Степень сложности — Журнал «Сибирская нефть» — №150 (апрель 2018)

Степень сложности

«Газпром нефть» развивает технологии строительства многоствольных скважин

Текст: Александр Алексеев
Инфографика: Софья Демидова

Освоением технологий строительства многоствольных скважин специалисты «Газпром нефти» занимаются уже более пяти лет. Их строительство связано с дополнительными финансовыми затратами и повышенным риском, но количество таких скважин в компании год от года растет. Причина проста: зачастую многостволки оказываются чуть ли не единственным эффективным способом добычи трудноизвлекаемой нефти

Первые многоствольные ­скважины были пробурены еще в 50-х годах прошлого века (см. врез). ­Однако в то время технологии были недостаточно развиты, чтобы делать это эффек­тивно. Был ограничен и спрос: большинство ­месторождений успешно разрабатывались традиционными вертикальными или наклонно направленными скважинами.

Ситуация изменилась в 1990-х. Тогда стимулом для развития этого направления в мировой нефтедобыче стали потребности шельфовых проектов. Стоимость бурения на шельфе очень высока, поэтому строительство одной скважины с несколькими стволами-ответвлениями оказалось логичным решением, позволявшим экономить. Многоствольных скважин строилось все больше, сервисные компании совершенствовали свои умения и разрабатывали новые решения, повышая надежность результатов. С ­усложнени­ем ­горно-геологических условий потребность в таких технологиях стала расти и на суше. А сегодня для некоторых проектов многоствольные скважины стали уже единственно возможным вариантом для их успешной реализации.

Тем не менее строительство многоствольных скважин и сейчас остается более рискованным и затратным делом, чем традиционное бурение. Конечно, никто не станет строить сложные и дорогие скважины без достаточных на то причин. Для «Газпром нефти» такие причины появились при реализации крупнейших арктических проектов «Новый порт» и «Мессояха». «Некоторый опыт был и раньше. В 2012–2013 годах на активах „Газпромнефть-Муравленко“ и „Газпромнефть-­Ноябрьскнефтегаз“ уже строились самые простые двуствольные скважины, — ­рассказывает начальник отдела по заканчиванию скважин ­Научно-технического центра „Газпром нефти“ ­Филипп Бреднев. — Однако по-настоящему сложные технологические решения для строительства многоствольных скважин начали испытывать лишь три года назад».

Деликатная технология

Сложные скважины позволяют добиваться лучших результатов в залежах с трудной геологией — на таких видах ресурсов, как ачимовские отложения, нефтяные оторочки, шельфовые проекты, баженовская свита. Они особенно актуальны там, где нельзя провести гидроразрыв пласта (ГРП) из-за высоких рисков прорыва в скважину газа или воды, соседствующих с нефтью. Если трещина ГРП оказывается слишком большой и проникает в газовую шапку или нижележащий водоносный слой, дальнейшая добыча нефти из этой скважины часто становится невозможной.

Там, где над нефтью есть мощные газовые шапки (как, например, на Новопортовском месторождении), прорывы газа возможны и без ГРП. Чтобы этого не происходило, приходится ограничивать добычу, снижая депрессию Депрессия на пласт — разность между пластовым и забойным давлением в работающей скважине. Чем выше депрессия, тем ­интенсивнее приток жидкости в скважину. , а это негативно сказывается на экономике проекта. Многоствольные скважины, которые за счет большей протяженности стволов увеличивают коэффициент охвата продуктивного пласта, позволяют решить эту проблему. При одинаковой депрессии они дают более высокие стартовые дебиты, чем одностволки. А чем больше дебит, тем быстрее окупается скважина и проект в целом. Строительство таких скважин на месторождениях в Заполярье позволяет более эффективно использовать пятилетние налоговые каникулы, действующие там, чтобы окупить дорогостоящую инфраструктуру.

В других случаях, например на Восточно-Мессояхском месторождении, многоствольные скважины позволяют более эффективно охватить сложные, расчлененные залежи, состоящие из многочисленных, не связанных друг с другом объектов — ловушек с нефтью. Бурить отдельную скважину к каждой такой ловушке было бы слишком дорого, а зачастую это и технически невозможно, так как их точное расположение не установить.

Примеры конфигурации многоствольных скважин

Примеры конфигурации многоствольных скважин. Инфографика: Софья Демидова

Какими бывают многостволки

В середине 1990-х консорциум компаний, занимавшихся развитием технологий строительства многоствольных скважин, ввел классификацию TAML (Technology Advancement of Multilaterals). По ней все многоствольные скважины разделили на шесть уровней сложности с точки зрения конструкции стыка основного ствола и ответвления (см. рис.). Наличие или отсутствие обсадных труб, цементирования или специальных герметизирующих устройств в области стыка определяет, насколько надежной и защищенной от возможных проблем получится конструкция скважины. Усложнение конструкции также дает возможность осуществить селективный доступ в каждый из стволов, добычу из каждого ствола или продуктивного интервала по отдельности.

Переход на каждый следующий уровень, а также увеличение количества стволов усложняют и удорожают строительство. Увеличиваются и риски, ведь проблемы при строительстве каждого высокотехнологичного сочленения могут привести к потере всей скважины. Устранение последствий аварий при строительстве многоствольной скважины ведет к значительному увеличению стоимости и может сделать ее нерентабельной. Поэтому требования к подрядчикам и оборудованию для строительства многоствольных скважин особые. Каждый элемент будущей скважины требует детального анализа и проработки.

Пока мало кто из российских сервисных компаний способен выполнять высокие требования по контролю качества, отмечает Филипп Бреднев. Опыта в строительстве многоствольных скважин у них также недостаточно. ­Между тем именно количество построенных скважин и опыт решения проблем при их строительстве позволяет наработать необходимые компетенции и снизить риск неудач и стоимость. Западные сервисные компании успели пройти этот этап, набив необходимые шишки. Впрочем, на рынке уже появились ряд чисто российских разработок в области строительства многоствольных скважин. «Газпром нефть» ведет сотрудничество с такими компаниями, помогая усовершенствовать технологию и рассчитывая в дальнейшем применить эти решения на шельфовых проектах и при разработке баженовской свиты, где действуют санкционные ограничения.

Пока на активах «Газпром нефти» ­строятся многоствольные скважины уровней TAML-1 и TAML-3. Наиболее сложный реализованный проект — пятиствольный обсаженный Ствол скважины называется обсаженным, если его стенки закреплены (перекрыты) обсадными трубами. В открытом стволе ­обсадные трубы отсутствуют. фишбон Фишбон (от англ. fishbone) — скважина, имеющая несколько ответвлений от основного горизонтального ствола и напоминающая конфигурацией рыбий скелет. , построенный на Восточно-Мессояхском месторождении в конце 2017 года. Это первая подобная скважина в России. «При строительстве было применено много действительно уникальных технологических решений, — отмечает Филипп Бреднев. — Следующая задача — тиражирование опыта и снижение стоимости строительства таких скважин».

Сложность многоствольных скважин по классификации TAML

В 1998 году создана классификация многоствольных скважин некомменрческой организацией по технологическому развитию строительства многоствольных скважин (Technical Advancement of Multilaterals, TAML). Существует 6 уровней сложности TAML. Выбор уровня зависит от требований к герметичности стволов и их соединений, которые диктуются горно-геологическими условиями. Сложность многоствольных скважин по классификации TAML. Инфографика: Софья Демидова

Очередным шагом в повышении ­сложности станет строительство в 2018 году в «Газпромнефть-Хантосе» двуствольной скважины уровня TAML-4 с многостадийным гидроразрывом пласта в обоих стволах. В будущем такие скважины планируется строить на бажене, а также на Северо-Самбургском месторождении, где аномально высокое пластовое давление и скважины стоят очень дорого. Строительство многозабойных скважин на этих активах существенно сократит капитальные затраты.

Новопортовский эксперимент

Высокий газовый фактор — одна из существенных сложностей проекта «Новый порт». Газовые шапки присутствуют не на всех участках месторождения, но там, где они есть, это заставляет вносить существенные коррективы в его разработку и проявлять особую осторожность: отказываться от ГРП, увеличивать длину горизонтальных стволов, снижать депрессию и, соответственно, дебит — или бурить многоствольные скважины.

Первый опыт строительства многостволок на Новопортовском месторождении относится к 2015 году. «Сначала решили опробовать наиболее дешевую и простую технологию — бурить боковой ствол без обсаживания. Основной ствол заканчивался компоновкой ГРП, дополнительный ствол был открытым и сообщался с основным через муфту ГРП», — рассказывает начальник отдела геологии «Газпромнефть-Ямала» ­Федор Бурков.

Скважина дала существенный дополнительный прирост продуктивности, однако со временем дебит снижался быстрее, чем у обычных горизонтальных скважин: необсаженный ствол начинал обрушаться. В 2016 году было опробовано новое решение — отечественная ­компоновка с обсадкой обоих стволов хвостовиками по уровню TAML-1. В 2016–2017 годах было ­пробурено 11 таких скважин, ни у одной из которых не было отмечено проблем с обрушением ствола и ускоренным падением продуктивности.

Эффект от строительства таких скважин в Новом порту с лихвой окупает затраты. «Увеличение капитальных затрат на строительство ­скважины небольшое — всего 5–10%. При этом прирост по добыче — 30–50%», — говорит Федор Бурков.

Технология продолжает развиваться. Еще больше повысить дебит позволило ­увеличение угла разводки между стволами. А в середине 2017 года в Новом Порту была построена первая в России 4-ствольная обсаженная скважина. Ее стоимость на 20% ниже, чем у двух обычных горизонтальных, которые первоначально предполагалось пробурить в этом месте. При этом протяженность стволов в продуктивной зоне в два раза больше, что обеспечивает также существенный прирост добычи. По сравнению с двумя обычными горизонтальными скважинами стартовый дебит оказался выше на 59%.

Успешный опыт строительства многоствольных скважин сказывается и на планах по бурению. «До начала экспериментов с многоствольными скважинами мы планировали построить за три года примерно 100 горизонтальных скважин и всего 2 многоствольные. Сегодня за аналогичный период мы планируем 50 горизонтальных скважин без МГРП и 118 многоствольных», — рассказывает Бурков.

Объединяющий фишбон

Особенность Восточно-Мессояхского месторо­жде­ния — сильно расчлененный коллектор сложной конфигурации. «Около 40% запасов сосредоточено в так называемом циклите B, состоящем из множества изолированных ловушек. Проткнуть их всех одним стволом ­невозможно. В таких случаях обычно используют ГРП, однако на Мессояхе велики риски прорыва газа и воды. Потребовалась другая технология, которая позволила бы вовлечь высокорасчлененную часть в разработку, минимизировав риск прорывов нецелевого флюи­да», — говорит начальник отдела геологического обоснования и сопровождения бурения «Мессояханефтегаза» Дмитрий Еремеев.

Для решения этой задачи лучше всего подошла скважина с траекторией фишбон. Основной ствол такой скважины проходит через достаточно мощный циклит C, а ответвления поднимались в расположенные выше циклит B с его многочисленными расчлененными запасами.

Первые четыре фишбона пробурили в первой половине 2016 года (максимальное количество — 4 ствола). В середине 2017 года было принято решение о тиражировании технологии. Такие скважины с необсаженными стволами ­активно бурились на протяжении 2017 года, а количество стволов-отростков достигло шести.

Поначалу основные сложности были связаны со слишком большими сроками бурения, что сказывалось на стоимости и итоговой эффективности скважин. «На срезку каждого нового ствола уходило двое-трое суток, — рассказывает Дмитрий Еремеев. — Сейчас же эти работы занимают максимум 10–12 часов. Стоимость скважины снизилась на треть, притом что количество стволов увеличилось в полтора раза».

Проблема схлопывания необсаженных стволов и снижения продуктивности проявила себя и на Мессояхе, поэтому вскоре было принято решение переходить на обсаженные многостволки. Вначале была построена двуствольная скважина простой конструкции, которая затем была усовершенствована. Сейчас технология тиражируется: за 2 года планируется построить 15 двуствольных обсаженных скважин по уровню TAML-3. А в конце 2017 на Восточно-Мессояхском месторождении был пробурен 5-ствольный обсаженный фишбон уровня TAML-3. Скважина показала себя хорошо, сейчас идет работа по оптимизации стоимости и сроков строительства.

На сегодняшний день эксплуатационный фонд месторождения составляет 203 скважины, из них 14 — фишбоны. В общей сложности на месторождении планируется ­пробурить около 700 скважин, 130 из которых будут ­многоствольными.

Башкирский опыт

Хотя попытки строительства многоствольных скважин предпринимались в США еще в 1920-х годах, считается, что первая действительно успешная многостволка была пробурена в 1953 году в Башкирии. Автором идеи был советский инженер и изобретатель Александр Григорян, отстаивавший позицию, что горизонтальные и многоствольные скважины позволят разрабатывать нефтяные месторождения гораздо эффективнее, чем сетка традиционных вертикальных. Основной ствол построенной им скважины достигал глубины около 600 метров. Далее из основного необсаженного ствола без каких-либо специальных приспособлений было пробурено 9 ответвлений. Григорян сравнивал такую конструкцию с корневой системой дерева. Скважина оказалась в 1,5 раза дороже, чем обычные скважины на том же месторождении, однако по начальному дебиту превосходила их в среднем в 17 раз! Такой успех дал толчок дальнейшему применению технологии. В результате за период с 1953 по 1980 год в СССР было пробурено еще 110 многоствольных скважин. 30 из них построил Александр Григорян.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ