Старые месторождения обводняются, запасы переходят в разряд трудноизвлекаемых, а новых крупных за последние годы открыто немного. Значит, необходимо совершенствовать методы повышения нефтеотдачи пластов на старых месторождениях. В этой связи в последнее время все больше внимания уделяется бурению направленных скважин: горизонтальных, боковых стволов из скважин бездействующего фонда, причем на ряде месторождений горизонтальные скважины завершаются проведением многостадийного гидроразрыва пласта. Эти операции позволяют существенно повысить коэффициент извлечения нефти.
Преимущества горизонтальных скважин перед вертикальными очевидны, и, казалось бы, следует бурить исключительно горизонтальные скважины. Но если ГС так прибыльны, почему все скважины не строятся с горизонтальным окончанием? Сегодня публикуем мнения представителя научного сообщества профессора РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина В.В. Кульчицкого и практика – начальника управления по капитальному ремонту скважин и повышению нефтеотдачи пластов одной из ведущих нефтегазовых компаний России ОАО «Сургутнефтегаз» С.В. Колбина (вопросы сформулированы в первом интервью, второе содержит ответы на те же вопросы).
Ввиду значимости обсуждаемой темы приглашаем наших читателей к продолжению разговора.
В РОССИИ НЕТ ПРЕДПОСЫЛОК К СЕРЬЕЗНОМУ ПРОРЫВУ В КИБЕРНЕТИЗАЦИИ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА
В.В. КУЛЬЧИЦКИЙ,д.т.н., профессор, исполнительный директор центрального правления НТО нефтяников и газовиков имени академика И.М. Губкина, заместитель заведующего кафедрой бурения нефтяных и газовых скважин, директор НИИБТ РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина
kulchitskiy@gasoilcenter.ru
– 50 – 70% нефтяного сервиса находится под контролем ведущих мировых сервисных компаний, владеющих современными технологиями строительства горизонтальных скважин, поэтому вопросы об уровне квалификации персонала, наличии современного оборудования и качественных растворов не являются критичными. Проблемы появляются в основном от плохой организации работ и политики заказчика в проведении тендерного «селекционного» отбора худших из лучших подрядчиков, когда определяющим критерием выбора является предельно или запредельно низкая цена…
– Каков опыт применения отечественного и импортного бурового оборудования при проводке наклонных и горизонтальных скважин?
– В целях снижения затрат на строительство горизонтальных скважин с середины 90-х годов установилась практика использования до кровли проектного пласта отечественных технологий проводки пологого ствола с забойной телеметрической системой (ЗТС) с электромагнитным каналом связи (ЭМКС). Этот подход применяется, как правило, при капитальном ремонте или реконструкции скважин способом забуривания бокового ствола (ЗБС) с горизонтальным окончанием или горизонтальной скважины с установкой башмака эксплуатационной колонны в кровлю проектного пласта с последующим бурением горизонтального ствола малого диаметра под хвостовик.
– Каковы возможности отечественных и зарубежных телеметрических приборов для обеспечения качественной геонавигации?
– Изменилась парадигма разработки нефтегазовых месторождений: траектория горизонтального ствола и интеллектуальное заканчивание стали решающими элементами, обеспечивающими эффективность нефтегазодобычи. Наступил период высокотехнологичного инновационного освоения недр подземного пространства стволами скважин значительной протяженности и площади охвата, в т.ч. с интеллектуальным заканчиванием. Все активнее стали применять прорывные методы увеличения нефтеотдачи (МУН) (газовое, физико-химические и микробиологические воздействия на пласт, тепловые методы и пр.), а вместе с ними и технологии бурения скважин, инструментально обеспечивающие реализацию конкретных МУН.
С уходом более 50% нефтегазового сервиса под влияние и контроль иностранного капитала настолько же уменьшились инвестиции на создание отечественных инновационных техники и технологий. При отсутствии внятной государственной политики российским производителям и нефтегазовым сервисам выдержать конкуренцию стало трудно и даже невозможно. Первая научно-практическая конференция по интеллектуальному месторождению, проведенная 10 мая 2012 г. под эгидой РГУ нефти и газа имени и НТО нефтяников и газовиков, показала, что в России сложно сосредоточить силы, достаточные для серьезного прорыва в науко- и капиталоемких направлениях: геонавигации, интеллектуализации скважин и кибернетизации подземного пространства. Вместе с тем в технологических приоритетах и инновационных технологиях ведущих нефтегазовых компаний, в т.ч. и Газпрома, появилась тематика, включающая термины: интеллектуальные нефтяные и газовые месторождения, геонавигационные системы, интеллектуальные природные хранилища газа. Однако отмечается прозападная ориентация нефтегазовых компаний и в этих набирающих обороты прорывных технологиях. Российская нефтегазовая наука остается не у дел по причине полного демонтажа инфраструктуры (управляемой ранее Государственным комитетом по науке и технике СССР), когда-то пронизывавшей все научные, финансовые, производственные, культурные и общественные сферы деятельности людей созидательного труда.
– Какие долота, на Ваш взгляд, обеспечивают лучшую управляемость при бурении разветвленных, наклонно-направленных горизонтальных скважин?
–Долота PDC: отечественные БИТ или зарубежные.
– Какие осложнения наиболее часто встречаются при строительстве горизонтальных скважин и зарезке боковых стволов?
– Неустойчивость стенок ствола скважины, шламовые подушки, прихваты и заклинки КНБК и хвостовиков.
– Как осуществляются геофизические исследования скважин (ГИС) в скважинах такого типа?
– ГИС в процессе бурения осуществляется забойной телеметрической системой, оснащенной геофизическим модулем. Промежуточные и окончательные каротажи производятся автономными геофизическими комплексами отечественного производства (типа АМК «Горизонт»), спускаемыми на бурильных трубах.
– В каких горно-геологических условиях наиболее выгодно использовать горизонтальные скважины?
– Горизонтальный ствол скважины существенно снижает гидродинамическое сопротивление движению флюида (нефти, воды и газа) в околоскважинное пространство, поэтому одним из критериев эффективной эксплуатации является максимальное удаление горизонтального ствола от водонефтяного, газонефтяного или газоводяного контактов. Так как подавляющее большинство нефтегазовых залежей – водоплавающие, мощность нефтеносной части пласта является определяющей при выборе объекта для бурения горизонтального ствола.
– Как отличаются затраты времени и средств при строительстве наклонных, горизонтальных по сравнению с вертикальными скважинами?
– Нефтяная компания ОАО «Сургутнефтегаз», двадцать лет назад принявшая одним из приоритетов прогрессивной разработки месторождений горизонтальное вскрытие нефтяных пластов, довела временные и затратные показатели при строительстве горизонтальных скважин практически до стандартных наклонно-направленных скважин. Обычно стоимость горизонтальной скважины, при правильной организации работ, превышает стоимость наклонно-направленной на 10 – 20% при существенно большей длине ствола за счет горизонтальной части.
– Насколько эффективна зарезка боковых стволов для восстановления бездействующих и малодебитных скважин?
– В прошлом столетии до десяти тысяч простаивающих нефтяных скважин с износом менее 50% наносили экономике страны ощутимый и непоправимый ущерб. Промышленное освоение в начале века инновационных технологий бурения методом ЗБС позволили продлить срок службы скважин, но с существенно низкими показателями, чем в начальный период эксплуатации: большей обводненностью и меньшим дебитом нефти. В этом десятилетии, в условиях нарастающей добычи нефти из месторождений, перешедших в завершающую стадию разработки, способ восстановления бездействующего фонда скважин и вовлечения в разработку не затронутых обводненностью частей залежи методом ЗБС получил широчайшее применение.
– Какие прорывные технологии ожидают нефтяников и буровиков в ближайшей и дальней перспективе?
– Современная наука приблизилась к созданию промышленных образцов информационных комплексов, контролирующих состояние выработки залежей нефти и газа в реальном масштабе времени на основе забойной технологической, геофизической и технической информации, получаемой как по кабельному, так и бескабельному каналам связи. В основе интеллектуальных скважинных систем управления – измерительный и передающий комплексы, выполненные как конструктивные элементы скважин и дополненные вычислительной системой, связанной с базами данных и знаний. Согласно прогнозам, потребность в этих системах будет возрастать по мере роста объемов разработки на малых и трудноизвлекаемых месторождениях и перехода большинства крупных месторождений в завершающую стадию разработки. Интеллектуализация и кибернетизация (роботизация) процессов строительства скважин и разработки месторождений формирует условия для создания прорывных технологий в освоении ресурсов подземного пространства.
В начале XXI века обоснованы и введены в систему научных знаний термины:
Геонавигация – научное направление, в рамках которого ставятся и решаются технологические, аппаратные и программные задачи управления траекторией ствола скважины во взаимосвязи с исследованием околоскважинного пространства и воздействием на него в процессе бурения.
Интеллектуальная скважина – горная выработка сложной пространственной архитектуры, сооружаемая с опосредованным доступом в нее человека при помощи киберустройств, обеспечивающих виртуальное присутствие человека в подземном пространстве. В конструкцию интеллектуальной скважины (ИС) заложены элементы, обеспечивающие связь с внешним миром при использовании информационных каналов связи для организации целесообразного поведения; открытость ИС за счет наличия самонастройки, самоорганизации и самообучения; возможность прогноза изменений внешней среды и собственного поведения; интеллектуальные системы управления для компенсации неточности знаний о модели объекта управления (скважине, околоскважинном пространстве, продуктивном пласте) или его поведении; системы жизнеобеспечения для автономного функционирования при разрыве связей или потере управляющих воздействий от вышестоящих уровней иерархии ИС.
Киберскважина – самонастраивающаяся интеллектуальная скважинная система, обладающая способностью к устойчивому сохранению или достижению некоторых состояний в условиях взаимодействия внешних факторов, нарушающих эти состояния или мешающих их достижению.
Геонавигация киберскважин – сооружение скважин с десятками боковых стволов с возможностью идентификации каждого ствола, ориентированного входа или выхода бурильного инструмента и интеллектуального заканчивания.
Интеллектуальное месторождение – месторождение, оснащенное системой датчиков и устройств, позволяющих изучать, контролировать и управлять геодинамическими процессами, в том числе и при добыче нефти и газа. Взаимодействие и взаимосвязь элементов этой системы определяет интеллектуальность месторождения. Взаимосвязь подразумевает обмен информацией между элементами системы с помощью физических полей: электромагнитного, акустического, сейсмического, гидродинамического и т.п., формирующих информационное поле. Взаимодействие подразумевает управляемость всей системы через управление отдельными элементами системы – внедренными в геологическую среду устройствами и механизмами.
ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ БУРЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНО: РЕЗУЛЬТАТЫ ЗА 12 ЛЕТ – ГОДОВОЙ ОБЪЕМ ДОБЫЧИ ОАО «СУРГУТНЕФТЕГАЗ»
С.В. КОЛБИН,начальник Управления по капитальному ремонту скважин и повышению нефтеотдачи пластов
ОАО «Сургутнефтегаз»
Priemnaya1_UZBS@surgutneftegas.ru
2. В ОАО «Сургутнефтегаз» при бурении боковых стволов используется как импортное, так и отечественное оборудование. Главный критерий – эффективность. Хочу подчеркнуть, что у нас работает программа импортозамещения, поэтому стараемся по максимуму использовать продукцию российских предприятий, но, к сожалению, многое из необходимого нам или не выпускается в России, или не подходит нам по качеству.
4. При бурении горизонтальных скважин используем шарошечные и многолопастные PDC-долота в компоновке с ВЗД российского и импортного производства.
5. Качеству технологических жидкостей придаем первостепенное значение: круглосуточно контролируется почти два десятка параметров бурового раствора. Это позволяет безаварийно осуществлять бурение боковых стволов. Используемый высокоингибированный биополимерный буровой раствор обеспечивает устойчивость стенок скважины, вынос выбуренной породы, создание тонкой фильтрационной корки на стенках бурового ствола (БС) для предотвращения поглощений. А главное – сохранить коллекторские свойства продуктивного участка бокового ствола. Что касается тампонажных растворов – нами используется современная технология цементирования боковых стволов с применением химических добавок, обеспечивающих необходимые технологические свойства буферных жидкостей и цементных растворов, что определяет качество цементного камня. Наше предприятие располагает современной техникой для цементирования и контроля этого процесса, а оснащение лаборатории находится на уровне мировых стандартов.
7. В процессе углубления ствола (бокового ствола) скважины с целью навигации производится геофизическое сопровождение бурения.
Промыслово-геофизические исследования открытого ствола скважины проводятся модульной автономной аппаратурой без использования кабельной линии связи, спуск автономных геофизических приборов производится на бурильном инструменте. В обсаженном стволе необходимые геофизические работы (ГФР) производятся на кабеле, с помощью скважинного «трактора» и/или автономной аппаратуры.
8. Скважины и боковые стволы с горизонтальным проложением в продуктивном пласте необходимо закладывать бурением в слабодренируемых зонах, в низкопроницаемых и кавернозно-трещиноватых коллекторах, при наличии экранированных ловушек, в условиях водоплавающих залежей в монолитных пластах и т.п. С горизонтальными стволами (боковыми стволами) решаются задачи наибольшей выработки запасов и интенсификации добычи, а также довыработки остаточных запасов нефти и увеличения нефтеотдачи из зон, недоступных другим методам повышения нефтеотдачи.
9. Непосредственные затраты при строительстве горизонтальных скважин и зарезке боковых стволов, конечно, выше, чем при разработке месторождений наклонными и вертикальными скважинами, но если проследить всю цепочку затрат, а главное, отдачу от вложений, то горизонтальное бурение экономически целесообразно.
10. На вопрос об эффективности зарезки боковых стволов для восстановления бездействующих и малодебитных скважин ответить просто: УКРС и ПНП ОАО «Сургутнефтегаз» существует с 2001 г. За это время суммарная накопленная добыча нефти по итогам нашей работы составила примерно годовой объем добычи акционерного общества.