Нефтяную экономику испытывают на гидроразрыв

Британский геолог Хью Кларк демонстрирует, как повлияет добыча сланцевого газа на сейсмику района близ Блэкпула. Фото Reuters

«Нефть – наше все». Продажи нефти в значительной степени определяют наполняемость бюджета, а отсюда и уровень благосостояния масс, и возможности, и амбиции руководства страны. В последнее время бывшему ранее благополучию сильно угрожает добыча сланцевой нефти. И перспектива в этом вопросе кажется хоть и не катастрофичной, но и совсем не радужной. Все смирились, что времена водопада нефтедолларов навсегда в прошлом. Возможно, однако, что это и не так.

На сцену выходит сланцевая нефть

Сначала кратко напомним предысторию. Закономерности, определяющие размещение ресурсов углеводородов по планете, по сути, неизвестны, но это распределение крайне неравномерное. Основные запасы сконцентрированы в арабских странах и еще в нескольких регионах (Россия, Венесуэла, некоторые иные).

Энергетические потребности современного общества безотлагательны и огромны. За счет этого страны – производители нефти, осуществляя картельный сговор, в течение нескольких десятков лет имели возможность держать цену нефти на уровне, в разы (иногда десятикратно и более) превышающем ее себестоимость. При этом доминировали представления о скором исчерпании запасов нефти. В этой ситуации США искусственно сдерживали добычу собственной нефти, предпочитая задорого покупать ее на мировом рынке.

Ситуация резко изменилась с развитием технологий добычи так называемой сланцевой нефти. Так называется нефть, содержащаяся в плохопроницаемых коллекторах, добыча из которых традиционными методами невозможна. Запасы такой нефти точно неизвестны, но они заведомо в разы превышают традиционные запасы.

Добыча сланцевой нефти основана на новых технологиях, в частности, на методе гидроразрыва пласта, изначально предложенном в бывшем СССР. Коммерческие проекты добычи сланцевой нефти стали возможны благодаря ценам, многократно превышающим себестоимость обычной нефти; только в этих условиях могли реализоваться и быстро усовершенствоваться исходно дорогостоящие технологии добычи сланцевой нефти. Если бы мировые цены на нефть не столь отличались от себестоимости добычи в странах – производителях нефти, технологии разрыва пласта так и остались бы дорогостоящими и практически бесполезными изысками.

Сейчас в мире ежедневно добывается около 100 млн барр. нефти. Около 10% приходится на долю США. Из добываемой в США нефти более половины составляет сланцевая нефть, добыча которой растет особенно быстро. В 2018 году этот рост составил около 20%. По объемам суточной добычи нефти США обогнали сначала Саудовскую Аравию, затем и Россию.

Текущая себестоимость сланцевой нефти в разы превосходит себестоимость нефти стран Персидского залива и заметно выше средней себестоимости нефти в России. Эта себестоимость резко различна на разных скважинах (варьируется обычно от 40 до 60 долл. за барр.) и имеет тенденцию к уменьшению по мере усовершенствования технологий добычи. При этом, так как технологии основаны на методах активного воздействия на пласт, есть возможность быстрых изменений объемов добычи, что позволяет подстраивать уровень добычи к текущим ценам на нефть.

Такие условия делают сланцевую нефть вполне конкурентоспособной на мировом рынке. Средняя себестоимость сланцевой нефти во многом определяет уровень мировых цен, которые могут существенно превысить их разве что в форс-мажорных обстоятельствах. Все это давало основания говорить о кардинальном изменении ситуации на рынке углеводородов и о начале эры сланцевой нефти.

Проблема вызванной сейсмичности

Однако возможно, что ситуация с добычей сланцевой нефти и газа и не столь безоблачна, и приходу эпохи сланцевой нефти может угрожать рост вызванной сейсмичности.

Уже достаточно давно высказывались предположения, что некоторые землетрясения, в частности разрушительные Газлийские (серия сильных землетрясений, произошедших 8 апреля и 17 мая 1976 года и 20 марта 1984 года вблизи города Газли в Узбекской ССР), были вызваны техногенными воздействиями при добыче углеводородов.

Основанием для таких предположений служила в основном полная неожиданность возникновения здесь столь сильных землетрясений.

Интенсивность при Газлийских землетрясениях достигала 8–9 баллов, в то время как ранее этому региону приписывалась сейсмическая активность не более 4 баллов. Однако предположение о техногенной природе Газлийских землетрясений так и осталось предположением. Считается, однако, доказанным опасный рост сейсмичности в связи с добычей газа в ряде других случаев, в частности на гигантском голландском месторождении «Гронинген». Это месторождение было открыто в 1959 году и длительное время являлось основой энергоснабжения Нидерландов и ряда соседних стран. Первое землетрясение (магнитуда – 2,4) произошло здесь в 1991 году. Сильнейшее пока землетрясение с магнитудой 3,6 произошло в августе 2012 года.

Протесты в Дании против разработки месторождений сланцевого газа. Август 2015 года. Фото Reuters

В самом начале 2018 года произошло новое сильное землетрясение. В итоге правительство Нидерландов приняло решение вдвое сократить добычу на месторождении «Гронинген» и вовсе закрыть это некогда крупнейшее в Европе месторождение к 2030 году.

Если опасная вызванная сейсмичность возникает на обычных месторождениях углеводородов, то тем более следует ее ожидать при разработке сланцевых нефти и газа, когда воздействие на пласт существенно сильнее. При разработке обычных месторождений следует ожидать изменений (в связи с отбором нефти и закачкой воды) порового давления в естественном поро-трещинном пространстве. При добыче же сланцевой нефти и газа происходит образование новых обширных систем трещин в исходно слабопроницаемых породах. В этом случае опасность возникновения вызванной сейсмичности может быть существенно выше.

И действительно, наблюдается рост числа землетрясений в областях добычи сланцевых нефти и газа в США. Естественно, высказываются и альтернативные мнения (весьма выгодные нефтедобывающим компаниям), что слабая сейсмичность могла ранее просто не фиксироваться в областях, полагавшихся асейсмичными, и что рост сейсмичности связан в большей степени с установкой современных систем регистрации землетрясений, чем с ростом сейсмичности как таковой.

Сопоставление временных рядов хода сейсмичности и объемов нефте- и газодобычи для большинства рассматриваемых областей США и Канады не позволяет однозначно сделать заключение о росте сейсмичности и о техногенном ее характере. Достаточно определенно связь роста сейсмической активности и данных по объемам нефте- и газодобычи наблюдается, пожалуй, только в Оклахоме и наземных месторождениях Техаса. Для остальных шести областей массовой добычи сланцевой нефти США и Канады связь режима сейсмичности с режимом нефтедобычи не очевидна. В целом предположение о техногенном и опасном росте сейсмичности в районах добычи сланцевой нефти США и Канады правдоподобно, но отнюдь не является доказанным.

Очевидно, что проблема возможной связи роста сейсмичности с добычей сланцевых углеводородов весьма актуальна. Причем нефтедобывающими и страховыми компаниями будут затребованы различные варианты ее решения.

Автору довелось рецензировать статью, представленную в Бюллетень Сейсмологического общества Америки, в которой аргументировалось отсутствие генетической связи между ростом сейсмичности и режимом нефтедобычи, хотя сам факт роста числа землетрясений не оспаривался. Отсутствие связи нефтедобычи и землетрясений обосновывалось тем, что землетрясения произошли в стороне от скважин и что время их возникновения не соотносится с режимом нефтедобычи. Такие аргументы, однако, не кажутся вполне убедительными.

Действительно, вызванные землетрясения могут происходить не только на непосредственно образованных при разрыве пластов трещинах, но и на соседних естественных разломных нарушениях, характер тектонической нагрузки на которых изменился в связи с техногенным воздействием на пласт или в связи с миграцией флюида. В этом случае моменты вызванных землетрясений будут запаздывать относительно вызвавших их техногенных воздействий на время, необходимое для передачи возмущения и накопление микроразрушений в области тектонического нарушения.

Что скажет сейсмология

Пример запаздывания сейсмического отклика и перескока сейсмичности на соседний разлом известен автору по данным для Северного Сахалина (А.В. Коновалов и др., 2016). Здесь ввод скважины в строй и начало детальной регистрации сейсмичности приходятся на 2006 год. Первые землетрясения в окрестности скважины зарегистрированы в 2012 году. В дальнейшем произошел перескок сейсмичности на соседнюю разломную зону. Четко прослеживается тенденция распространения сейсмической активизации от скважины.

Аналогичные особенности режима вызванной сейсмичности – задержка по времени и рост сейсмичности на соседних разломных зонах – наблюдались и для землетрясений в окрестностях водохранилища Койна в Индии. Нетрудно привести и другие примеры вызванной сейсмичности.

Итак, принципиальная возможность возникновения вызванной сейсмичности при газо- и нефтедобыче почти не вызывает сомнений. Отсюда, если связь землетрясений с разработкой сланцевой нефти будет доказана и если вызванные землетрясения окажутся достаточно разрушительными, то возможные иски к нефтедобывающим компаниям могут сделать добычу сланцевой нефти нерентабельной.

Списывать со счетов особую роль стран – традиционных производителей нефти и газа – преждевременно еще и потому, что нетрадиционная сланцевая нефть и нефть обычных месторождений имеют общую природу. Отсюда можно ожидать, что перспективные с точки зрения добычи сланцевой нефти геологические формации будут часто оказываться в районах расположения обычных месторождений углеводородов.

И действительно, среди перспективных районов добычи сланцевой нефти кроме ряда ставших уже традиционными районов в США и Канаде называются Оман, Сирия, Россия (Западная Сибирь). То есть перспективными в плане добычи сланцевой нефти оказываются традиционные страны – производители нефти.