Инновации в геологоразведке твердых полезных ископаемых
Направления поиска
Фото: Стоян Васев, Алексей Тихонов
«Газпром нефть» выступила одним из организаторов крупной международной конференции по геологоразведке «ПроГРРесс’19», которая прошла в ноябре прошлого года в Сочи. Журнал «Сибирская нефть» пригласил участников конференции рассказать об актуальных мировых трендах в отрасли и обсудить перспективы международного сотрудничества в геолого-разведочных проектах на территории России
Геологоразведка будущего
— Исходя из трендов развития энергетики, какие важнейшие изменения в области геологоразведки в ближайшие 5–10 лет вы ожидаете?
Георг Брессер: Нефтегазовая отрасль будет постоянно меняться, но прогнозный запрос на углеводороды в ближайшие 10 лет и далее говорит о том, что нефть и газ продолжат играть важную роль в глобальной экономике. Геополитические тенденции, а также политические факторы на рынках потребления могут затронуть и геологоразведку. Тем не менее геолого-разведочные работы (ГРР) останутся ключевым видом деятельности, которая сможет обеспечить конкурентоспособные ресурсы и запасы. При этом будет усиливаться внимание к вопросам эффективности геологоразведки и разработки, технологического развития, влияния на общество и окружающую среду.
Брам Брейн: Я думаю, геологоразведка на нефть и газ продолжит развиваться еще как минимум на протяжении нескольких десятилетий. В связи с ростом населения потребность в углеводородном топливе сохранится, хотя возможно смещение баланса от нефти в пользу более экологичного газа. То, насколько проявят себя альтернативные энергетические решения, зависит от их коммерческой конкурентоспособности. Кроме того, большое значение будет иметь и общественное мнение по поводу нефти и газа в странах Организации экономического сотрудничества и развития. Косвенно оно может повлиять на получение нефтегазовыми компаниями поисковых участков от государства.
Ларс Драге: Стремление к декарбонизации, скорее всего, станет одной из важнейших тенденций. Газ — естественный мостик для перехода к нулевому балансу выбросов углерода. Кроме того, к нефтегазодобывающим компаниям будут предъявляться более жесткие требования по обеспечению нейтрального уровня выбросов углерода, включая его улавливание и хранение. Поэтому возможно обновление геологоразведочного портфеля в пользу большего количества газовых проектов, предполагающих снижение выбросов углерода.
Яранд Ристад: По мере стабилизации цен на нефть, а значит, и бюджетов нефтегазовых компаний, геологоразведка снова будет развиваться в компаниях, готовых к инвестициям, но будет фокусироваться на более зрелых нефтегазоносных бассейнах. Компании-мейджоры будут инвестировать в изучение высокорисковых, но перспективных новых регионов. Существующие мировые тренды свидетельствуют о том, что мейджоры готовы к выходу в богатые газом регионы, которые ранее игнорировались. Так что, возможно, активные работы начнутся в Восточной Африке, Индии, на шельфе Китая. По оценкам экспертов Rystad Energy, cпрос на жидкие углеводороды достигнет пика к 2030 году, соответственно будет расти и потребление на фоне все возрастающего значения возобновляемых источников энергии.
Анатолий Бибик: На мой взгляд, в ближайшие 5–10 лет в области геологоразведки основные ожидания связаны со значительным сокращением цикла ГРР без потери качества и значительного увеличения затрат. Важнейшими факторами, влияющими на ожидаемый результат, будут оставаться уровень технологического развития ключевых игроков (нефтяных компаний — заказчиков и сервисных предприятий — исполнителей), а также качественное инженерное и научное сопровождение выполняемых исследований.
Юрий Масалкин: Полезные ископаемые и их производные будут актуальны в мире еще долгое время. Тем не менее, чтобы в перспективе ближайших десятилетий оставаться в топе, нефтегазовым компаниям необходимо корректировать подход к геолого-разведочному бизнесу. Именно бизнесу, а не сопровождающей функции, которая тратит деньги на рискованные проекты без гарантии экономического эффекта. Пока такой подход является прогрессивным даже по меркам западных компаний, однако вектор развития не вызывает сомнений. Более того, успешный опыт «Газпром нефти» уже сейчас позволяет нам смотреть на ГРР как на бизнес, который, работая с высокими рисками, обеспечивает большую добавленную стоимость.
Поскольку всей мировой отрасли необходимо работать с ощутимо более рискованными и сложными ГРР-проектами, важно уметь снижать эти риски. Наиболее эффективным инструментом я считаю разного рода партнерства. Это и общие технологические проекты, и создание совместных предприятий, и развитие нового формата отношений с подрядчиками, которые фактически переходят в категорию партнеров.
Люди и технологии
— Смогут ли цифровые технологии открыть новые прорывные возможности для бизнеса в ГРР или позволят лишь оптимизировать процессы?
Ларс Драге: Думаю, что по мере развития технологий стоит ожидать прорывов. Цифровизация, машинное обучение позволяют обрабатывать и анализировать огромные массивы информации. Это все в большей степени будет использоваться для выявления перспектив и бизнес-возможностей. Также от цифровизации выиграют направления планирования и бурения скважин, поскольку эти процессы станут быстрее и дешевле.
Георг Брессер: Цифровизация с большой вероятностью фундаментальным образом изменит все рабочие и технологические процессы в геологоразведке. Основной эффект может быть достигнут за счет интеграции и аналитики всех видов доступной информации и знаний.
Брам Брейн: Нефтегазовые компании с большим энтузиазмом внедряют цифровые решения и искусственный интеллект. Я в этом смысле более осторожен и думаю, что в лучшем случае это позволит оптимизировать процесс, но в процессе принятия решений всегда будет присутствовать человеческий фактор. Например, в области производственной безопасности: мы бы не хотели, чтобы компьютер отвечал за прогнозирование давления в пласте. Геологоразведка — это управление неопределенностями и сценарное развитие, что предполагает экспертную оценку человеком и стратегический аспект в принятии решений. Не вижу, чтобы это менялось.
Анатолий Бибик: Потенциал новых цифровых технологий для развития геологоразведки в ближайшем будущем огромен. Тот массив геолого-геофизических данных, который получают при геологоразведке перспективного объекта (новый нефтегазоносный район, отдельная ловушка или просто дополнительный пласт) является базовым для принятия основных решений о будущей добыче нефти и газа. На практике, однако, он используется крайне ограниченно, лишь на 10–20%. Новые цифровые технологии вполне способны повысить уровень полезного использования этих данных и значительно оптимизировать многие процессы.
Яранд Ристад: В нефтегазовой отрасли цифровая трансформация находится еще в самом начале пути и в геологоразведке применяется в основном для удаленного мониторинга процессов поисково-разведочного бурения. Тем не менее новые подходы к бурению и изучению пластов могут значительно оптимизировать процессы. Горькая правда заключается в том, что не только сама отрасль, но даже профильные департаменты в различных нефтегазовых компаниях недостаточно активны, работают изолированно в рамках жестко установленных правил. Вот несколько ключевых задач цифровой трансформации: понимание потребностей бизнеса; комплексное развертывание в рамках всего бизнеса — поскольку цепочка создания стоимости едина и все ее звенья взаимозависимы; распространение на более широкую экосистему; баланс между исполнителями и разработчиками. Еще одна важная задача — оцифровка старых аналитических данных и архивных документов, поскольку до сих пор существует разрыв в передаче знаний от старшего поколения экспертов, которые уходят, молодым специалистам.
Анатолий
Бибик
генеральный директор Института геологии и разработки горючих ископаемых (ИГиРГИ)
Георг
Брессер
вице-президент по геологоразведке Wintershall Dea
Брам
Брейн
менеджер по геологоразведке Shell Russia
Ларс
Драге
директор по геологоразведке и добыче OMV Russia
Юрий
Масалкин
руководитель дирекции по геологоразведке и развитию ресурсной базы «Газпром нефти»
Яранд
Ристад
руководитель Rystad Energy
Юрий Масалкин: Цифровая трансформация и новые технологии должны помочь изменить ментальность и оптимизировать технологические процессы. В первую очередь интересны направления поиска скважин с лучшим дебетом и ускорение процессов обработки и интерпретации сейсмических данных.
Цифровизация как таковая не меняет физику вещей — она меняет их понимание. Мы осознали, что тот багаж данных, который накоплен за прошлые годы, используется всего лишь на 10%, поэтому инструменты Big Data, Machine Learning и искусственный интеллект позволят сделать квантовый скачок и перейти на новый уровень качества принятия решений. Если говорить о ближайших технологических прорывах в ГРР, уже на горизонте 2025 года мы рассчитываем, что около 15% общей добычи «Газпром нефти» будет получено от ачимовских залежей, которые еще недавно не были доступны для разработки.
— Как меняются требования к персоналу в области геологоразведки?
Брам Брейн: Нефтегазовые компании будущего также будут нуждаться в технических специалистах с многолетним опытом. Однако будет возрастать необходимость интеграции с другими дисциплинами, чтобы ускорить и удешевить создание и применение новых технологий. Я думаю, изменение восприятия нефтегазовой индустрии в странах Организации экономического сотрудничества и развития обеспечит рост числа специалистов из других стран, в том числе из России, где нефтегазовая индустрия традиционно пользуется большим уважением.
Яранд Ристад: В геологоразведке сегодня наиболее востребованы специалисты в области сейсморазведки и геофизики. В будущем это, возможно, будут люди, обладающие компетенциями, связанными с изучением продуктивных пластов и коллекторов, поддержания пластового давления. Я думаю, все компании сегодня стоят перед вызовами, о которых я упоминал выше, и сталкиваются со сложностями передачи накопленного опыта новому поколению специалистов. Трансформация энергетики происходит буквально на наших глазах, так что геологоразведка и добыча также подвергнутся изменениям, особенно с учетом развития зеленой энергетики.
Персонал сегодня должен обладать знаниями и навыками не только, что называется, по диплому, но иметь представления о смежных направлениях, а самое главное — уметь и желать учиться новому
Ларс Драге: Базовый набор компетенций сохранится, но специалистам будет необходимо уметь свободно владеть цифровым инструментарием, равно как быть более гибкими в подходах к работе и адаптивными к изменениям среды.
Георг Брессер: Понимание данных и анализ данных, по крайней мере, частично изменятся. В целом, одним из основных требований в будущем станут способность меняться, готовность развивать и внедрять новые идеи, умение адаптироваться к быстро меняющимся условиям.
Анатолий Бибик: Персонал сегодня должен обладать знаниями и навыками не только, что называется, по диплому, но иметь представления о смежных, на первый взгляд, совершенно чужих направлениях, а самое главное — уметь и желать учиться новому. Фактически, перед компаниями возникла задача сформировать такую корпоративную культуру, в которой каждый сотрудник будет максимально вовлечен в производственный процесс, мотивирован на собственное развитие и способен нести дополнительную ценность компании. Очень сложная, но вполне выполнимая задача.
Перспектива для России
— Насколько привлекательна Россия в сравнении с другими регионами мира с точки зрения доступа в новые поисковые зоны, создания новых ГРР-проектов?
Анатолий Бибик: Россия обладает уникальным ресурсным потенциалом новых поисковых зон как на суше, так и на шельфе. Однако в силу географической удаленности, экстремальных климатических условий и отсутствия инфраструктуры доступ в новые поисковые зоны ограничен. Реализация многих проектов требует новых технологий геологического изучения, которых пока еще не создано. Вместе с тем в мире известных поисковых зон, где можно открыть крупные месторождения, практически не осталось. Так как новые крупные открытия смещаются в сторону глубоководного шельфа, на этом фоне суша и мелководный шельф России становятся более привлекательными.
Брам Брейн: Россия — привлекательный регион, поскольку здесь до сих пор сохраняется большой потенциал для геологоразведки, а доступ к ресурсам может иметь достаточно высокую экономическую рентабельность, особенно на суше. Кроме того, в России огромный пул талантливых специалистов, которых международные нефтегазовые компании хотели бы привлечь в свои проекты. Я уверен, что для мировых нефтегазовых компаний в России есть большие возможности за счет применения технологий в таких областях, как геофизика и исследование коллекторов. Обратная сторона — сложности доступа к ресурсам из-за того, что правила участия сложны для понимания, особенно когда речь идет о новых на российском рынке компаниях.
Яранд Ристад: У геологоразведки в России большой потенциал. Одно из подтверждений — тот факт, что за последние три года 3 из 10 крупнейших открытий в мире были сделаны в России (месторождения им. Динкова, Нептун, Северо-Обское). Россия — один из тех уникальных регионов, где еще возможна реализация высокоперспективных проектов frontier exploration
в новых, удаленных, неисследованных регионах, с высокими рисками, но и большими возможностями. , что создает хорошие возможности как для добычных, так и для сервисных компаний. Но не стоит недооценивать специфику российского рынка с его вызовами, такими, как высокий порог рентабельности проектов, неразвитая инфраструктура в некоторых регионах, санкции США и Евросоюза и специфическая система налогообложения.
У геологоразведки в России большой потенциал. Одно из подтверждений — за последние три года 3 из 10 крупнейших открытий в мире были сделаны в России: месторождения им. Динкова, Нептун, Северо-Обское
Успешное развитие ГРР в будущем должно опираться на сотрудничество и партнерство при участии большего количества иностранных компаний и инвесторов. В первую очередь это касается глубоководной и ультраглубоководной категорий, к которым, согласно исследованиям Rystad Energy, относятся около 70% открытий 2019 года по всему миру. Фокус в таких высокорисковых проектах должен быть сделан на сотрудничестве. Компании стремятся разделить риски, поэтому большинство скважин бурятся в партнерствах. Если мы посмотрим на Норвегию, где в 2019 году было пробурено 66 глубоководных скважин, мы увидим, что все они были пробурены в сотрудничестве как минимум двух компаний. В России мы также видим перспективы развития проектов в море, однако недостаточное развитие партнерств тормозит процесс.
Ларс Драге: Очевидно, что Россия — привлекательный, но труднодоступный для иностранных компаний регион. Среди преимуществ — разведанные провинции, неисследованные поисковые зоны и развитая нефтегазовая индустрия. К негативным факторам относятся сложность получения доступа к лицензионным участкам, ограничения на экспорт газа и на доступ к геологической информации, что существенно сдерживает развитие и применение цифровых технологий, а также обмен опытом и экспертизой между российскими и зарубежными компаниями. Санкции — также сдерживающий фактор для нашей компании.
— Что необходимо изменить, чтобы повысить эффективность сотрудничества российских и зарубежных компаний на российском рынке?
Брам Брейн: Риски, связанные с инвестированием в Россию, могут быть нивелированы за счет более прозрачной системы лицензирования и установления правил, таких как, например, в Великобритании или Норвегии. Также существуют неопределенность и непрозрачность в отношении возможного вмешательства государства в стратегические проекты, что ограничивает инвестиции международных компаний в Россию.
Яранд Ристад: Два главных препятствия для успешного выхода зарубежных компаний на российский рынок — это отсутствие частных операторов и сложности налоговой и юридической систем. Мы полагаем, что разрешение частным иностранным компаниям становиться операторами шельфовых проектов сможет существенно повысить их интерес к работе в России. Новые подходы к налогообложению и оформлению партнерских отношений также смогут улучшить ситуацию. Можно посмотреть на опыт Норвегии, где были созданы самые благоприятные условия для сотрудничества добычных и сервисных компаний при поддержке государственного стимулирования (например, норвежское правительство возмещает 70% затрат на геологоразведку в случае неуспешного бурения).
Что может быть нового и научного в технологиях добычи полезных ископаемых на россыпных и осадочных месторождениях алмазов, золота, платины, янтаря, фосфоритов…?
Сотни лет ведется разработка столь важного в мире сырья, месторождения истощаются, увеличивается глубина добычи, уменьшается концентрация полезного компонента на 1 м3 вынимаемых вмещающих его пород. Если не предлагать горной промышленности новые техические разработки в этой области, человечество может однажды остаться без столь важных промышленности и повседневной жизни материалов.
Все «лакомые куски» известных месторождений россыпного золота, алмазов, платины, сапфиров давно выработаны. Горнодобывающая промышленность переходит на забалансовые и малые по запасам месторождения. При этом очень важно, чтобы добыча полезных ископаемых на таких месторождениях была рентабельна, безопасна и технологична. Ни подземная (шахтами), ни открытая (карьерами) добыча не может быть в данном случае пригодна для освоения природных россыпей или осадочных продуктивных пластов. Первая, практически не пригодна, вторая – экономически не выгодна в условиях мерзлоты, обводненности, малого содержания и количества полезного ископаемого на выявленных участках месторождений.
Вот в таких случаях на помощь горнякам приходят геотехнологические сособы добычи полезных ископаемых, в частности – скважинная гидродобыча (СГД). Способ заключается в бурении технологических скважин, вскрывающих россыпное или осадочное месторождение того или другого полезного компонента, установку в скважины высоконапорного гидромонитора, размывающего полезный пласт и превращающего породы и воду в гидросмесь, элеваторного или эрлифтного подьемника гидросмеси на поверхность к перерабатывающему или обогатительному комплексу.
Оборудование для СГД может быть выполнено в стационарном, модульно-передвижном и мобильном виде. По производительности такие комплексы могут соперничать с открытыми горными разработками, но, как правило, ограничиваются 150-600 м3/ч по пульпе.
На сегодняшний день СГД особо важна при добыче россыпного золота в Монголии, Центральной Африке и России, сапфиров и рубинов – в странах Ю-В Азии, лунного камня, сапфиров, рубинов, др. – на Шри Ланка, алмазов – в Якутии, на Мадагаскаре, в африканских странах. Скважинная гидродобыча позволяет эффективно отрабатывать участки месторождений на больших глубинах, с малым содержанием полезного компонента, на незначительных площадях его распространения, в труднодоступных районах…
Себестоимость добычи данным методом в несколько раз ниже традиционных: подземной и открытой разработки. Капитальные вложения – в десятки раз ниже общепринятых.
Не зря к таким способам добычи полезных ископаемых сегодня обращаются в се чаще и чаще. СГД набирает популярность, усовершенствуется и может быть применено даже малым и средним бизнесом.
Так, например, для добычи обводненных строительных песков в Курской области с глубины до 20 м при мощности вскрышных пород 6-8 м и продуктивного пласта – 12-14 м рационально был использован модульно-передвижной комплекс на базе бурильно-крановой техники УБМ-85-17 и гидромонитора АД-300. Достигнута производительность по песку – 45-60 м3/час. Себестоимость песка составила не более 120 руб/м3. Капитальные вложения в добывающе-обогатительный комплекс составили не более 18 млн. рублей.
С 2018 года специалистами Центра по сапропелю по приглашению золотодобывающих предприятий Монголии были обследованы ряд тальвеговых месторождений страны на предмет их разработки при помощи скважинной гидродобычи. При мощности вскрышных пород 60-140 м и продуктивного золотовмещающего слоя – 1-3 м добыча открытым способом полезного ископаемого стала не эффективной и привела к полной остановке работ. Подземная добыча золота в данных горно-геологических условиях не возможна. Первый проект СГД россыпного золота в Монголии показал высокую эффективность его применения. Достигнута производительность по пульпе до 300-440 м3/ч, выемка золота отлажена на уровне 18-20% потерь, в основном, из-за высокой трещиноватости подстилающих пород. Добычное оборудование выполнено мобильным, на пневмоколесном ходу. Проектные капитальные вложения составили 36 млн. руб. Способ только начал применяться и постоянно усовершенствуется.
Скважинная гидродобыча сапфиров в одной из стран Ю-В Азии с глубины 26-78 м при слабосвязных вскрышных породах мощностью 12-14 м спроектирована под мобильную буро-добычную установку на пневмоходу и модульный промывочно-обогатительный узел на санных салазках. Технология позволяет ведение работ с плавной просадкой поверхности и образования на месте добычи водоема. Достигнута проектная производительность по пульпе в 300 м3/ч. Капитальные вложения в оборудование и проектное обоснование бизнеса оцениваются в 38-43 млн. руб.
Пробная скважинная гидродобыча гравийных отложений с содержанием сапфиров, рубинов, «кошачьего глаза», других хризобериллов, гранатов, турмалинов, топазов, кварцев, бериллов также проведена Центром по сапропелю в Шри Ланка. Работы были выполнены в 2004-2006 г. в провинции Балангода и Элахер и длились втечение 6 месяцев мобильным добычным комплексом на базе буровой установки российского производства, промывка и обогащение осуществлялась на российском оборудовании типа «Новомакс». Глубина разработки продуктивного слоя достигала 16-18 м, средняя мощность продуктивного пласта 16-11 м. Капитальные вложения в оборудование комплекса составили 23 млн. руб. За время пробной работы комплекс полностью окупил себя.
Также на Шри Ланке в провинции Ратнапура были проведены работы по СГД аллювиальных россыпей под руслом реки. При ее ширине в 8-22 м и глубине 0.4-1 м удалось сохранить экостабильную обстановку и отработать технологический режим гидродобычи полезного ископаемого, не меняя природного ландшафта. Для этого использовалось оборудование горизонтально-наклонного бурения с одновременной обсадкой скважины.
Сегодня Центр по сапропелю выполняет ряд проектов по СГД россыпного золота в Монголии, алмазов – в России, сапфиров и рубинов – в Камбодже.
Работы проходят успешно, везде достигнуты проектные показатели. Из этого следует, что СГД россыпных и осадочных полезных ископаемых приобретает всеобъемлющий характер и является одним из перспективных методов освоения природных богатств на планете.