Раствор инноваций

Раствор инноваций

Разработка и испытания новейших буровых растворов.

Бурение скважин — сложная и крайне дорогостоящая процедура. Затраты на бурение стандартной эксплуатационной скважины на нефть обходятся минимум в $1–1,5 млн, стоимость строительства сложных горизонтальных скважин может превышать $4–5 млн. Новейшие буровые растворы, испытания которых ведут специалисты Научно-технического центра «Газпром нефти» и нефтедобывающих предприятий компании, призваны повысить эффективность и сократить затраты при строительстве наиболее сложных скважин.

БОРЬБА С ОСЛОЖНЕНИЯМИ

При бурении в скважине постоянно циркулирует поток жидкости, которая используется как средство для удаления продуктов разрушения породы (шлама), а также обеспечивает эффективность всего технологического процесса. Циркулирующую в скважине жидкость принято называть буровым раствором, или промывочной жидкостью (drilling mud, drilling fluid).

Буровой раствор крайне важен для эффективного, экономичного и безопасного выполнения и завершения процесса бурения. Поэтому состав буровых растворов, оценка его свойств и условия применения на практике — постоянная тема большого объема научно-практических исследований и анализа специалистов.

Заметная тенденция в мировой практике — рост глубин бурения скважин и, как следствие, повышение риска возникновения при этом различных осложнений. Кроме того, регулярно растут требования к качеству вскрытия и эффективности эксплуатации продуктивных пород. Поэтому в соответствии с современными геологическими, технологическими и экологическими условиями проведения работ буровой раствор должен иметь состав и свойства, которые обеспечивали бы возможность борьбы с большинством из возможных осложнений и не оказывали негативного воздействия на коллекторские свойства продуктивных горизонтов.

Одной из основных проблем, наиболее часто встречающихся в работе буровых и сервисных компаний, считается снижение фильтрационных характеристик призабойной зоны пласта (ПЗП) из-за взаимодействия технологических жидкостей и их фильтратов с породой-коллектором. Такие осложнения возникают в процессе всего цикла первичного вскрытия продуктивного пласта при строительстве скважин. При этом, по опыту специалистов, самый значительный ущерб фильтрационно-емкостным свойствам пласта (ФЕС) наносит именно проникновение в породу водных фильтратов буровых растворов.

По словам начальника отдела технологии бурения и заканчивания скважин «Газпромнефть НТЦ» Николая Нырко, современные технологии позволяют существенно снизить вредное воздействие ФЕС при бурении и вскрытии продуктивного пласта: «Один из эффективных путей решения проблемы нарушения фильтрационно-емкостных свойств — ограничение проникновения промывочной жидкости при применении технологии вскрытия продуктивного пласта на депрессии или на равновесии, то есть когда давление раствора ниже пластового давления или равно ему».

Технологи применяют ряд традиционных и инновационных методик и средств для удержания буровой жидкости от прорыва в продуктивный пласт и делают это различными способами.

УГЛЕВОДОРОДНАЯ ЗАЩИТА

Одним из перспективных средств для промывки ствола скважины специалисты «Газпромнефть НТЦ» называют буровой раствор на углеводородной основе (РУО). Главный специалист отдела геологического сопровождения бурения скважин Научно-технического центра Ирина Давыдова считает, что использование РУО позволяет решить ряд важных задач: «Этот раствор дает возможность качественно вскрывать продуктивные пласты, наиболее полно сохранять их фильтрационно-емкостные свойства, снизить риски возникновения инцидентов при бурении скважин на репрессии (когда давление промывочной жидкости в скважине выше пластового давления. — СН)».

Основное преимущество РУО над традиционными системами — замена водной среды на углеводородную, что позволяет существенно снизить гидратацию (растворимость в воде) глинистого материала и интенсивность притока жидкости в продуктивный пласт. При этом для бурового раствора на углеводородной основе характерен широкий диапазон рабочих плотностей как в нормальных условиях, так и в ситуации аномально высокого пластового давления. Высокая стабильность и устойчивость к загрязнениям дают возможность многократного повторного использования раствора и, как следствие, позволяют снижать затраты на его приготовление.

Как показали опытно-промышленные испытания на месторождениях «Газпром нефти», особенно эффективным оказалось применение РУО для бурения скважин со сложным профилем, большим отходом от вертикали. Высокие смазывающие способности раствора смягчают ограничения по проводке ствола даже при попадании воды. Тонкая фильтрационная корка в стволе скважины и низкая фильтрация раствора в пласте гарантируют минимальное загрязнение продуктивного пласта, высокую стабильность бурения в сложных условиях.

Перспективность использования раствора на углеводородной основе для бурения горизонтальных скважин была подтверждена в ходе опытно-промышленных испытаний в июле-августе 2012 года на Еты-Пуровском («Газпромнефть-Муравленко») и Вынгапуровском месторождениях («Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз»). В испытаниях при проводке горизонтальных скважин использовался раствор на углеводородной основе Megadril. Как рассказал заместитель начальника управления строительства скважин, начальник службы инжиниринга «Газпромнефть-Ноябрьснефтегаза» Дмитрий Черкасов, на Вынгапуровском месторождении испытания проводились на базе двух скважин: «Одним из условий испытаний было бурение горизонтальных скважин, общая длина которых могла достигать более 200 м, под большим углом в неустойчивых отложениях. Главная задача, поставленная перед испытателями, — не допустить обрушения ствола скважины за счет оптимизации химического состава промывочной жидкости — успешно решена».

В результате испытаний было подтверждено изначальное предположение, что раствором, полностью удовлетворяющим поставленным задачам, станет РУО на основе минерального масла, рецептура которого была разработана компанией M–I SWACO.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ СТИМУЛ

Испытаниям на месторождениях компании предшествовали масштабные исследования различных рецептур буровых растворов в лаборатории «Газпромнефть НТЦ». В итоге было разработано несколько оптимальных вариантов промывочной жидкости для бурения длинных горизонтальных участков в сложных горно-геологических условиях Вынгапуровского месторождения.

Первичный анализ проведенных испытаний показывает, что инновационные разработки, впервые используемые на месторождениях «Газпром нефти», оправдывают заявленные показатели эффективности. Например, применение промывочных жидкостей с олеофильной фильтрационной коркой (система Flo-Thru), уже опробованных в ходе проведенных испытаний, дает сокращение времени на освоение скважины до одних суток. В среднем по скважинам, освоенным с применением инновационной технологии, фиксируется увеличение дебита на 5%. При этом общие затраты на бурение и освоение скважины увеличиваются всего на 1%.

В то же время эксперты обращают внимание на некоторые сложности, с которыми неизбежно придется столкнуться при масштабном применении новых растворов в ходе бурения и освоения скважин. Для внедрения и масштабного применения растворов на углеводородной основе, промывочных жидкостей с олеофильной фильтрационной коркой, высоко ингибирующих систем требуется дорогостоящее оборудование, которое обеспечивает экологически безупречную систему очистки и циркуляцию жидкости. Значительны затраты и на новейшие химические реагенты, которые отечественная промышленность практически не выпускает. Новые растворы сложны в применении, требуют специальной подготовки и навыков работы промыслового персонала.

Однако альтернативы инновационным технологиям в бурении, в том числе и разработкам новых реагентов, включая буровые растворы, нет. Постоянный рост затрат на строительство и освоение скважин неизменно опережает любую наметившуюся тенденцию к повышению стоимости углеводородов, тем самым стимулируя нефтяные компании к непрерывному поиску и внедрению новых технологических решений. Наряду с улучшением качества буровых работ общее снижение затрат и увеличение нефтеотдачи становятся главными критериями для поиска, испытаний и применения инновационных разработок.

Игорь Петухов
начальник управления бурения «Газпром нефти»

Внедрение новейших буровых растворов, таких как РУО, промывочные жидкости с олеофильной фильтрационной коркой (система Flo-Thru), безглинистые полимерные неутяжеленные растворы, позволит существенно повысить качество проведения буровых работ и операций по заканчиванию и освоению скважин. Мы рассчитываем, что применение современных разработок даст возможность более эффективно проводить скважины, особенно в непростых условиях, в пластах с газовым фактором, со сложным профилем, что в итоге снизит общие затраты на бурение и существенно повысит общую продуктивность вскрываемого коллектора.