Джон Браун - Семь элементов, которые изменили мир

Какие-то из характеристик могут быть выявлены посредством анализа формирования геологической структуры местности. Например, в дельтах древних рек часто встречается пористый и легко проницаемый песок. В наше время методы дистанционного зондирования позволяют обнаружить запасы нефти на многокилометровой глубине под несколькими слоями скальной породы. Перспективно сейсмическое исследование, при котором волны сжатия используются для воздействия на глубоко залегающие слои породы. Необходимо тщательно продумать, как сейсмические волны будут распространяться и приниматься. Для анализа получаемых данных требуются сложные алгоритмы и мощные компьютерные системы. Обычно полезный сигнал плохо различим на фоне шумов, и поэтому имеет важнейшее значение компьютерный анализ. При самых благоприятных обстоятельствах может быть определена форма и идентифицирована порода пласта, найдены места пробок и даже выявлены характеристики нефти. Но обычно удается получить только часть информации. Ситуация еще больше осложняется, если пласт накрыт сверху толстым соляным слоем, как, например, в прибрежных водах Бразилии, Анголы и в Мексиканском заливе. Вибрационные волны проходят через соль настолько быстро, что этот слой фактически скрывает геологическую структуру всего, что располагается под ним.

Внезапное изменение скорости сейсмических волн при продвижении из донных отложений в соляной слой вызывает преломление и отражение: соляной слой действует как зеркало. Лишь недавно разработаны компьютерные алгоритмы, позволяющие разделять эти сигналы и достаточно отчетливо видеть то, что находится под соляным пластом.

Проведя исследования, нужно пробурить скважину, чтобы выяснить, есть ли нефть. В последние годы новые технологии дистанционного зондирования снизили вероятность неудач, но и успех никогда не может быть гарантирован; напоминанием служит история скважины Муклук [42].

После обнаружения нефти месторождение должно эксплуатироваться таким образом, чтобы обеспечить прибыль инвесторам и ренту собственнику территории, обычно государству. Но месторождения, не требующие больших усилий для освоения, уже активно эксплуатируются. То, что еще можно освоить, находится в труднодоступных местах. В первые десятилетия XX в. компании начали переходить от разработки месторождений на суше к подводным месторождениям и стали бурить скважины в озерах Венесуэлы, Техаса и Луизианы. Освоение морского шельфа проходит труднее, потому что море глубже, ветры сильнее, а волны выше.

Самый впечатляющий проект морского бурения я видел в Каспийском море недалеко от столицы Азербайджана Баку. О нефтяных пятнах на воде давно сообщали капитаны местных судов, а многие морские скалы часто оказывались покрыты черной нефтяной пленкой. В 1947 г. в Каспийском море на прибрежных скалах построили первую, довольно шаткую буровую платформу. Позднее стало появляться все больше и больше платформ, которые соединялись временными деревянными мостами. С берега на баржах подвозили валуны для строительства новых искусственных островов. К 1955 г. Нефтяные Камни, как стало называться новое поселение, производили нефти больше, чем где-либо еще в Азербайджане, экспортируя 14 000 000 баррелей черного золота в год. Пятиэтажные многоквартирные дома, магазины и отели поднимались буквально из воды, обеспечивая проживание все большего количества людей, приезжавших работать на нефтяное месторождение. Но остальная часть богатейших нефтяных запасов Каспийского моря находится восточнее Нефтяных Камней под более толстым слоем воды. Освоение этих месторождений, иногда находящихся на глубине шести километров ниже поверхности моря, потребовало бы чего-то большего, чем платформы на деревянных подпорках вблизи морского берега.

Я впервые посетил Баку и Нефтяные Камни в 1990 г. вскоре после распада СССР, когда British Petroleum начала обсуждать вопрос о создании предприятия для исследования глубоководной части Каспийского моря [43]. Плачевное состояние города меня поразило. Типы, подпиравшие заборы, казалось, взяты из известной сцены фильма «Звездные войны». Вследствие долгого пребывания страны за «железным занавесом» технология, использовавшаяся в Нефтяных Камнях, совершенно устарела и не позволяла рассчитывать на освоение глубоководных месторождений Каспия. Но не все надежды потеряны. В течение первых нескольких лет нового тысячелетия импортируемые с Запада технологии позволили освоить гигантское месторождение Чираг-Азери-Гунашли.

Освоение все более и более глубоководных месторождений требует огромных инвестиций в разработку новых технологий. Примером может служить месторождение Тандер Хорс: здесь для добычи нефти пришлось построить гигантское плавающее сооружение, о котором рассказывалось в предыдущей главе, посвященной железу. Глубина залегания нефти составляет 2000 метров ниже уровня воды. Для сравнения: в Каспийском море этот показатель составляет 200 метров, а вблизи Нефтяных Камней – всего 20 метров. Капитальные затраты очень высоки, но каждый год технология совершенствуется, и себестоимость добычи барреля нефти снижается [44]. И здесь можно добиться еще очень многого – добычи нефти в более глубоководных районах, а также повышения процента нефти, извлекаемой из пластов (сегодня после прекращения эксплуатации месторождения обычно 60 или более процентов остается под землей). Причина чисто экономическая: извлечение большего количества нефти становится все более дорогим, а значит, неприбыльным. Издержки предполагается снизить благодаря применению новых технологий.

Французский инженер Анри Дарси, работавший в XIX в. в Дижоне, был внимателен. Он пристально следил за тем, как вода проходит через разные типы горных пород на дне городских фонтанов, и задавался вопросом, что определяет ее скорость. Позднее он составил формулу для описания скорости течения жидкости через проницаемый материал. В его честь она получила название формулы Дарси [45], а степень проницаемости измеряется теперь количеством «дарси в час». Эта формула помогает объяснить четыре разных способа, которыми может быть улучшен показатель извлечения нефти из пласта, – или, как говорят специалисты, показатель повышения нефтеотдачи. Во-первых, если естественное давление нефти в пласте слишком низкое, чтобы заставить нефть подниматься на поверхность, можно повысить его, закачав воду, природный газ, азот или двуокись углерода [46]. Часто это самый простой способ повысить показатель извлечения нефти. Во-вторых, можно задействовать бо́льшую часть пласта, пробурив горизонтальные каналы в стороны от основной скважины. В-третьих, можно сделать нефть менее вязкой или менее склонной оставаться в полостях нефтеносной породы (нефть удерживается там так называемой силой поверхностного натяжения жидкости). Один из способов достичь этого результата – закачать в пласт газ, в частности сжиженную двуокись углерода, чтобы он смешался с нефтью. Другой способ – нагревание нефти. Оно требуется для так называемой тяжелой нефти, которая встречается в нефтеносных песках Канады и Венесуэлы [47].