Украинские СМИ пестрят сообщениями, аналитическими статьями, комментариями на тему обеспечения государства нефтью и газом. Акцент делается преимущественно на вопросах цен государств-поставщиков, политических взаимоотношений с ними, маршрутов транспортировки энергоносителей. Вашему вниманию предлагается беседа со специалистом, который настаивает на возвращении к традиционному для Украины способу получения углеводородов — добыче их из собственных недр. Наш собеседник — директор инновационного предприятия «Электробур» кандидат технических наук Олег КЕКОТ, который представил во Львове на ярмарке идей 8-го Международной ярмарки инвестиций концепцию принципиально нового электробура для бурения нефтяных и газовых скважин.

 

— Олег Владимирович, на чем основывается ваше мнение о возможности обеспечения Украины собственными нефтью и газом? Ведь наши недра на сегодня довольно изможденные...

— Согласен. На глубинах до 3—4 километров. И то не повсеместно. Для примера: возле Прилук недавно введена в эксплуатацию фонтанирующая скважина со среднесуточным дебитом нефти 170—250 тонн и газа 140—250 тысяч кубометров.

Однако немного истории. Еще в конце 60-х годов прошлого века с целью наращивания добычи нефти и газа в бывшей УССР жестко ставилась задача освоения бурения скважин до глубин 5000—7000 метров. На посвященном этому вопросу республиканском совещании, проведенном под эгидой Академии наук УССР в феврале 1968 года в Киеве президент академии Б. Патон подчеркнул: «Постепенное исчерпание запасов нефти в верхних структурных этажах заставляет все больше увеличивать глубины разведочных скважин. Если в предыдущей пятилетке открывали месторождения нефти и газа на глубинах около 3000 метров, то уже в текущей пятилетке поисковые глубины увеличились до 4000—5000 метров, а в следующей увеличатся до 5000—7000 метров. Поэтому среди важнейших задач, стоящих перед практикой разведки, есть особенно трудная задача — победить все большие и большие глубины, для чего необходимо постоянно улучшать технику и технологию проводки глубоких скважин».

Эта точка зрения с энтузиазмом поддерживалась геологами. На этом же совещании академик Г. Доленко, директор Института геологии и геохимии горючих ископаемых АН УССР сказал: «Решение данной проблемы должно осуществляться не столько в геологическом аспекте, сколько в плане совершенствования и развития техники бурения, проводки и испытания буровых скважин. С уверенностью можно заявить, что освоение больших глубин является главной задачей технического прогресса в нефтегазовой промышленности».

Программу бурения начали активно выполнять. Так, в 1969 году в Прикарпатье была заложенная сверхглубокая параметрическая скважина Шевченково-1 с проектной глубиной 7000 метров (фактически пробурена до 7520 метров).

— Но в дальнейшем эта программа постепенно заглохла и добыча углеводородов в Украине стала снижаться...

— Да. И для этого была весомая причина. К тому времени на востоке СССР (преимущественно в Западной Сибири) были открыты огромные и легко доступные залежи нефти и газа. Для примера: в 1974 году на каспийском полуострове Бузачи в Казахстане ударил нефтяной фонтан из невиданной для конца XX века глубины 300 метров (!). Причем в СССР было серьезное отставание в области технологии бурения (несмотря на то, что благодаря героическим усилиям и огромным средствам в Союзе была пробурена рекордная скважина Кольская-Сверхглубокая, 12262 м). Достаточно напомнить, что уже упоминавшаяся скважина Шевченково-1 (7520 м) бурилась около 5 лет, а в это же время рекордная скважина Берта-Роджерс (9583 м) была пробурена за 502 дня. В этих условиях советские правящие круги перебросили основные капиталовложения на восток СССР.

Однако с провозглашением независимости Украины Тюмень и Уренгой оказались на территории другого государства, а цена на углеводороды выросла заоблачно. Так почему сейчас тяжело услышать честный и вместе с тем квалифицированный ответ на вопрос: «По какой причине глубокое бурение на территории Украины в 60-х годах прошлого века считалось экономически оправданным, а сегодня — нет?».

— Есть ли в Украине люди, близкие к властным структурам, которые отстаивали бы увеличение добычи собственных углеводородов?

— Разумеется есть. Например, известный экономист Владимир Лановой. Однако оппонентов почему-то значительно больше и, по моему мнению, их вес при принятии решений больше. На их стороне инерция мышления и действия. После одного из выступлений В. Ланового директор энергетических программ Центра Разумкова Владимир Сапрыкин заявил: «...надо понимать, что, даже если добычу начать немедленно, завтра нефть не появится. Поэтому, на мой взгляд, Лановой не до конца продумал свое выступление. Правительству нужно искать более реалистические и краткосрочные способы улаживания ситуации с нефтетрейдерами». День «завтра» с этого времени многократно повторился, каждый раз лучше видно, куда ведут «краткосрочные способы», а фразеология осталась та же.

— Олег Владимирович, вы, очевидно, неспроста сосредоточились на бурении глубоких и сверхглубоких скважин. На ярмарке идей вы представляли новый электробур...

— Да, речь идет о принципиально новом электробуре, который работает на постоянном токе. С его помощью можно увеличить производительность бурения нефтяных и газовых скважин в два-три раза по сравнению с лучшими мировыми технологиями и до 10 раз по сравнению с теми технологиями, которые реально существуют в Украине.

— На чем базируются ваши предположения?

— Задекларированный результат будет получен преимущественно за счет двух факторов. Фактор первый. Новый электробур — единственное адекватное средство для вращения в скважине высокоресурсных алмазных буровых долот, создание которых было, вне сомнения, величайшим достижением буровой техники XX века. Наиболее перспективный вид этих долот — так называемые импрегнованные долота, представляющие собой высоконадежную конструкцию из композитного материала на основе карбида вольфрама с вкрапленными в его объем мелкими алмазами. Их применение позволяет увеличить проходку на одно долото в твердых породах до 500—600 метров (в 20 раз по сравнению с традиционными шарошковыми долотами). Однако эти долота надо вращать в забое скважины с высокой частотой при умеренном вращательном моменте. Высокая производительность бурения достигается при высокой мощности на долоте при условии прецизионного регулирования вращательного момента на долоте. Долотной фирмой DBS в лабораторных условиях, когда можно обеспечить любой режим, получена фантастическая величина механической скорости бурения в твердых породах этими долотами — до 65 метров в час. В то же время ни один из существующих методов бурения (роторное бурение, когда с поверхности вращается вся колонна бурильных труб, бурение с забойными гидравлическими двигателями, бурение с электробуром сменного тока) не может обеспечить в условиях скважины перечисленных режимов вращения современных импрегнованных алмазных долот. Новый электробур это может.

В новом электробуре впервые реализованы принципиальные преимущества электрического способа передачи энергии относительно процесса бурения (это второй из упомянутых факторов). При одинаковом максимальном напряжении, которое действует на изоляцию токоподвода, одинаковой мощности на долоте и одинаковом количестве меди токоподвода потери электрической энергии в случае электробура постоянного тока составляют всего 4—10 процентов по сравнению с электробуром сменного тока.

— Но ведь из школьного учебника физики все мы знаем, что потери энергии в электрическом проводнике связаны с поперечным сечением этого проводника. Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения. Откуда такое значительное снижение потерь?

— Существует несколько причин. Остановимся на двух из них. Как бы удивительно это ни звучало для человека-неэлектротехника, но во время использования стальной бурильной трубы как элемента токоподвода переменный ток частотой 50 герц проходит лишь в пределах миллиметрового поверхностного пласта трубы, а постоянный ток — через все сечение трубы с толщиной стенки 10—15 миллиметров. При передаче энергии при переменном токе через токоподвод проходит не только полезная энергия, но и так называемая реактивная энергия, которая не превращается в механическую энергию вращения долота, и в случае электробура переменного тока эта энергия, к несчастью, превосходит по величине полезную энергию вращения долота. В результате для нового электробура (электробура постоянного тока) диаметром 190 миллиметров номинальная мощность на долоте составляет 360 киловатт. Для существующих забойных двигателей-конкурентов при тех же размерах (как для электробура переменного тока, так и для гидравлических двигателей) она не превышает 200 киловатт.

Еще одно. В случае электробура переменного тока с трехфазным двигателем пользуются двухпроводным токоподводом по системе «два провода—труба», а в случае электробура постоянного тока токоподвод является однопроводным по системе «один провод—труба», что радикально повышает надежность всей системы.

— Хорошо. Но ведь из того же учебника известно, что электрический двигатель постоянного тока имеет щетки, которые скользят по коллектору. Сможет ли такой двигатель работать в условиях забоя скважины, тем более что как-то вы говорили, что электробур заполняется жидкостью — трансформаторным маслом?

— Тут мы подошли к основной технической сути нового электробура. Дело в том, что обычный коллекторный двигатель постоянного тока мощностью 360 киловатт при необходимом для электробура соотношении размеров (диаметр 190 мм и длина около 6 м) не смог бы работать не только в забое в жидкостной среде, но и даже в тепличных условиях лаборатории. Мной создан особый тип бесколлекторного двигателя постоянного тока, который является ближайшим бесколлекторным аналогом обычного коллекторного двигателя. 3а 40 лет работы над усовершенствованием этого двигателя испытан ряд достаточно мощных лабораторных и промышленных образцов. Предельная простота схемы и конструкции двигателя — гарантия его промышленной пригодности.

Я не могу обойти проблему увеличения температуры по мере углубления в недра Земли. При обычной конструкции токоподвода (кабель по центру бурильной трубы) электробур постоянного тока, как и электробур переменного тока, может работать до глубины приблизительно 5000 метров. И здесь проявляется очередное преимущество нового электробура. Разработана новая конструкция однопроводного токоподвода, при которой проводник кольцевидного поперечного сечения размещается по внутреннему периметру бурильной трубы, а электрическая изоляция проводника при этом по совместительству выполняет роль тепловой изоляции для защиты промывной жидкости (глинистого раствора) от подогрева. Рассчитано, что в этом случае новый электробур будет работать до глубины 10 километров, сохраняя все свои преимущества, с реальной перспективой усовершенствования теплоизоляционных свойств токоподвода для бурения до недосягаемой на сегодня глубины 15 километрам. Собственно, на такую глубину была изначально запроектирована известнейшая скважина Кольская-Сверхглубокая, которая после двадцатилетней (!) работы большого коллектива была вынуждена остановиться на глубине немногим более 12 километров.

Еще одно уточнение. Утверждение об увеличении производительности бурения новым электробуром в два-три раза по сравнению с лучшими мировыми технологиями не является результатом каких-то интуитивных оценок, это результат довольно точного количественного обоснования, базирующегося на собранном экспериментальном материале.

— Существует ли в Украине достаточная промышленная база для реализации вашего проекта?

— Существует. Более того, в Украине находится еда ли не единственное в мире предприятие, которое серийно выпускает электробуры, — харьковское ОАО «Завод «Потенциал». Кроме него, к работе могут быть привлечены запорожский завод «Элемент-Преобразователь», Харьковский электромеханический завод (ХЭМЗ) и другие.

— Существуют ли экспертные оценки нового электробура?

— Работа докладывалась в ключевых организациях Украины, имеющих отношение к этой проблематике: это уже упоминавшийся завод «Потенциал», Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, харьковский институт УкрНИИГаз. Замечу, что имеющиеся положительные отзывы от этих организаций не является результатом какого-то лоббирования, а, скорее, результатом острых дискуссий. Работа в процессе своего развития не раз докладывалась на научных семинарах во Львовском политехническом институте, где постоянно получала положительные оценки, которые засвидетельствованы соответствующими протоколами.

— Вопрос обеспечения страны нефтью и газом, бесспорно, вопрос значительного государственного веса. Обращались ли вы в какие-то государственные структуры?

— Список этих структур настолько длинный, что я ограничусь лишь некоторыми из них: НАК «Нефтегаз Украины», Государственное агентство Украины по инвестициям и инновациям, Министерство топлива и энергетики, Министерство угольной промышленности и другие. Результат — полное отсутствие положительной реакции.

— Я не совсем понимаю, какое отношение имеет к вашей разработке Министерство угольной промышленности...

— Дело в том, что решение проблемы метановой опасности на угольных шахтах не может быть осуществлено без предварительной дегазации угольных пластов путем бурения с поверхности наклонно-направленных скважин с завершающим горизонтальным участком в угольном пласте. Собственно, бурение с поверхности земли дегазационных скважин является основным средством борьбы с метановой опасностью в развитых странах.

Периодические чудовищные несчастные случаи на украинских шахтах — не единственное зло от газа, содержащегося в угольных пластах в сжатом состоянии в количестве нескольких десятков кубических метров на каждую тонну угля. Ежегодно системы вентиляции украинских шахт выбрасывают в атмосферу почти два миллиарда кубометров метана, который входит в явный конфликт с обязательствами по Киотскому протоколу. Стоимость потерянного топлива можно подсчитать по текущим газовым расчетам с Россией. В меру повышения интенсивности угледобычи и перехода на каждый раз более глубокие горизонты быстро растет количество воздуха, необходимого для растворения выделяемого метана до безопасных концентраций. Соображения обеспечения вентиляции приводят к многократному увеличению поперечных сечений подземных путей транспортировки воздуха и становятся определяющими относительно величины капитальных вложений на строительство шахт.

Трагичность ситуации заключается еще и в том, что даже самая совершенная и дорогая система вентиляции не может сама по себе гарантировать от взрывов метана. Она не может обезопасить от внезапных выбросов угля и газа, периодически происходящих в результате определенных стечений обстоятельств.

В США добыча газа из угольных пластов составляет около 7 процентов от общей добычи газа в стране. Более того, там угольный метан добывают не только учитывая безопасность в шахтах, но... также из любых угольных пластов. У них даже опубликована белая книга по спорным юридическим вопросам собственности на газовые залежи угольных пластов брошенных шахт.

Удивляет отсутствие ясности в материалах СМИ на тему бед в украинских шахтах. Говорят о некоторых «неизвестные науке явлениях»... Посоветовал бы таким авторам обратиться к работам академика Александра Скочинского. Проштудируйте хотя бы работу коллектива ученых под руководством Скочинского «Метан в угольных пластах». Прочитайте хотя бы страницы 244—246 из этой книги. Поскольку я даже в это слабо верю, то коротко перескажу описанный там один из возможных сценариев стечения обстоятельств, приводящих к внезапным выбросам угля и газа: высокое давление газа в массиве, малая газопроницаемость угля в призабойной зоне и внезапное образование большой поперечной трещины, параллельной к поверхности забоя. Образование подобных трещин может происходить под давлением горных пород в призабойной зоне как результат нарушения равновесия сил в угольном пласте.

Из описанной картины вытекают целесообразные направления влияния на угольный пласт: 1) как можно более глубокое предварительное освобождение пласта от газа без привлечения к процессу внутришахтного пространства; 2) увеличение в процессе дегазации угольного пласта его газопроницаемости и доведение этой газопроницаемости до определенной степени однородности. В результате это означает резкое снижение газовыделения во время добычи угля и прогнозируемое поведение угольного пласта.

Такого положения вещей можно достичь за счет предварительного бурения с поверхности достаточно плотной сети наклонно-направленных скважин вдоль угольного пласта с последующим гидроразрывом пласта и утилизацией метана. Собственно, подобная технология, как я уже упоминал, широко используется в развитых странах, где количество смертей шахтеров в расчете на один миллион тонн добытого угля в триста раз (!) ниже, чем на шахте имени Засядько, и в сто раз ниже, чем в среднем по Украине.

Следуеты признать, что необходимая для дегазации пласта сеть скважин может быть достаточно плотной, а требования к продуктивности бурения соответственно достаточно высокими. Нужную производительность бурения может обеспечить новый электробур. При его использовании в комплекте с мобильными буровыми установками (отсутствие затрат времени на вышкомонтаж) продуктивность бурения может вырасти приблизительно в двадцать раз по сравнению с обычным для Украины уровнем. Остается заметить, что новый электробур по своей технической сути идеально подходит для бурения наклонно-направленных скважин.

— Вернемся к вашему изобретению. Защищено ли оно патентом?

— Да. Владельцем патента являются основатели инновационного предприятия «Электробур», в том числе и ваш покорный слуга. Получен также патент России по международной патентной заявке по версии РСТ. О более широком получении патентов в разных странах пришлось забыть из-за банального отсутствия средств...

— Не означает ли это, что в большинстве стран вашу патентную заявку можно безнаказанно использовать?

— Конечно. Интересно, что, например, на веб-сайте мексиканского института промышленной собственности эта патентная заявка опубликована под красноречивой рубрикой «Технологии, пригодные для свободного использования».

— Таким образом, возможно возвращение вашего изобретения в Украину в мексиканском исполнении?

— Не хотелось бы.

— Какие средства необходимы для внедрения вашего изобретения?

— Три с половиной миллиона евро, чтобы через два года привезти на буровую экспериментальный комплекс для промышленного бурения новым электробуром диаметром 190 миллиметров. Думаю, что эффект от этой инвестиции со временем мог бы стать больше, чем от некоторых инвестиций в нефтегазовую сферу, измеряющихся в миллиардах евро.

Василий ХУДИЦКИЙ.