Нефтегазовые месторождения

СПБГУАП|Институт 4 группа 4736

Геоэкологические аспекты оптимизации степных ландшафтов в условиях разработки нефтегазовых месторождений

Рис. 5. Упрощенная схема полимасштабной структуры трансформированных ландшафтов мирового нефтегазодобывающего комплекса: 1 — локальный уровень (скважина); 2 — микроуровень (участок нефтегазопромысла); 3 — мезоуровень (нефтегазопромысел месторождения); 4 — макроуровень (сеть нефтегазопромыслов нескольких месторождений)

Еще одной важной стороной полимасштабности рассматриваемого явления является, по-видимому, разномасштабность некоторых событий «воздействие — отклик», когда, например, воздействие одного точечного объекта — факельной установки — может привести к изменению температуры и загрязнению больших площадей. Подобные несоответствия пространственно-временных и сущностных масштабов являются классическим примером необходимости включения полимасштабности при географическом изучении процессов и явлений. В подобных случаях важно определение территориального охвата и степени детальности исследований на выбранном иерархическом уровне. Полимасштабность исследования заключается и в разработке показателей трансформации и оптимизации ландшафтов, значимых как для каждого пространственного масштаба в отдельности, так и для совокупности всех иерархических уровней трансформируемых нефтегазодобычей геосистем.

38

Контакты | https://new.guap.ru/i03/contacts

СПБГУАП|Институт 4 группа 4736

Глава 2. Географическая полимасштабность техногенной трансформации ландшафтов

2.2. Специфика размещения и освоения нефтегазовых месторождений мира и России

Полимасштабность времени и содержания нефтегазового природопользования проявляется в том числе в разнице степени и глубины текущей и накопленной техногенной нагрузки, варьирующей от локальных местоположений до уровней стран и континентов.

Началом зарождения нефтегазодобывающей промышленности считается внедрение в конце 60-х гг. ХІХ в. технологии бурения нефтяных скважин (Плачкова и др., 2013). Если в 1859 г. общемировой объем добычи нефти составлял около 5000 т, то в 1880 г. — уже 3,8 млн т, а в 1900 г. — почти 20 млн т, т.е. за 40 лет мировая добыча нефти возросла в 4000 раз (Хайретдинов, 2009). По последним данным, предоставленным компанией BP (British Petroleum), мировые доказанные запасы нефти (вероятность извлечения 90%) оцениваются в 239,3 млрд т, или 1696,6 млрд баррелей (BP Statistical Review of World Energy, 2018). Лидером по запасам нефти является Венесуэла, второе место занимает Саудовская Аравия, далее в рейтинге находятся Канада, Иран, Ирак, Россия, Кувейт и США. Сейчас добыча нефти ведется более чем в 54 странах мира, в тройке лидеров находятся США, Саудовская Аравия и Россия (табл. 1). Мировой рост потребления нефти в 2017 г. в среднем составил 1,8%, или 1,7 млн баррелей в день (млн б/д), что третий год подряд превышает 10-летний средний показатель на 1,2%.

Наибольший прирост потребления нефтяной продукции обеспечили Китай — 500 000 б/д и США — 190 000 б/д. В то же время, несмотря на рост добычи нефти на Ближнем Востоке (Иран, Ирак, Саудовская Аравия), мировое производство нефти выросло всего на 0,6 млн б/д, что демонстрирует самый медленный темп прироста начиная с 2013 г. Наибольшее снижение производства нефти отмечается в Саудовской Аравии (- 450 000 б/д) и Венесуэле (- 280 000 б/д), в то время как США и Ливия демонстрируют самый значительный прирост — 690 000 и 440 000 б/д соответственно. Пропускная способность нефтеперерабатывающих заводов выросла на 1,6 млн б/д, в то время как рост мощностей по переработке составил всего 0,6 млн б/д, что ниже среднего показателя третий год подряд. В результате загрузка нефтеперерабатывающих заводов достигла самого высокого уровня за девять лет (BP Statistical Review of World Energy, 2018).

39

Контакты | https://new.guap.ru/i03/contacts

СПБГУАП|Институт 4 группа 4736

Геоэкологические аспекты оптимизации степных ландшафтов в условиях разработки нефтегазовых месторождений

Таблица 1. Показатели доказанных запасов и добычи нефти и газа по состоянию на 2017 г. (Statistical Review of World Energy, 2018)

40

Контакты | https://new.guap.ru/i03/contacts

СПБГУАП|Институт 4 группа 4736

Глава 2. Географическая полимасштабность техногенной трансформации ландшафтов

Средний Восток

41

Контакты | https://new.guap.ru/i03/contacts

СПБГУАП|Институт 4 группа 4736

Геоэкологические аспекты оптимизации степных ландшафтов в условиях разработки нефтегазовых месторождений

Интенсивное развитие газовой промышленности началось в 60-х гг. XX в. Мировая добыча природного газа возрастала в среднем в 3–4 раза каждые 20 лет: если за период с 1901 по 1920 г. она составила 0,3 трлн м3; то в 1993 г. добыча природного газа в мире составила 2663,4 млрд м3 (Судо, Казанкова, 1998). В 2016 г. производство природного газа оценивается в 3,55 млрд м3, добыча ведется более чем в 51 стране мира (см. табл. 1). В тройке лидеров по доказанным запасам находятся Иран, Россия и Катар, по добыче — США, Россия, Иран. За 2016 г. мировое производство природного газа увеличилось на 21 млрд м3 (0,3% прироста). Снижение производства газа в Северной Америке (-21 млрд м3/год) частично компенсировано значительным ростом добычи в Австралии (19 млрд м3/год) и Иране (13 млрд м3/год). Потребление газа в странах ЕС резко возросло (на 30 млрд м3 (7,1%) и показало самый быстрый рост начиная с 2010 г., в то время как в России наблюдалось наибольшее снижение потребления (-12 млрд м3/год) (Statistical Review of World Energy, 2018).

По прогнозам Управления энергетической информацией США (Energy Information Administration), к 2040 г. в связи с ростом мирового спроса на энергетические ресурсы глобальное потребление природного газа увеличится на 3% (с 23 до 26% от общей доли энергоисточников), потребление нефти снизится на 3% (с 33 до 30%), в то время как роль возобновляемых источников энергии вырастет на 4% (с 12 до 16%) (OGJ, 2016; Sieminski, 2016). На фоне того, что страны ОПЕК

идругие крупные производители не пришли к каким-либо значимым соглашениям об ограничении и/или частичной заморозке добычи углеводородного сырья, добыча нефти и газа продолжается во всем мире. Так, например, в Саудовской Аравии объемы добычи нефти достигли небывало высокого уровня в июле 2016 г. (Spindle и Said, 2016).

Вдореволюционной России максимальный объем добычи нефти пришелся на 1901 г. — 11,9 млн т, что составило более половины всей мировой добычи на тот период. В канун Первой мировой войны (в 1913 г.) в России было добыто 10,3 млн т нефти, а в конце войны (в 1917 г.) — 8,8 млн т. Почти полностью разрушенная в годы мировой

иГражданской войны, нефтяная промышленность стала возрождаться в 1920 г. До Второй мировой войны основные нефтяные районы

СССР располагались в Азербайджане и Предкавказье. В 1940 г. добыча нефти в СССР достигла 31,1 млн т (из них 22,2 млн т в Азербайджане). В годы Второй мировой войны добыча уменьшилась до 19,4 млн т в 1945 г. (из них 11,5 млн т в Азербайджане), долю нефти

42

Контакты | https://new.guap.ru/i03/contacts

СПБГУАП|Институт 4 группа 4736

Глава 2. Географическая полимасштабность техногенной трансформации ландшафтов

впромышленности в это время занял уголь. Тем не менее в военные и послевоенные годы в разработку последовательно вовлекались новые нефтяные месторождения. В сентябре 1943 г. в Республике Башкортостан был получен мощный нефтяной фонтан из разведочной скважины, что позволило резко поднять здесь добычу нефти в разгар Великой Отечественной войны. Спустя год была получена первая нефть из девонских отложений на Туймазинском месторождении. В 1946 г. было открыто первое нефтяное (Бавлинское) месторождение в Республике Татарстан, где в этот же период появилось знаменитое своими запасами Ромашкинское месторождение нефти, расположенное на юго-востоке республики (Соколов, 1970; Судо, Казанкова, 1998). В 1950 г. добыча нефти в СССР превзошла довоенный уровень, составив 37,9 млн т. Главным нефтедобывающим регионом страны стала обширная территория, расположенная между Волгой и Уралом, включающая богатые нефтяные месторождения республик Башкортостан и Татарстан и получившая название «Второе Баку». К 1960 г. добыча нефти увеличилась почти в 4 раза по сравнению с 1950 г. Девонские отложения стали самым мощным нефтеносным комплексом в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции (Соколов, 1970; Бакиров, 1990).

С1964 г. началась промышленная эксплуатация западносибирских месторождений нефти. Это позволило увеличить добычу нефти

встране в 1970 г. по сравнению с 1960 г. более чем вдвое (353,0 млн т) и наращивать годовые приросты добычи нефти до 25–30 млн т. В результате в 1974 г. СССР занял первое место в мире по добыче нефти. Западно-Сибирская нефтегазоносная провинция, ставшая с середины 70-х гг. главной базой по добыче нефти и газа, обеспечивала более половины всей добываемой в стране нефти (Соколов, 1990).

В конце 80-х гг. на территории бывшего СССР выделяли уже более 10 нефтегазоносных провинций, каждая из которых включала несколько нефтегазоносных областей. Большая часть нефтегазоносных провинций расположена в пределах платформенных территорий (Русской и Сибирской платформ), с ними связаны провинции преимущественно палеозойского и мезозойского нефтегазонакопления (Бакиров, 1990). Максимум добычи нефти в стране — 624,3 млн т — был достигнут в 1988 г. Затем начался спад — 305,6 млн т в 1997 г., после чего добыча опять стала возрастать. В большинстве старых нефтедобывающих районов Северного Кавказа и Волго-Уральской нефтегазоносной провинции снижение добычи нефти произошло задолго до 1988 г. Но оно компенсировалось ростом добычи в Тюменской области. Поэто-

43

Контакты | https://new.guap.ru/i03/contacts

СПБГУАП|Институт 4 группа 4736

Геоэкологические аспекты оптимизации степных ландшафтов в условиях разработки нефтегазовых месторождений

му резкое падение добычи нефти в Тюменской области после 1988 г. (в среднем по 7,17% в год) вызвало столь же значительное ее падение в целом по СССР (по 7,38% в год) и по России (Судо, Казанкова, 1998).

Добыча природного газа в промышленных масштабах в СССР

началась в конце 50-х гг., составив 21 млрд м3 в 1958 г., возрастая быстрыми темпами. В 1983 г. СССР вышел на первое место в мире по добыче природного газа благодаря освоению газовых месторождений Западной Сибири, обеспечивающей около 90% всей добычи природного газа в стране. Прогнозные ресурсы природного газа

вцелом по России оцениваются в 166,8 трлн м3. Они сосредоточены, главным образом, в Западной Сибири. За ней, по объемам запасов, следуют Восточная Сибирь и Дальний Восток. Свыше 42% ресурсов связано с акваториями морей, прежде всего Карского и Баренцева (Судо, Казанкова, 1998).

Внастоящее время добыча нефти и газа ведется в большинстве степных регионов России: Причерноморье, Приазовье, Северном Крыму, Северном Кавказе, на юге Средне-Русской и Приволжской возвышенностей. Изучение геолого-экономической структуры ресурсов нефти российских нефтегазоносных провинций, выполненное территориальными научно-исследовательскими и проектными организациями Министерства нефтяной промышленности СССР

в1987–1988 гг., показало, что запасы ресурсов разнятся более чем в десятки раз (Крылов, 2007). Большинство залежей российской нефти и газа сосредоточены в двух основных регионах: в Западно-Си- бирской нефтегазоносной провинции, между Уральскими горами и Среднесибирским плоскогорьем, и в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции, в пределах которой расположена территория исследования — Волго-Уральский степной регион, являющийся также одним из сельскохозяйственных центров страны (см. рис. 3, гл.1.1).

2.3.Особенности размещения и освоения нефтегазовых

месторождений Волго-Уральского степного региона и ключевых участков исследования

Первые попытки поиска нефти в Волго-Уральском степном регионе относятся к середине XIX в., в настоящее время в его границах выявлено более 200 нефтегазовых месторождений. В административном отношении Волго-Уральский регион включает северо-восточную часть Волго-

44

Контакты | https://new.guap.ru/i03/contacts

СПБГУАП|Институт 4 группа 4736

Глава 2. Географическая полимасштабность техногенной трансформации ландшафтов

градской области, восточную часть Саратовской области, южную часть Самарской области и всю Оренбургскую область (рис. 6).

Согласно схеме природного районирования, указанная территория находится в зоне типичных степей, что свидетельствует о схожести природно-климатических условий, обусловливающих особенности формирования трансформированных ландшафтов.

Волгоградская область относится к старым нефтегазодобывающим районам со сравнительно высокой долей освоения нефтегазовых ресурсов — освоенность составляет около 34%. Целенаправленная добыча нефти началась в Волгоградской области в 1946 г. (Добыча нефти..., 2017). Сейчас на территории области расположено 78 месторождений нефти и газа, из них 9 выработанных, 16 находятся в консервации, 6 — в разведке и 47 — в разработке (Нефтегазовые месторождения: Волгоградская область, 2017).

Саратовская область производит около 2% всей добываемой в Вол- го-Уральском степном регионе нефти и 17% природного газа, длительное время сохраняя достаточно высокий уровень добычи нефти — 1,2–1,3 млн т в год. Запасы нефти и газа в области достаточно высоки — около 700 млн т нефти и 1 трлн м3 газа (Нефтегазовые месторождения: Саратовская область, 2017). По количеству перспективных и прогнозных ресурсов углеводородного сырья область занимает первое место в Волго-Уральском степном регионе, по реальным запасам сырья — четвертое. Промышленная добыча сосредоточена в нескольких степных районах области, на данный момент суммарная площадь лицензионных участков не превышает 10% общей площади нефтегазоперспективных земель. В настоящее время нефтегазодобыча в основном базируется на эксплуатации 70 мелких месторождений, из них 65 нефтяных и 5 газовых (Месторождения полезных ископаемых..., 2017).

В Самарской области добыча нефти ведется с 1936 г., регион является крупным нефтяным поставщиком, с развитой нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностью. Нефтедобывающие предприятия Самарской области на протяжении последних лет уверенно увеличивают объемы добычи нефти. Удельный вес Самарской области в добыче нефти по России составляет 2,4%. На территории области открыто более 380 месторождений нефти (Нефтяная промышленность..., 2017).

Однако ведущую роль в добыче углеводородного сырья в пределах степной зоны Волго-Уральской нефтегазоносной провинции играет Оренбургская область. О признаках нефтеносности Оренбургского

45

Контакты | https://new.guap.ru/i03/contacts

СПБГУАП|Институт 4 группа 4736

Геоэкологические аспекты оптимизации степных ландшафтов в условиях разработки нефтегазовых месторождений

края еще в 1762 г. упоминал П.И. Рычков в своем сочинении «Топография Оренбургской губернии». Можно считать, что «Топография…» Рычкова является первым в России научным трудом, содержащим в себе сведения о нефтяных месторождениях Волго-Ураль- ского степного региона (Кострин, 1963; Молявко и др., 1985).

Разведочные работы и добыча нефти и газа в Оренбургской области начались в 1937 г., определяя сложную динамику образования техно- генно-модифицированных ландшафтов. Долгое время технологические процессы поиска, разведочного бурения и эксплуатации скважин происходили на проблемном этапе развития природоохранной политики СССР, без необходимой оценки экологических последствий. Извлекаемые запасы нефти Оренбургской области сосредоточены в 198 месторождениях и составляют 465,6 млн т. Нефтегазовая отрасль занимает 42% в общей доле промышленного производства Оренбуржья, ежегодно производя более 20 млн т нефти, более 18 млрд м3 газа и обеспечивая рабочими местами около 24 тыс. человек. В перспективе планируется увеличение объемов добычи нефти до 8,5 млн т в год, активное вовлечение в разработку существующих запасов, реализация программ бурения и геологоразведочных работ (Промышленный комплекс..., 2017).

Масштабы, основные тенденции и динамика трансформации ландшафтов степной зоны в условиях эксплуатации месторождений нефти и газа анализировались и оценивались на основе данных, полученных в ходе полевого и дистанционного обследования 13 ключевых участков, 12 из которых, общей площадью более 1300 км2, расположены в Волго-Уральском степном регионе (см. рис. 6). Тринадцатый ключевой участок площадью чуть более 2000 км2 был выделен в северо-восточной части штата Колорадо (США), в границах территории с контролируемым режимом природопользования «Национальное пастбище Пауни» (Pawnee National Grasslands) под управлением Лесной службы США (рис. 7).

«Национальное пастбище Пауни» (НПП) является частью так называемых Великих равнин степной зоны с семиаридным климатом, преимущественно травяным растительным покровом, низкой и неравномерной обводненностью территории, количеством осадков около 400 мм/год, доминированием сухих ветреных дней в течение большей части года. Сочетание земель различной формы собственности (федеральных, региональных, частных) на территории НПП обусловило разнообразие форм производственной де-

46

Контакты | https://new.guap.ru/i03/contacts

СПБГУАП|Институт 4 группа 4736

Глава 2. Географическая полимасштабность техногенной трансформации ландшафтов

ятельности, включающей добычу нефти и газа, выпас скота, производство ветровой энергии. Землепользование в штате Колорадо регулирует бюро по землеустройству. Основная площадь НПП (90%) открыта для добычи нефти и газа, но на некоторых участках не разрешено размещать буровые установки и цистерны для сбора углеводородов, а также перемещать крупногабаритные элементы нефтегазодобывающей инфраструктуры (Jaffe, 2015). Частным компаниям-не- дропользователям иногда позволяется использовать горизонтальное бурение под государственными землями для доступа к арендованным нефтегазовым месторождениям (Milligan et al., 2014).

Исследования на участке штата Колорадо выполнялись автором в составе международного научного коллектива. Изменения ландшафтов под воздействием добычи нефти и газа выявлялись как в ходе наземных полевых работ, так и по данным дистанционного зондирования.

Ключевые участки размещены в пределах нефтегазовых месторождений с различными сроками эксплуатации (табл. 2). Такое расположение ключевых участков доказывает их научную репрезентативность и возможность интерполяции полученных результатов на схожие территории.

Таблица 2. Ключевые участки исследования трансформации ландшафтов степной зоны в условиях нефтегазодобычи

47

Контакты | https://new.guap.ru/i03/contacts