать на примере нефтяного кризиса 1970-х годов. В 1973 г. страны ОПЕК (страны экспортеры нефти Ближнего и Среднего Востока) наряду с требованием повышения цен на экспортируемую нефть, выдвинули ряд политических требований, в связи с агрессией Израиля на Ближнем

Востоке. Разразился нефтяной кризис, в результате которого в мире резко подскочили цены на нефть, кризис затронул во многих странах отрасли машиностроения и транспорта. Оккупация Кувейта 1Ираком в 1991 г. и последующая военная операция США и западных партнеров "Буря в пустыне" напрямую связаны с тем, что Кувейт обладает огромными запасами нефти.

Нефть и газ исключительный фактор экономического развития государств. Яркий тому пример страны Персидского залива, которые благодаря огромным запасам нефти превратились в богатейшие страны мира.

Среди нефтегазовых компаний мира насчитывается около 30 компаний, активы которых около или более 10 млрд. дол. Крупнейшие компании добывают около 30% процентов мировой нефти.

В настоящее время в мире насчитывается более 210 государств, среди которых около половины располагают запасами нефти и газа и добывают их на своей территории или в пределах входящих в их состав акваторий. Причем выгодна не добыча и продажа нефти и газа, а производство и продажа получаемых из них моторного топлива, масел, пластмасс и др. материалов. Так, в США в начале 90-х годов XX столетия мощность нефтеперерабатывающих заводов составляла около 2 млн. т нефти в сутки (США добывали около 350 млн. т) при глубине переработки около 80%. Кроме моторного топлива и масел, эти заводы дают сырье для нефтехимического синтеза (выпускается около 1000 наименований - пластмассы, каучук и др.).

В последние годы много говорят про сланцевую нефть и сланцевый газ. В 2012 году Международное энергетическое агентство (WEA) в своем ежегодном обзоре рынков и отрасли (World Energy Outlook) спрогнозировало радикальное изменение мирового энергетического рынка за счет добычи сланцевого газа и сланцевой нефти. Предполагается, что к 2035 году США займет первое место в мире по добыче нефти за счет сланцевой нефти. По добыче природного газа это уже произошло. Россия была крупнейшим производителем газа с 2002 года. В 2009 году «ГАЗПРОМ» сократил добычу газа на 12,4% (до 582,3 млрд.м.куб.) и РФ уступила первое место США, где производство природного газа достигло 624 млрд.м.куб. Большую часть прибавки обеспечил сланцевый газ. По оценкам Ziff Energy Group сланцевого газа в США в 2009 г. было добыто около 51 млрд.м. куб. В 2012 г. добыча сланцевого газа в США превысила 200 млрд.м. куб.

В марте 2011 г. статистическое агентство при Министерстве энергетики США (Energy Information Administration (EIA) оценило запасы СГ в 32 странах (не рассматривались РФ и страны Ближнего Востока) (EIA “World Shale Resources”, 2011). Общемировые извлекаемые запасы СГ были оценены в 256 трлн.м. куб. (40% от общемировых запасов традиционного и нетрадиционного газа, без угольного метана). При этом считается, что эта цифра минимальна, поскольку в расчет принимались только высокоперспективные участки (по мере совершенствования технологий рентабельной может стать добыча СГ и из формаций с более низким содержанием газа). Современная технология разработки глинистых сланцев сочетает горизонтальное бурение, гидроразрыв и 3D сейсмическое моделирование.

Газоносность глинистых сланцев была известна давно, однако, только в начале XXI века добыча сланцевого газа стала рентабельной. Надо заметить, что толчком к резкому увеличению инвестиций в добычу сланцевого газа послужили высокие цены на природный газ в США. Осенью 2005 г. средняя стоимость газа в США достигла исторического максимума – примерно 480 долл. за 1 тыс. м. куб. В том же году был достигнут среднегодовой рекорд – 325 долл. за 1 тыс. м. куб. Именно на 2005-2006 года пришлась основная масса инвестиционных решений на разработку новых участков сланцевых залежей. В 2011 году цена на природный газ в США уже составила 148 долл. за тысячу кубометров, а в апреле 2012 г. она упала до 70 долл. Покрытие собственных потребностей в газе в США привело к изменению направлений экспортных поставок СПГ – в 2012 г. поставки СПГ из Катара в США были перенаправлены в Европу – и в странах, имевших терминалы для СПГ, газ продавался по демпинговым ценам.

Добыча такого газа стала экономически выгодной только в начале 2000-х годов после разработки технологий с применением горизонтального бурения и гидроразрыва. Основной технологический процесс – гидравлический разрыв с использованием жидкости гидроразрыва (вода) с гранулированным песком. Этот песок расклинивает образовавшиеся трещины (фрекинг). Вода и песок составляют более 98% жидкости гидроразрыва, остальной объем приходится на химические добавки – по отрывочным данным это биоциды (американское ноу-хау). Широко применяется кустовое бурение скважин. Шесть-восемь горизонтальных скважин обеспечивают охват газонасыщенной зоны как 16 вертикальных скважин (Modern shale..., 2009). ). Надо заметить, что в целом по статистике для горизонтальных скважин, по сравнению с вертикальными, характерно более быстрое снижение во времени дебита скважин. Для горизонтальных скважин, пробуренных с целью добычи сланцевого газа (и «сланцевой нефти»), эта особенность выражена еще ярче в силу того, что зона «искусственного» дренажа, образованного в результате гидроразрыва, конечна, а в естественном гранулярном коллекторе – условно бесконечна.

В результате резкого роста добычи сланцевого газа в США наблюдаются структурные изменения в системе энергоснабжения как в США, так и в странах Западной Европы. Поступление на газовый рынок США газа, продаваемый по цене ниже себестоимости, привело к снижению доли угля в топливно-энергетическом балансе США и повышению доли природного газа в электрогенерации. В период 2006 – 2011 годы выработка электроэнергии на газовых станциях возросла почти на четверть, в то время как угольная генерация сократилась на 11%. Как следствие, в последние годы доля американского угля в странах ЕС возросла в 2011 году до 17% (в 2009 г. – 12%). Это обстоятельство может оказать опосредованное давление на поставки газа на европейский рынок. Этот фактор нельзя сбрасывать со счетов при планировании ГАЗПРОМом будущей емкости экспортного рынка Западной Европы, в первую очередь.

Все больше специалистов и экспертов говорят о сланцевой революции, которая в обозримом будущем, будет играть заметную роль на мировом энергетическом уровне. Относительно влияния сланцевого газа на мировой газовый рынок оценки российских специалистов расходятся. Многие российские специалистов скептически относятся к перспективам роста доли сланцевого газа в общей добыче газа, считая прогнозы по добыче сланцевого газа преувеличенными, и, что на сланцевый газ нельзя рассчитывать в долгосрочной перспективе.

Достижения США в области добычи сланцевого газа очевидны, что разогревает интерес результатов к сланцевому газу во многих странах Европы и Азии (здесь нельзя исключать и политический фактор – стремление ряда европейских стан к снижению зависимости от российского газа). Успехи в разработке технологий по добыче сланцевого газа способствовала и активизации добычи «сланцевой нефти».