9. Скин-эффект.

Под скин-эффектом понимается изменение проницаемости фильтрационных каналов вследствие их загрязнения (очистки) твердыми частицами, содержащимися в фильтрующемся флюиде. Сам же процесс загрязнения (очистки) фильтрационных каналов механическими частицами называется кольматацией (декольматацией). Особую важность это имеет для призабойной зоны скважины, в которой имеют место преобладающие потери энергии, фиксируемые, в частности, при исследовании скважины, работающей в нестационарном режиме.

Кольматация призабойной зоны скважины (ПЗС) может происходить в различные периоды жизни скважины, начиная от первичного вскрытия. В процессе первичного вскрытия и последующего цементирования в ПЗС попадают не только фильтраты применяемых растворов, но и частицы дисперсной фазы глинистого и цементного растворов, которые, отлагаясь в фильтрационных каналах, снижают их проницаемость. При первичном вскрытии на репрессии возможно и разрушение цементирующего вещества терригенного коллектора в ПЗС и кольматация фильтрационных каналов. В процессе эксплуатации добывающей скважины кольматация возможна и вследствие облитерации, отложения асфальто-смоло-парафиновых компонентов нефти, солей и т.п. При эксплуатации нагнетательной скважины кольматация возможна из-за отложений в ПЗС механических частиц, поступающих с закачиваемой при ППД водой, а также других твердых примесей (соли, продукты коррозии труб и т.п.).

Процесс кольматации (декольматации) ПЗС и его причины изучены достаточно хорошо и предложены различные технологии, снижающие отрицательное влияние этого явления на фильтрационные характеристики системы.

10. Газогидраты.

Пока не изобретён еще вид топлива, способный стать достойной заменой традиционным, основным направлением этого поиска становится разработка новых способов добычи топлива традиционного. Их список пока сравнительно короток: водорастворенные газы подземной гидросферы, метан угленосных толщ и природные газовые гидраты.

Вначале, немного о том, что же эти загадочные газогидраты из себя представляют и почему называть их «метаногидратами» не совсем корректно. Газогидраты представляют собой придонные скопления газа (чаще всего, но совершенно не обязательно, метана). Эти скопления образуются в условиях низкой температуры и высокого давления. Их агрегатное состояние проще всего можно представить в качестве скопления кристаллов (рыхлый лёд).

Вся прелесть газогидратов заключается в том, что один кубометр этих кристаллов может содержать 0.87 кубометра воды и 164 кубических метра метана в газообразном состоянии. Однако, наличествует и определенное содержание других веществ. К сожалению, на сегодняшний день до сих пор не выявлен полный потенциал таких запасов. В №6 журнала «Зарубежная информация» за 2000 год приводились данные, согласно которым по предварительным оценкам на суше содержится 14×10¹²-34×10¹⁵ кубометров, в акватории - 3.1×10¹⁵ - 7.6×10¹⁸ кубометров метана в газогидратах. Даже если лишь незначительную часть (10%) этих запасов считать извлекаемыми, они вдвое превысят сегодняшние мировые запасы традиционного природного газа.

Идея получения метана из газогидратов не так уж нова. Первоначально, человечество столкнулось с газогидратами в рамках организации подводных газопроводов. Когда попадавшая в трубы влага приводила к их образованию и закупорке трубопроводов. Тогда американским ученым пришлось разрабатывать специальные технологии для дополнительной герметизации и осушки труб. Однако же первыми рассматривать скопления газогидратов в качестве дополнительного источника топлива стали именно российские ученые. Точнее ещё советские.

Месторождение Мессояхское было введено в промышленную разработку еще в 1970 году. Изначально его запасы составляли около 30 миллиардов кубометров метана, из них на сегодняшний день добыто уже более половины. Согласно данным, опубликованным в №7 журнала «Газовая промышленность» за 2001 год, отечественные запасы природного газа в гидратах континентальной и шельфовой части России оцениваются 100-1000 триллионов кубометров. А по последней оценке ВНИИГАЗ в России для гидратонакопления благоприятно около 30% территории.

При этом мировые запасы крайне неоднородны. Вызвано это в первую очередь серьезными различиями гидратообразующих условий. В различных водоемах неоднородны температура и химический состав воды. Советские ученые посвятили немало времени тому, чтобы изучить природу газогидратных месторождений и составить их подробную карту для пространств бывшего СССР. Но, как понимаете, Россия не единственный счастливый обладатель подобного газопромышленного потенциала.

Большая часть ресурсов находится в акваториях мирового океана (у побережий Северной, Центральной и Южной Америки, Японии, Норвегии и Африки, и только около 2% - в приполярных частях материков. В США ресурсы месторождений на суше и шельфе были оценены Геологической службой в 6000 триллионов кубометров, и программа их выработки получила, наравне с космической и ядерной, приоритетный характер. По предварительным оценкам запасы газа в кристаллизованном состоянии на Аляске достигают 66.8 триллиона кубометров, а в Мексиканском заливе выявлено еще 1.03 триллиона кубометров метана в виде газовых гидратов. На проводимые исследования по добыче метана сенат США в 2001 году выделил около 42 миллионов долларов.

Вообще, не будет лишним отметить, что в последнее десятилетие интерес к этому подводному источнику топлива крайне обострился. В 1998 году, в дельте реки Маккенези (Канада), была пробурена экспериментальная скважина Малик (Malik), по данным которой установлено наличие мощного поля скоплений газовых гидратов. Не отстает и Индия, которая согласно одной из программ развития должна начать промышленную разработку своих газогидратных месторождений уже к 2010 году.

В 2003 году «Газпром» создал специальную экспертную группу по разведке и подготовке к промышленной разработке отечественных газогидратных залежей. В итоге это позволит компании номинально увеличить свои запасы природного газа в 50 раз (на 1400 триллионов кубометров) и вывести её на первое место по объему запасов среди ведущих мировых производителей. Однако технологии промышленной выработки газогидратных месторождений со времён советских исследований так и остаются недоработанными.

Наибольших успехов на этой ниве пока добились японские геологи. В стране восходящего солнца уже не первый год ведется разработка новых высокоточных методов геофизического каротажа и новых технологий добычи газа из месторождений гидратов: с помощью нагрева формаций, уменьшения давления или химических инъекций. А вот Норвежские исследователи предложили использовать процесс образования гидратов газа, для упрощения его транспортировки и хранения. Кроме того, разрабатывается технология применения газогидратов в качестве химического сырья для опреснения морской воды и разделения газовых смесей.

Другими словами, изучение газогидратов открыло перед человечеством массу новых интересных возможностей, местами даже не связанных с работой нефтегазового комплекса. Но, как вы уже, наверное, догадались, наличествует и ряд серьезных препятствий такому благостному повороту событий. В первую очередь это, конечно, отсутствие технологий качественной добычи и переработки. Более того, разработка газогидратных месторождений неизбежно приведет к увеличению объемов выброса природного газа в атмосферу и, как следствие, к усилению парникового эффекта.

Вторым камнем преткновения для добытчиков становится весьма неприятное свойство газогидратов «детонировать» при самых незначительных сотрясениях. При этом кристаллы быстро проходят фазу трансформации в газообразное состояние, и обретают объем в несколько десятков раз превышающий исходный. Именно это привело в своё время к разрушению добывающих платформ в Каспийском море. Таким образом излишне высок риск аварийности, а следовательно и резкое снижение рентабельности разработки гидратных месторождений. Однако, пока всё идет к тому, что время и ситуация на мировом рынке заставят компании пойти на заведомый риск и приобщиться к новому источнику углеводородов.

Вот почему исследование и выработка газогидратов считается на сегодняшний день наиболее перспективным технологическим направлением нефтегазовой промышленности. Наблюдая развитие ситуации с поиском новых источников топлива, невольно вспоминается сказка о колобке, слепленном хозяевами из того, что нашлось по сусекам. Насколько высоки кулинарные способности «Газпрома» и не «уйдет» ли от него метановый колобок мы узнаем уже не в самом далёком будущем. Пока же нам остается только с интересом следить за развитием сего некогда сказочного сюжета..