Инновации на горизонте

Инновации на горизонте

В «Газпром нефти» обновлена программа технологического развития в бурении и заканчивании скважин

Текст: Александр Алексеев
Фото: Александр Таран
Инфографика: Татьяна Удалова

Современные нефтяные скважины — высокотехнологичные и дорогие сооружения. От того, насколько успешно компания осваивает инновационные технологии их строительства, напрямую зависят себестоимость добываемой нефти, успех в разработке нетрадиционных и трудноизвлекаемых запасов, а также возможности продления эксплуатации зрелых месторождений с падающей добычей

Бурение 2.0

В «Газпром нефти» принята программа технологического развития «Технологии бурения и заканчивания скважин». Программа, на самом деле, не совсем новая: речь идет об актуализации и развитии документа, утвержденного в 2015 году. Предыдущая долгосрочная программа включала 27 проектов. Часть из них была реализована, от некоторых пришлось отказаться, так как появились лучшие альтернативы, 10 проектов перешли в обновленную программу, а общее их число достигло 79.

Однако главное различие — не в количестве проектов, а в смене подхода. «В первой версии программы речь шла о поиске и испытании отдельных технологий, — говорит Ксения Антипова, руководитель проектов „Газпромнефть НТЦ“. — Реализуя первую версию программы, мы наработали существенную базу инновационных решений и стали готовы к целенаправленному выполнению задач активов, подбирая оптимальный комплекс технологий».

Действительно, некоторые решения, которые оказываются экономически невыгодными при их испытаниях по отдельности, могут дать совершенно иной эффект в сочетании с другими технологиями. Именно этот смысл был заложен в понятие «оптимальный дизайн скважины», ставшее основой ключевого направления технологической программы. «Оптимальный дизайн — это комплекс технологических решений, которые направлены на сокращение сроков и стоимости строительства скважины без ухудшения качества и с сохранением или повышением объемов добычи, — объясняет начальник управления новых технологий „Газпромнефть НТЦ“ Юрий Колесников. — Создание таких оптимальных дизайнов для разных месторождений и горно-геологических условий и есть главная цель программы. Помимо этого, программа включает еще два направления: заканчивание скважин в сложных условиях и технологические партнерства. Их задача — пополнение технологического портфеля: разработка и апробация технологий, которые в дальнейшем будут встроены в адресные комплексные решения для разных активов».

Оптимизируй это

Своеобразным полигоном по испытанию концепции оптимального дизайна стало Царичанское месторождение. Основная проблема этого актива — катастрофические поглощения раствора при бурении. При этом ниже поглощающего горизонта идет зона нестабильных глин, вскрыть которую невозможно, не справившись с поглощением в вышележащем пласте. При традиционном подходе на это уходило много времени и средств, что делало скважины нерентабельными. Испытание некоторых новых технологий в отдельности также не принесло желаемого результата.

Однако новый подход позволил существенно изменить ситуацию. Решение было найдено не в отдельных технологиях, а в их сочетании, которое и легло в основу оптимального дизайна скважины для Царичанского месторождения. В новой конструкции поглощающий горизонт вскрывался с использованием более дешевого раствора, затем в скважину опускалась обсадная колонна, а нижний интервал, включавший нестабильные глины и продуктивный пласт, бурился с использованием раствора на углеводородной основе. Применение РУС и высокоэффективных долот позволило существенно увеличить скорость проходки этого интервала, без чего реализовать такую конструкцию было бы невозможно. Эксплуатационная колонна в нижней части скважины была заменена хвостовиком, а в более поздней версии была реализована ранее не применявшаяся конструкция из двух хвостовиков, подвешенных друг за другом, что позволило еще более снизить металлоемкость (см. рисунок).

Оптимизированный дизайн скважины для Царичанского месторождения

Реализация такого дизайна скважины позволила существенно снизить итоговую стоимость строительства. Экономический эффект от применения комплекса технологий составил 34 млн рублей.

На каждом месторождении есть свои сложности, которые могут быть решены за счет подобного, но в каждом случае уникального, комплекса технологических решений. Так, на Мессояхском месторождении при разработке циклита B актуально использование многозабойных скважин «фишбонов» (см. глоссарий), которые позволят охватить отдельные зоны сильно расчлененного пласта. Однако стволы обычных фишбонов делают открытыми — в них нет обсадных труб, а в геологических условиях Мессояхи это чревато обвалами, схлопыванием стенок стволов и, как следствие, быстрым падением продуктивности скважины. Чтобы этого не происходило, здесь планируется строительство обсаженных фишбонов — многозабойных скважин, стенки которых будут укреплены хвостовиками. В России таких скважин еще никто не строил. Именно эта конструкция легла в основу оптимального дизайна для Восточно-Мессояхского месторождения.

Оптимальный дизайн для Приобского месторождения предполагает переход от четырехколонной к двухколонной конструкции скважины. Здесь также предполагается применить буровой раствор на углеводородной основе и РУС для быстрого прохождения нестабильной зоны. Кроме того, в скважину будет спускаться комбинированный хвостовик из труб разного диаметра, который ранее в «Газпром нефти» не применялся.

34 000 000 рублей — экономический эффект от применения комплекса инновационных технологий при строительстве скважины на Царичанском месторождении

Подобный проект, но для несколько других горно-геологических условий, будет реализовываться и в Мегионе. Здесь предполагается переход с трехколонной на двухколонную конструкцию скважины. Большую роль при реализации проекта будет играть геомеханическое моделирование, которое поможет подобрать буровой раствор с требуемой плотностью для успешного преодоления проблемных интервалов.

Такие проекты требуют значительной инженерной проработки и тесного взаимодействия между функциями. Помимо перечисленных примеров в приоритетах на 2017 год реализация проектов оптимального дизайна на таких активах, как Восточный участок Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения (ВУ ОНГКМ) и Новый Порт.

Забойные инновации

Второе направление программы — заканчивание скважин в сложных условиях. Зависимость от импорта в этой области очень высока, по-этому особенно актуальны вопросы развития и апробации отечественных технологий и снижения их стоимости. Важный аспект работы — развитие соответствующих компетенций, в особенности на уровне дочерних компаний.

Среди приоритетных проектов направления на 2017 год — строительство многоствольных скважин уровня от TAML1 до TAML4 (см. рис.) на Мессояхе, Новом Порту, месторождениях «Газпромнефть-Хантоса» и «Газпромнефть-Востока». «Многоствольное заканчивание — сложное, высокотехнологичное направление, требующее привлечения значительных ресурсов и развития большого количества компетенций, — отмечает начальник отдела по заканчиванию скважин „Газпромнефть НТЦ“ Филипп Бреднев. — Развить и довести его до экономически рентабельного уровня — серьезная задача, реализация которой должна дать значительный эффект для компании».

Из уже реализованных проектов в рамках направления можно назвать строительство многоствольных скважин уровня TAML1 на Новопор-товском месторождении. «Это российская технология. Она дала возможность увеличить зону дренирования пласта при минимальных затратах, что позволило значительно улучшить экономические показатели скважины», — уточняет Филипп Бреднев.

Игорь Рустамов
Игорь Рустамов,
начальник департамента по бурению и внутрискважинным работам «Газпром нефти»:

Интенсивное развитие нефтяной компании в современном мире невозможно без внедрения инноваций и постоянного поиска новых технологий. Однако успешная разработка и последующее внедрение таких технологий подразумевают тесное сотрудничество всех заинтересованных сторон. Именно поэтому мы сегодня уделяем огромное внимание не только технической стороне вопроса, но и эффективному партнерству с создателями и производителями передовых решений в области строительства и освоения скважин.

Еще один важный проект — бурение на депрессии. Технология актуальна для разработки карбонатных трещиноватых коллекторов, когда в процессе строительства скважины нередко происходит вскрытие трещин и начинаются катастрофические поглощения бурового раствора. При бурении на депрессии устье скважины герметизируют, забойное давление устанавливают ниже пластового, в результате чего нефть поступает в скважину, не давая раствору уходить в пласт. «За счет этого мы рассчитываем увеличить количество вскрытых трещин, — объясняет Ксения Антипова. — Если сейчас мы вынуждены останавливаться, вскрыв первую трещину, потому что начинается поглощение раствора, то данная технология должна помочь вскрыть столько трещин, сколько позволит проектная длина ствола».

Проект по строительству боковых стволов с возможностью сохранения эксплуатации имеющегося ствола будет реализован на активах «Газпромнефть-Хантоса». Он позволит дать новую жизнь старым скважинам, рентабельность которых значительно снизилась вместе с дебитом. Технология дает возможность сохранить приток нефти из старого ствола в тех случаях, когда отсутствует уверенность в том, что новый ствол позволит обеспечить экономически привлекательный уровень добычи.

В 2017 году планируется испытание устройств контроля притока. Эта технология чрезвычайно актуальна для разработки подгазовых залежей, так как она препятствует прорывам газа к скважинам, вероятность которых на таких месторождениях очень велика.

Также идет работа по строительству скважин со все более протяженным горизонтальным стволом. Рекорд 2016 года — двухкилометровая горизонтальная скважина. А в планах на 2017 год — строительство на месторождении Новый Порт скважины с горизонтальным участком длиной 2,5 км.

Партнерство во имя нефти

В рамках технологических партнерств «Газпром нефть» рассчитывает получить доступ к недостающим компетенциям и технологиям. Кроме того, существующие в отрасли передовые решения в области строительства скважин дорабатываются в соответствии с актуальными потребностями компании.

Пример проекта, реализуемого в рамках технологического партнерства, — создание базового масла для буровых растворов на углеводородной основе (РУО), потребность в которых сегодня растет. Пока масла, составляющие 65% таких растворов, закупаются за границей, однако организация их производства на заводах «Газпром нефти» позволит снизить стоимость РУО на 40–50%, а значит, заметно повысит эффективность бурения в сложных условиях.

Строительство многоствольных скважин — серьезная задача, реализация которой должна дать значительный экономический эффект для компании

Другой проект — испытание химических отклонителей для проведения повторного МГРП на скважинах с падающей добычей. В скважины, где ранее уже проводился гидроразрыв пласта, закачивается специальный состав, который блокирует старые трещины и дает возможность создать новые. Через некоторое время состав разрушается, и скважина снова вводится в эксплуатацию. В мировой практике эта технология применялась на сланцевых коллекторах с низкой проницаемостью. Задача, которая стоит сегодня перед участниками партнерства, — доработать состав химического отклонителя для применения его на традиционных терригенных месторождениях.

Еще один проект, который планируется реализовывать в рамках партнерства, — создание гибридной буровой установки. Это высокотехнологичная установка, которую легко транспортировать и устанавливать. Автоматизированная система спуско-подъемных операций позволяет существенно увеличить скорость проходки скважины. Кроме того, установка будет оснащена собственным койлтюбингом, позволяющим заметно упростить многие операции.

Заканчивание скважин в сложных условиях — одно из направлений технологической программы

Также в 2017 году планируется реализация проекта бурения обсадными трубами. Технология предполагает использование при бурении тех же труб, которые в дальнейшем сформируют эксплуатационную колонну скважины. На конце такой колонны находится специальный турбобашмак, который не только защищает и направляет ее нижний конец при спуске (как обычный башмак обсадной колонны), но при подаче бурового раствора начинает вращаться, обеспечивая бурение. Специальные отклонители с телеметрическим управлением, размещенные в нижней части колонны, позволяют при необходимости искривлять ствол скважины.

Среди прочих проектов ближайшего будущего можно упомянуть подбор оптимальных поверхностно активных веществ (ПАВ) для составов первичного вскрытия. В мировой практике есть положительный опыт их применения, однако не существует единых рекомендаций по выбору ПАВ в зависимости от типа пород, на которых их предполагается применять. Такие рекомендации и будут разрабатываться в рамках проекта.

«Одним из важнейших направлений для развития современных технологий является технологический скаутинг, — уточняет руководитель программ операционной эффективности собственных нефтесервисов „Газпром нефти“ Алексей Черепанов. — Он включает не только поиск собственно технологий, но и поиск технических решений, знаний об их особенностях. Все, что позволяет получить компании конкурентное пре-имущество за счет более эффективного использования ресурсов».

По оценкам разработчиков долгосрочной программы технологического развития «Технологии бурения и заканчивания скважин», ее реализация позволит снизить стоимость строительства скважин на 20%. Благодаря этому к 2025 году капитальные затраты сократятся на 46 млрд р., и компания сможет дополнительно добыть 21 млн т нефти. Объемы вовлекаемых в разработку ранее нерентабельных запасов составят 134 млн т.н.э.

Глоссарий

Циклиты — закономерные сочетания слоев осадочных пород, связанные с циклической сменой условий их образования.

«Фишбон» (англ. fishbone — рыбий скелет) — многозабойная скважина, у которой от одного горизонтального ствола в разные стороны отходят многочисленные ответвления.

Хвостовик — разновидность обсадной колонны, которая не доходит до устья скважины, а перекрывает предыдущую обсадную колонну лишь на незначительную длину.

Заканчивание скважин — совокупность процессов и технологий, обеспечивающих вскрытие продуктивного пласта, закрепление зоны забоя, стимуляцию притока и освоение залежей углеводородов.

Койлтюбинг — бесшовная труба, намотанная на большую катушку и предназначенная для закачки жидкости в скважину на нужную глубину, очистки скважин от отложений и решения ряда других задач. На такой трубе могут размещаться различные инструменты для бурения, гидравлического разрыва пласта, гео-физических исследований. В сравнении с насосными компрессорными трубами (НКТ) с муфтовым соединением койлтюбинг позволяет безопасно проводить работы на работающей скважине. Скорость выполнения различных операций с койлтюбингом также гораздо выше, чем при использовании НКТ с муфтовыми соединениями.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ