Нетрадиционные (нефтяные и газовые) коллекторы или нетрадиционные ресурсы (ресурсные месторождения) представляют собой скопления , в которых фазы нефти и газа прочно связаны с тканью породы сильными капиллярными силами , что требует специальных мер для оценки и добычи . [1]
Нефть и газ естественным образом образуются на глубине около 4–5 км от поверхности Земли . [a] Будучи легче, чем водонасыщающие породы ниже уровня грунтовых вод , нефть и газ с течением времени под действием плавучести поднимаются вверх по водоносным горизонтам к поверхности Земли. Некоторая часть нефти и газа просачивается на поверхность в виде естественных просачиваний либо на суше, либо на морском дне. Остальное остается запертым под землей геологическими барьерами [b] в ловушках различной геометрии . Таким образом, подземные карманы нефти и газа накапливаются за счет вытеснения воды в пористой породе . Если карманы проницаемы , их называют обычными резервуарами . В этих резервуарах бурят скважины, чтобы создать путь для выхода нефти и газа на поверхность. Когда перепады давления относительно велики, нефть и газ естественным образом поднимаются в ствол скважины за счет плавучести. [c] Там, где давление низкое, потоку можно способствовать с помощью насосов (например, кивающих ослов ). [2]
На заре развития нефтяной промышленности не было необходимости в стимуляции для повышения эффективности добычи , поскольку предложение значительно превышало спрос, и оставлять «трудную» нефть в недрах было экономически целесообразно. [3] Две мировые войны , за которыми последовал огромный экономический рост, привели к резкому росту спроса на дешевую портативную энергию, [4] в то время как доступность новых традиционных ресурсов нефти и газа снизилась. [5] [6] [d] Первоначально отрасль стремилась увеличить добычу захваченной нефти и газа, используя такие методы, как ограниченный или малообъемный гидроразрыв пласта для дальнейшего стимулирования пласта, [e] тем самым уменьшая объем оставшейся нефти и газа. в земле до экономического минимума. [7] [f] На рубеже тысячелетий потребовался новый вид энергетических ресурсов , особенно США, которые стремились достичь энергетической независимости . США для достижения своих целей обратились к нетрадиционным месторождениям [8] , о которых было известно уже несколько десятилетий, но ранее они были слишком дорогими, чтобы быть экономически привлекательными. Сегодня нетрадиционные месторождения включают бассейноцентрированный газ , сланцевый газ , метан угольных пластов (МУП), газовые гидраты , битуминозные пески , легкую плотную нефть и горючие сланцы , в основном из Северной Америки. [9] [10]
Различие между традиционными и нетрадиционными ресурсами отражает различия в качествах коллектора и /или физических свойствах нефти и газа ( т.е. проницаемости и/или вязкости ). [11] [12] [13] Эти характеристики существенно влияют на предсказуемость (риск обнаружения, оценки и разработки) и, в свою очередь, на методы добычи из этих резервуаров, такие как гидроразрыв .
Традиционные скопления нефти и газа концентрируются под воздействием плавучести в виде водоносных горизонтов в отдельные геологические ловушки, которые можно обнаружить с поверхности. Эти ловушки представляют собой относительно небольшие поля , но с высокой плотностью ресурсов . Большинство традиционных нефтяных или газовых месторождений изначально текут в ствол скважины естественным путем только за счет плавучести, а их пределы определяются механикой жидкости , измеряемой по стволу скважины ( например, давление жидкости, OWC/GWC и т. д. ). В целом, технический и коммерческий риск, связанный с отдельными традиционными коллекторами, можно снизить, используя относительно недорогие дистанционные методы, такие как сейсмология отражения , и добычу с помощью относительно небольшого количества оценочных и эксплуатационных скважин. [2]
Нетрадиционные коллекторы, напротив, регионально рассредоточены на больших территориях и не имеют характерной геометрии ловушек, которую можно было бы использовать в целях прогнозирования. Нефть и газ в нетрадиционных коллекторах, как правило, представляют собой ресурсы с низкой плотностью, часто захваченные в породе сильными капиллярными силами и неспособные течь естественным путем за счет плавучести. [14] Поэтому пределы нетрадиционного месторождения обычно определяются относительно дорогостоящими испытаниями скважин перед доставкой. Добыча из нетрадиционных резервуаров требует изменения физических свойств резервуара или характеристик потока жидкости [g] с использованием таких методов, как гидроразрыв или закачка пара . Технический и коммерческий риск, связанный с нетрадиционными коллекторами, как правило, выше, чем с традиционными коллекторами, из-за отсутствия предсказуемости размера ловушки и качества коллектора, что требует тщательного размещения скважин и испытаний для определения экономических запасов / лимита скважин, определяемых сдачей скважин. . [1] [ч]
Как и в случае со всеми формами ископаемого топлива , существуют установленные проблемы с выбросами парниковых газов в результате экспорта (распределения), а также потребления (сжигания), которые одинаковы независимо от того, добываются ли нефть или газ из традиционных или нетрадиционных месторождений. [15] Однако их углеродный след радикально различен: обычные резервуары используют природную энергию окружающей среды для вытеснения нефти и газа на поверхность без посторонней помощи; нетрадиционные резервуары требуют подачи энергии в землю для добычи либо в виде тепла ( например, битуминозные пески и горючие сланцы), либо в виде давления ( например, сланцевый газ и МУП ). Искусственная передача тепла и давления требует использования больших объемов пресной воды, что создает проблемы с ее подачей и утилизацией . Распределение ресурсов на больших территориях создает проблемы землепользования, что имеет последствия для местных сообществ для инфраструктуры, грузовых перевозок и местной экономики. Воздействие на окружающую среду является неизбежным последствием всей человеческой деятельности, однако разница между воздействием традиционных водоемов по сравнению с нетрадиционными значительна, измерима и предсказуема. [16] [17]
