Действительно, буровые растворы – это передача энергии на забойный двигатель, это вынос шлама, это смазка, это предупреждение выбросов, это влияние на реологию пласта и т. д. и т. п. Все просто и понятно. И вместе с тем несказанно сложно. Чертовщина кроется в мешке с мелочами: в химии, в рецептуре, в очистке, в тончайших соотношениях компонентов, удельных весах и т. д.
Мы адресовали несколько вопросов компаниям, профессионально занимающимся технологическими жидкостями для бурения нефтяных и газовых скважин, и потребителям их продукции. Из красок отдельных мнений специалистов появилась довольно-таки цельная, но не однозначная «картина маслом» использования буровых и тампонажных растворов и систем очистки.
Четыре вопроса для экспресс-опроса
- Какая доля расходов в строительстве скважин приходится на буровые, тампонажные растворы и системы очистки?
- Продукцию каких производителей буровых, тампонажных растворов и систем очистки вы предпочитаете использовать?
- Чем грозит неправильный подбор бурового и тампонажного раствора при строительстве конкретной скважины?
- Как соотносятся цена и качество отечественных и импортных буровых и тампонажных растворов, а также систем очистки?
Редакция журнала «Бурение и нефть»
ВАЖНО ПОМНИТЬ, ЧТО СКВАЖИНА – ВЕЧНОЕ СООРУЖЕНИЕ В НЕДРАХ ЗЕМЛИ
Р.М. ФЕЦЕНЕЦначальник Управления строительства скважин ООО «Газпромнефть-Хантос»
г. Ханты-Мансийск
gavriluknm@hantos.gazprom-neft.ru
- минимизировать экологическую нагрузку на природу и сохранить ее первозданность;
- сохранить коллекторские способности продуктивного пласта, а в некоторых случаях улучшить проницаемость коллектора;
- обеспечить устойчивость открытой части ствола, создать прочную тонкую корку на стенках ствола скважины, которая станет барьером для фильтрации как бурового, так и цементного растворов;
- создать условия для успешного спуска обсадных колонн до проектных глубин и обеспечить сцепление тампонажных растворов как с обсадной колонной, так и со стенками скважины;
- обладать способностью легко снимать воздействие кольматационных корок в процессе вызова притока пластового флюида;
- обеспечить легкую циркуляцию и передачу энергии движения в энергию вращения породоразрушающего инструмента. Хорошая выносная способность раствора – это качественная очистка скважины от выбуренной породы;
- обладать способностью к выполнению экологической задачи – минимизировать сбросы отработанных растворов;
- создать условия для безопасной работы в продуктивных пластах, создавая противодавление на пласт.
(2) Крепление направлений и кондукторов (большая часть объема) выполняется на отечественном оборудовании. Для качественного и успешного крепления эксплуатационных колонн глубиной более 2500 м, в основном, используются мощное современное импортное оборудование и тампонажные смеси иностранных фирм – «Халлибуртон», «Шлюмберже» и др. Ценовые предложения отечественных и иностранных фирм соизмеримы.
(3) В мире существует огромная проблема перетоков нефти и газа и их выхода на устье скважины. В основном, это проблема старых месторождений. Предотвращать это явление можно только высоким качеством работ на всех этапах строительства скважин. И всем, кто имеет отношение к строительству скважины, надо помнить, что скважина – это вечное сооружение в недрах земли.
Неправильный выбор типа бурового раствора сказывается, прежде всего, на:
- продуктивности скважин;
- технико-экономических показателях бурения.
Особая тема – это выбор типа и состава бурового раствора для массового бурения. Для Западной Сибири как-то исторически сложилось мнение, что условия бурения в этом регионе настолько несложные, что можно бурить чуть ли не на воде. Однако на самом деле это утверждение далеко от истины и является очередным мифом. Сложность условий бурения в Западной Сибири определяется, прежде всего, высокой глинистостью разреза. По этому параметру вряд ли можно найти более сложные условия бурения. В первые годы бурения эта особенность разреза не очень давала о себе знать благодаря тому, что приходилось бурить сравнительно простые по профилю скважины, и благодаря неограниченной возможности разбавления раствора водой, а также вводу в раствор сырой нефти. Сейчас почти все скважины бурятся с очень жесткими ограничениями по сбросу бурового раствора, возможности для разбавления весьма ограничены, профили чрезвычайны сложные (отходы от вертикали до 2500 м). На многих старых месторождениях весьма высокая вероятность техногенных осложнений и проявлений неустойчивости глинистых покрышек. Все это заставляет совершенно по-иному рассматривать растворы для массового бурения. На первый план выходит не дешевизна раствора, а его технологичность. Термин «низкотехнологичное бурение» или «низкотехнологичные растворы» должен остаться в прошлом. Буровой раствор для массового бурения должен обеспечивать реализацию следующих основных функций:
- В максимальной степени предотвращать переход выбуренной породы в буровой раствор. Это стало особенно актуально в связи с массовым применением долот типа PDC. Реализация этой функции сопряжена, прежде всего, с качеством и концентрациями полимеров-инкапсуляторов (читай – стоимостью раствора).
- Минимальное отфильтровывание водной фазы в проницаемые пласты. Реализация этой функции должна обеспечить лучшие условия для работы долот, доведения нагрузки до долота, уменьшить вероятность дифприхватов, улучшить ТЭП бурения и качество крепления. Для реализации этой функции нужны выполнение предыдущего пункта, хорошая очистка бурового раствора и как минимум 60 кг/м3 содержания карбоната кальция в рабочем растворе.
- Обеспечить эффективный транспорт шлама, особенно в скважинах с отходами более 1500 м. Зачастую свойств самого раствора для этого недостаточно, и ему требуется помощь в виде прокачки специальных пачек.
ОСНОВНАЯ СТАТЬЯ РАСХОДОВ ПРИ БУРЕНИИ – НА БУРОВЫЕ, ТАМПОНАЖНЫЕ РАСТВОРЫ И СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ
В.П. ОВЧИННИКОВд.т.н., профессор,
заведующий кафедрой «Бурение нефтяных и газовых скважин»
Тюменский государственный нефтегазовый университет
burenie@rambler.ru
(1) Доля расходов в строительстве скважин на буровые, тампонажные растворы и системы очистки составляет порядка 60 – 70%.
(2) Большей частью компании предпочитают продукцию отечественных производителей буровых, тампонажных растворов и систем очистки.
(3) Неправильный подбор бурового и тампонажного раствора при строительстве конкретной скважины грозит аварией, приводящей к ликвидации скважины.
(4) Цена отечественных и импортных буровых и тампонажных растворов, а также систем очистки соответствует пропорции 1:4. Качество же аналогичной отечественной и импортной продукции можно оценить как 1:1 или 2:1.
МНОГИЕ РОССИЙСКИЕ КОМПАНИИ УСПЕШНО КОНКУРИРУЮТ С КОМПАНИЯМИ M-I SWACO И BAROID
И.М. СМИРНОВглавный технолог – начальник управления инженерии и технологии
ООО «Сервисная буровая компания»
smirnov.sbk@yamal.gazprom-neft.ru
(2) При выборе бурового раствора ориентируются на способность жидкости выполнять поставленные цели и задачи. Таковыми являются:
- выполнение гидравлической программы;
- обеспечение смазочных свойств;
- реологические свойства;
- толщина фильтрационной корки и предотвращение возникновения прихватов, вызванных дифференциальным давлением;
- регулирование содержания твердой фазы в буровом растворе;
- отсутствие загрязнения продуктивного пласта;
- обеспечение устойчивости стенок скважины;
- вынос шлама и размыв стенок скважины.
Данные компании оказывают услуги с привлечением собственно произведенной химии, либо купленной у производителей, таких как Lamberty SPA.
Сервис по креплению скважины оказывают компании: Халлибуртон, ООО «Сервисная транспортная компания», ООО СКС «Спеццемент», ЗАО УЦС «ССК», «Петро-Альянс».
В основе тампонажных растворов данные компании используют портландцементы Сухоложского завода – ПЦТ-1-50, ПЦТ -1-G-SS. Облегченные смеси приготавливают по собственным рецептурам с применением микросфер и бентопорошка.
Большее предпочтение отдается системе очистки компании M-I Swaco, т. к вибросито Mongoose PT сконструировано специально для промышленного бурения скважин. Вибросито Mongoose PT представляет собой тонкоячеистое вибрационное сито с пакетом из четырех последовательно установленных секций с сетками. Дека вибросита может подниматься на 3 градуса вверх и опускаться на 3 градуса вниз. Это создает возможность гибкого контроля над высотой залежи раствора, что обеспечивает возможность работы в разнообразных условиях бурения. Высокая эффективность фазового разделения вибросита Mongoose PT обеспечивается благодаря установленной на нем Системе распределения потока раствора. Улучшение процесса отсеивания происходит вследствие уменьшения поступательного импульса или кинетической энергии бурового раствора, которая переносится на приемную сетку.
(3) Буровой раствор – важнейший элемент технологии бурения, в значительной мере определяющий стоимость, технико-экономические показатели и качество строительства скважины. Однако главное – то, что его свойства и режимы течения являются основными управляющими факторами в процессе бурения скважин.
Промывочная жидкость давит на стенки скважины. Жидкости или газ, находящиеся в пласте, давят на стенки скважины со стороны пласта. Жидкости соприкасаются друг с другом через каналы фильтрации, пронизывающие стенки скважины, и представляют собой сообщающиеся сосуды.
Если в процессе бурения давление в скважине больше пластового, будет наблюдаться уход промывочной жидкости в пласт. Так называемое поглощение. Это приводит к различного рода осложнениям в процессе бурения: снижается уровень жидкости в скважине, что может вызвать обвалы стенок. Помимо этого теряется промывочная жидкость, что приводит к дополнительным расходам; осложняется контроль за процессом промывки; загрязняются подземные воды.
Если же пластовое давление больше гидростатического давления промывочной жидкости, возникает обратный процесс: водопроявление – жидкость из скважины поступает на поверхность. Что также приводит к негативным последствиям: загрязняется прилегающая к скважине территория; резко ухудшается качество промывочной жидкости, что вызывает обрушение стенок скважины.
В процессе бурения давление жидкости в скважине изменяется. К гидростатическому добавляется давление, величина которого зависит от выполняемых в скважине технологических операций.
Способы цементирования имеют одну цель — вытеснить буровой раствор тампонажным из заколонного пространства скважины и поднять его на заданную высоту. В результате этого должна быть исключена возможность движения любой жидкости или газа из одного пласта в другой через заколонное пространство, обеспечена длительная изоляция продуктивных объектов от водоносных, укреплены неустойчивые, склонные к обвалам и осыпям породы, предохранена от коррозии пластовыми водами обсадная колонна и повышена ее несущая способность. При приготовлении тампонажных растворов не допускают колебания их плотности относительно заданной более чем на ±0,03 г/см3 для чистых портландцементов и ±0,05 г/см3 для утяжеленных или облегченных тампонажных смесей.
Для обеспечения полного замещения бурового раствора тампонажным необходимо:
- – понижать статическое напряжение сдвига и вязкость бурового раствора при промывке скважины перед установкой моста;
- – создавать максимально возможную скорость восходящего потока тампонажного раствора в затрубном пространстве с учетом передового опыта крепления в данном районе, обеспечивая скорость восходящего потока цементного раствора в кольцевом пространстве более 1 м/с;
- – использовать буферные жидкости, не ухудшающие свойства бурового и тампонажного растворов.
Многие молодые российские компании успешно оказывают конкуренцию копаниям Mi-Swaco и Baroid.
Касаемо систем очисток, зарубежные компании по качеству исполнения и функциональности оборудования на много шагов впереди российских компаний.
В БЕЛАРУСИ БУРОВЫЕ И ТАМПОНАЖНЫЕ РАСТВОРЫ РАЗРАБАТЫВАЮТСЯ, ИСПЫТЫВАЮТСЯ И ВНЕДРЯЮТСЯ СВОИМИ СИЛАМИ
Л.К. БРУЙведущий инженер-технолог,
ст. преподаватель Гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого (ГГТУ им. П.О. СУХОГО)
БелНИПИнефть, Республика Беларусь
l.bruy@beloil.by
При бурении верхней части разреза, в основном, применяется пресный буровой раствор, соленосные отложения вскрываются на соленасыщенном, а продуктивные горизонты разбуриваются на пресных или минерализованных растворах. При применении этих типов растворов проблем не было бы, если бы в каждой части разреза не возникали свои, присущие каждому отложению осложнения. Поэтому при подборе бурового раствора для каждого интервала необходим грамотный и квалифицированный подход, обеспечивающий предотвращение осложнений и внедрение передовых технологий. Понимая всю сложность обеспечения технологии бурения скважин, РУП «Производственное объединение «Белоруснефть» уделяет большое внимание буровым растворам как одному из средств снижения осложненности бурения.
Несмотря на смену нескольких типов растворов при бурении одной скважины, доля расходов в строительстве скважин, приходящаяся на буровые, тампонажные растворы и системы очистки, составляет не более 10 процентов.
(2) Одним из структурных подразделений объединения является Белорусский научно-исследовательский и проектный институт нефти (БелНИПИнефть), в состав которого входит лаборатория промывочных жидкостей, на которую возложены не только решение перспективных задач в области промывки, но и полный авторский надзор за состоянием буровых растворов на буровых предприятиях. Лаборатория стала основным научным центром Беларуси в области техники и технологии приготовления, эксплуатации, обработки и подготовки, очистки и оценки пригодности материалов и химреагентов для буровых растворов.
Объединение располагает мощным растворным узлом по приготовлению буровых растворов, технологических жидкостей и хранению материалов. В год на узле готовится около 50 тыс. м3 буровых растворов. Повторно используется около 13 тыс. м3.
Совершенствование организационной структуры производства способствует комплексной механизации труда и бесперебойному обеспечению предприятий бурения материалами, химреагентами, буровыми и тампонажными растворами, другими технологическими жидкостями. Принцип организационной структуры базируется на методе промышленного сервиса, который позволяет не только квалифицированно и оперативно решать многие вопросы промывки и крепления скважин, но и поднимать технологическую культуру, доводить до минимума затраты времени на подготовку и эксплуатацию бурового раствора, приготовление тампонажного раствора.
Это дает ответ на поставленный вопрос: буровые и тампонажные растворы для бурения и крепления скважин в Беларуси разрабатываются, испытываются и внедряются своими силами.
Что касается систем очистки бурового раствора, то предпочтение отдано фирме Derrick, оборудование которой установлено почти на всех буровых.
Небольшая доля систем очистки приходится на фирму Brandt. Центрифуги – фирмы Swaсо.
(3) Ответ на этот вопрос можно найти в учебных пособиях по буровым и тампонажным растворам. Поэтому, не вдаваясь глубоко в теорию, хочется отметить следующее.
Бурение скважины зависит не только от физико-химических процессов, возникающих между буровым раствором и проходимыми породами, но и реологических характеристик бурового раствора. Именно от них зависит степень очистки долота и скважины.
Несоответствие реологических характеристик условиям бурения приводит к уменьшению скорости бурения, прихватам бурового инструмента, кавернообразованию, потере циркуляции раствора, нефтегазопроявлениям и другим осложнениям.
Буровые растворы относятся к сложным жидкостям, и их течение описывается реологической кривой в зависимости от свойств. В одних случаях они проявляют ньютоновское поведение тела (вода), в других – бингамовское поведение тела (необработанные и флокулированные суспензии и т. д.), а в третьих – псевдопластичное (растворы с низким содержанием твердой фазы, полимерные растворы, растворы на углеводородной основе). Однако, независимо от принадлежности к тем или иным системам, буровые растворы должны обеспечить процесс углубления скважины и при этом предотвратить возникновение осложнений.
Наличие соленосных пород в геологическом разрезе месторождений Беларуси обусловило условное подразделение на части: надсолевую, верхнесоленосную, межсолевую, нижнесоленосную и подсолевую. В зависимости от вскрываемого разреза, как упомянуто выше, необходимо использовать несколько типов бурового раствора. Выбор типа раствора является одним из основных элементов технологии проводки скважин. Он определяет номенклатуру реагентов и материалов для его создания и эксплуатации.
Как показывает практика, качество приготавливаемых и закачиваемых в скважину буровых и тампонажных растворов, успех проводимых операций зависят в первую очередь от умения и знаний обслуживающего персонала.
Знание основ физико-химических процессов, происходящих в растворах, обрабатываемых различными реагентами, воздействия этих реагентов на растворы, стенки скважины и пласты, а также мастерство и умение управлять сложным буровым и цементировочным оборудованием – залог успешного проведения операций.
(4) Без сомнения, отечественные растворы дешевле импортных. Кроме того, мы имеем опыт сервисного сопровождения импортного дорогостоящего раствора для вскрытия продуктивного пласта: даже в лабораторных условиях инженерами по сервисному обслуживанию не было получено стабильности раствора.
Что касается систем очистки бурового раствора, то импортное оборудование вполне удовлетворяет наши потребности.
ИМПОРТНЫЕ РЕАГЕНТЫ ВОВСЕ НЕ ЗНАЧИТ – КАЧЕСТВЕННЫЕ
А.В. ЖУКОВзаведующий лабораторией буровых растворов ОАО «НПО «Бурение»
postmaster@npoburenie.ru
(2) Милости просим в ОАО «НПО «Бурение», ведь наша компания является разработчиком систем буровых растворов и вязко-упругих составов для ликвидации поглощений промывочных жидкостей, самостоятельно поставляет все необходимые химреагенты для приготовления буровых растворов и вязко-упругих составов и оказывает услуги сервиса.
(3) Некорректный подбор рецептур и параметров бурового раствора может повлечь за собой следующие осложнения: снижение механической скорости бурения, наработку сальников на породоразрушающем инструменте и замках бурильной колонны, неустойчивость стенок скважины, «прилипание» бурильной колонны к стенкам скважины и, как следствие, прихват бурильного инструмента, ухудшение коллекторских свойств продуктивного горизонта и т. д.
(4) Буровой раствор – это сложная многокомпонентная система, в состав которой могут входить как отечественные, так и импортные химреагенты. Зачастую стоимость импортных реагентов выше, а иногда и значительно выше отечественных, но далеко не всегда они качественнее. В лаборатории ОАО «НПО «Бурение» можно произвести входящий контроль качества как импортных, так и отечественных реагентов, которые впоследствии будут использоваться в различных системах буровых растворов. Поэтому мы подбираем наиболее оптимальные и эффективные реагенты с позиции цена–качество.
КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ ОПРЕДЕЛЯЮТ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ РЕАГЕНТОВ И ВЫСОКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
А.В. КАЧУРИНуправляющий директор ООО «Промышленная химия» ГК «Миррико»
info@mirrico.com
Перечень реагентов для бурения, применяемых нашими клиентами, весьма широк. В течение 10 лет занимаемся подбором эффективных рецептур буровых растворов и адаптацией свойств реагентов к различным геологическим условиям. Ежемесячно тестируем 14 – 18 новых образцов, что позволяет нам отслеживать перспективные разработки наших партнеров. Кроме того, самостоятельно создаем новые продукты и регулярно улучшаем свойства реагентов, включенных в нашу линейку. Наличие в структуре группы компаний «Миррико» сервисного подразделения позволяет быстро организовать промышленные испытания новых реагентов.
Сегодня наша линейка продуктов для бурения на 90% состоит из марок «Миррико». Используем возможности собственной производственной площадки, а также размещаем производство на сторонних мощностях на условиях ОЕМ. Преимущества такого подхода для нас очевидны. Это и гарантии качества, и регулирование сроков поставок, и возможность изменения характеристик реагентов при производстве, и управление себестоимостью.
На долю входящего в группу компаний подразделения «Сервис буровых растворов» приходится около 15% поставок производимой нами химии. Другими нашими потребителями являются «Сургутнефтегаз», «Роснефть», «Татнефть», «Башнефть», ведущие российские и иностранные сервисные компании.
Рынок реагентов для буровых и тампонажных растворов сегодня насыщен предложениями. Есть несколько факторов, позволяющих реагентам «Миррико» сохранять лидирующие позиции:
- собственный исследовательский центр, занимающийся поиском решений проблем, возникших у наших заказчиков, и разрабатывающий принципиально новые реагенты;
- собственное производство, гарантирующее качество конечной продукции и соблюдение сроков поставок;
- технологическое сопровождение поставок, помощь в подборе реагентов и рецептур буровых растворов, что позволило многим нашим клиентам сократить затраты на собственные лаборатории или вообще отказаться от них;
- развитая складская инфраструктура и эффективная система транспортной логистики;
- внимание к вопросам экологической безопасности производимых продуктов.
ЦЕНЫ ОПТИМАЛЬНЫЕ, КАЧЕСТВО ВЫСОКОЕ
Э.М. БАЙТИМИРОВуправляющий директор ООО «Сервис буровых растворов» ГК «Миррико»
info@mirrico.com
(2) Следует понимать, что буровой раствор на 25 – 35% по стоимости и 75 – 85% по весу состоит из простых крупнотоннажных материалов, таких, как глинопорошки, простые неорганические соли, и т. д. Данные материалы являются абсолютно стандартными, и мы закупаем их у производителей. Что касается сложных, специфических реагентов, к примеру — ксантанового биополимера, полианионной целлюлозы, смазочных добавок, модифицированного крахмала, — наша компания использует реагенты собственных торговых марок. Группа компаний «Миррико» производит более 250 наименований химических реагентов для различных областей промышленности, в том числе для бурения. Химические реагенты и материалы производятся как на собственной производственной площадке, так и по договорам процессинга на сторонних мощностях в России и за рубежом.
Из оборудования очистки бурового раствора ООО «СБР» использует системы всех ступеней очистки бурового раствора, включая оборудование ведущих западных производителей: Brandt, Derrick, Kem-Tron, так и некоторых китайских производителей. Оно хорошо зарекомендовало себя на месторождениях Западной и Восточной Сибири, Тимано-Печоры и Волго-Урала как надежное оборудование по приемлемым ценам.
(3) Неправильный выбор типа бурового раствора, а также его параметров приведет к аварийной ситуации на скважине. Например, при бурении толщи активных глин необходимо использовать высокоингибирующие системы бурового раствора: алюмогипсокалиевые и калийхлорбиополимерные системы ООО «СБР». При отсутствии ингибирования активная глина начнет переходить в раствор, что повлечет за собой ряд осложнений: набухание глинистых частиц, что, в свою очередь, приведет к осыпям и обвалам, поглощение — в связи с увеличением плотности бурового раствора, шламовые пробки и другие проблемы…
Поэтому правильный подбор систем буровых растворов и качественная проводка скважины очень важны для обеспечения безаварийности бурения и, что самое главное, напрямую влияют на сроки строительства скважины и ее дебит. Мы имеем в штате опытный инженерный и научно-технический персонал, который подберет правильную систему растворов и будет сопровождать ее на всех этапах бурения скважины.
(4) В начале 90-х качество буровых растворов, изготовленных из реагентов отечественного производства, оставляло желать лучшего, и стоимость его была невысока. Тогда иностранные сервисные компании начали осваивать российский рынок бурения, и качество их растворов было высоким, но и услуги этих компаний стоили дорого.
Но в 2000-х годах на российском нефтегазовом рынке появились отечественные сервисные компании, которые смогли составить конкуренцию западным компаниям, предлагая такое же качество, но по приемлемым ценам. Собственное производство химических реагентов, корпоративный научно-исследовательский центр, отличное знание специфики основных регионов работы и поставщиков сырья, развитая инфраструктура и отлаженная логистическая цепочка, опытный инженерный персонал, многоуровневая система координации работы — все эти факторы позволяют нам держать конкурентоспособное качество оказываемых услуг и сохранять оптимальные цены.