Стремительный рост цен на энергоносители в начале 21 века поверг в шок мировое сообщество. Скептики прогнозировали дальнейшее повышение цен на нефть. Оптимисты же полагали, что цена на нефть если и возрастет, то незначительно, а скорее всего снизятся.

Бывший директор Федеральной резервной службы США Алан Гринспин дал такой прогноз.

«Нефть это не возобновляемый источник энергии и цена ее будет возрастать до тех пор, пока не будет найден альтернативный ей источник энергии, либо не будет разработан способ ее полного извлечения из недр».

В качестве альтернативного источника энергии рассматривается вариант производства моторного топлива из продуктов растениеводства, что может привести к возникновению другого кризиса продовольственного.

Сегодня в средствах массовой информации широко обсуждается проблема поиска альтернативного нефти источника энергии и мало уделяется внимания проблеме полного извлечения нефти из недр. И напрасно.

Началом Мировой нефтедобычи принято считать 1859 год, когда Эдвин Дрейк в штате Пенсильвания в США приступил к бурению первой нефтяной скважины.

С тех пор, и до конца 20-го столетия, в Мире были открыты 43 тысячи нефтяных месторождений с суммарными балансовыми запасами более 500 миллиардов тонн. И только около 30 % от этих запасов было извлечено или может быть еще извлечено из недр с помощью современных промышленно освоенных методов добычи, включая вторичные и третичные методы. Остальные 70 % разведанных запасов нефти остались не извлеченными (или не будут извлечены)  и составляют так называемые остаточные запасы.

И эти остаточные запасы могли бы стать резервом увеличения нефтедобычи без огромных затрат на поиски, разведку и обустройство новых нефтяных месторождений. Для этого должен быть «разработан способ ее (нефти) полного извлечения из недр».

Уже на заре промышленного освоения нефтяных месторождений проблема повышения нефтеотдачи стала одной из основных проблем нефтедобычи.

В 1902-м году на общем собрании Терского отделения Российского технического общества И.Н. Стрижов предложил повышать нефтеотдачу путем закачки в истощенные нефтяные пласты атмосферного воздуха. В 1903 году эта идея была опробована в США в штате Огайо, но массового промышленного применения она не получила. Сегодня для повышения нефтеотдачи применяется огромное количество методов воздействия на пласты, но кардинальных результатов пока нет.

Возникает вопрос: реальна ли постановка задачи полного или хотя бы существенно большего, чем достигнутый  на сегодня уровень, извлечения нефти из недр. Или это только неосуществимая мечта фантастов? 

Осмелимся утверждать, что это не мечта, а реальность.

Обратимся к фактам, которые привели нас к такому убеждению, и которые, мы надеемся, будут убедительными и для Вас, уважаемый читатель.  

Факт первый.

В процессе разработки нефтяных месторождений повсеместно имеют место эпизодические изменения дебита скважин, а при стабильном дебите скважин изменения забойных давлений. И эти изменения не связаны с воздействиями на залежь со стороны человека.

В качестве примера таких изменений на рисунке 1 изображены два графика. График изменения дебита и график изменения забойного давления добывающей скважины, эксплуатирующейся с помощью центробежного насоса, на входе которого установлен датчик давления. Измерение дебита скважины и забойного давления производилось с дискретностью в 30 секунд.

При относительно стабильном дебите скважины Q, имеет место волнообразное изменение забойного давления Рс.

Согласно уравнению Дюпюи дебит скважины Q линейно зависит от разности давлений на контуре питания Рк и на забое скважины Рс. Поскольку, величина дебита скважины Q в течение 24 часов оставалась постоянной, то постоянной должна была оставаться и разность Рк и Рс. Если давление на контуре питания изменялось, то, при постоянном дебите скважины, синхронно должно было изменяться и забойное давление. Что и имело место. Возрастание давления на контуре питания Рк приводило к синхронному возрастанию забойного давления Рс с некоторым смещением во времени. А это значит, что характер изменения забойного давления, изображенный на рисунке 1, является синхронным отображением характера изменения давления на контуре питания скважины –  изменения пластового давления.

В напорных нефтеводоносных пластах систематически происходят изменения пластового давления под действием таких естественных сил, как изменение атмосферного давления,  изменения силы ветра, притяжения Луны и Солнца, других воздействий со стороны поверхности Земли и землетрясений. Изменения пластового давления порождают возникновение и распространение в проницаемых пластах фильтрационных волн давления.

Из всех естественных источников возникновения фильтрационных волн давления наиболее мощными являются землетрясения.  Они способны инициировать фильтрационные волны давления в районах, расположенных за тысячи километров от очагов землетрясений.

26 декабря 2004 года в 01 час 10 минут по Гринвичу в Индийском океане произошло известное землетрясение, вызвавшее цунами и многочисленные человеческие жертвы.

На рисунке 2 приведена информация об этом землетрясении, зарегистрированная Крымской сейсмостанцией и наблюдения за уровнем воды в специальной наблюдательной скважине. На рисунке изображены: а – продольная волна; б – поперечная волна; в – поверхностная волна и г – колебания уровня воды в наблюдательной скважине.

Колебания уровня воды в наблюдательной скважине продолжались в течение 35-и минут. Они были вызваны изменением пластового давления в результате изменения объема порового пространства пласта вследствие колебаний поверхности Земли, инициированной поверхностной волной.

Факт второй.

В водный период разработки нефтяных месторождений доля нефти и доля воды в продукции добывающих скважин хаотически изменяется даже тогда, когда на залежь не оказывается никакого воздействия с целью повышения нефтеотдачи. Причем эти изменения порой превышают даже уровень самых эффективных воздействий на залежи с целью повышения нефтеотдачи.  

На рисунке 3 изображен характер изменения доли нефти и доли воды в продукции добывающей скважины одного из нефтяных месторождений в Тимано-Печерской провинции на протяжении 12-и месяцев. На этом нефтяном месторождении пробурены и работают всего лишь четыре добывающие скважины. Добыча нефти ведется на естественном режиме механизированным способом с помощью погружных центробежных насосов. В приведенный на рисунке отрезок времени никаких мероприятий по повышению нефтеотдачи и интенсификации добычи жидкости в этой скважине и на месторождении в целом не осуществлялось.

На фоне естественного возрастания со временем доли воды и снижения доли нефти в продукции скважины, мы наблюдаем волнообразное изменение этого соотношения.

Очевидно, что в данном случае на эту нефтяную залежь действовали некие естественные силы, которые способствовали  вовлечения в фильтрационный поток части ранее неподвижной нефти, что и приводило к эпизодическому увеличению доли нефти и снижению доли воды в продукции этой скважины. Величина изменения соотношений доли нефти и доли воды, вероятно, зависела от интенсивности действовавших на нефтяную залежь сил естественного происхождения.

Факт третий.

При гидропрослушивании пластов с помощью взрыва по методу И.А. Чарного и Э.Б. Чекалюка мы обнаружили следующее.

По мере увеличения количества взрывных воздействий коэффициент пъезопроводности æ закономерно убывает. На рисунке 4 приведен график изменения коэффициента пъезопроводности æ на одном и тои же участке пласта по мере увеличения числа взрывов на одном из нефтяных месторождений в Тимано-Печерской провинции.

Первый взрыв был произведен 3 марта 2007 года в 09 часа 45 минут. Второй взрыв 4 марта 2007 года в 03 часа 45 минут. И третий взрыв 4 марта 2007 года в 07 часов 45 минут.  Все три взрыва были произведены в одной и той же возмущающей скважине с интервалом в 4 часа. И такая закономерность убывания коэффициента пъезопроводности æ по мере увеличения числа взрывов была повсеместной в ходе наших исследований.

Коэффициент пъезопроводности æ в развернутом виде равен



Где: Кпр – коэффициент проницаемости; Кп – коэффициент пористости; Кн – коэффициент нефтенасыщения; βн, βв и βс – коэффициенты сжимаемости нефти, воды и скелета породы; μ – вязкость.

Все величины, стоящие в правой части этого равенства, за исключением интегральной величины вязкости жидкости μ в течение 16-и часов не могли измениться. Измениться могла только величина интегральной вязкости жидкости в канале фильтрации, по которому распространялись воны давления после второго и после третьего взрывов. И это изменение – увеличение вязкости жидкости произошло за счет увеличения доли нефти в канале фильтрации в результате воздействия на пласт фильтрационных волн давления, инициированных первым, вторым и третьим взрывами.

Факт четвертый.

Независимо от того, какой гипотезе происхождения нефти мы отдаем предпочтение – органической или не органической, непреложным фактом остается то, что нефтяные месторождения образуются в результате миграции нефти по проницаемым пластам  от мест ее генерации до ловушки, где она и накапливается, вытесняя из порового пространства пластовую воду и занимая ее место.

Возникает вопрос: почему мы не находим на путях миграции нефти даже намного меньшего количества остаточной нефти по сравнению с тем количеством какое мы вынуждены оставлять в недрах, несмотря на огромные усилия, прилагаемые для повышение нефтеотдачи.

Вполне вероятно, что миграция нефти и образование нефтяных месторождений происходили не только под действием поля силы тяжести, а еще и под действием каких то сил, которые способствовали максимальному извлечению нефти из путей ее миграции и транспортировки к будущим месторождениям.

Такими естественными силами, по нашему убеждению, являются фильтрационные волны давления, возникавшие на протяжении геологического времени образования нефтяных месторождений и возникающие и сегодня в нефтяных пластах под действием изменений атмосферного давления, силы ветра, притяжения Солнца и Луны, и землетрясений.

В 2007 году на Земном шаре произошло 200 землетрясений с магнитудой от 2,5 до 5,3. Можно только догадываться, сколько землетрясений произошло на Земном шаре за многие миллионы лет, на протяжении которых происходила миграция нефти от мест ее генерации до мест ее промышленного скопления. К этому еще надо добавить и то количество фильтрационных волн давления, которые возникали под действием изменений атмосферного давления, силы ветра, притяжений Луны и Солнца.

Вся совокупность приведенных фактов дает основание утверждать, что воздействие на нефтяные пласты фильтрационными волнами давления открывает большие перспективы на пути разработки способа, если не полного, то, по крайней мере, радикально большего, чем современный уровень, извлечения нефти из недр действующих месторождений и доизвлечения остаточной нефти из месторождений выведенных ранее из разработки.

В качестве мощного искусственного источника возбуждения в нефтяных пластах фильтрационных волн давления можно использовать энергию взрыва, как бы помещая очаг землетрясения непосредственно в нефтяной пласт.

Эти волны И.А. Чарный и Э.Б. Чекалюк назвали взрывными фильтрационными волнами давления. Сохраним это название и мы.