Российские трубы для добычи «трудных» углеводородов

Russian pipes for hard-to-recover hydrocarbon reserves development

«Трудные» углеводороды требуют новых технологий, оборудования и специальных труб для их добычи. В ответ на возникающие запросы нефтяных компаний российские трубники обеспечивают рынок инновационными решениями, позволяющими работать в нестандартных условиях Крайнего Севера, континентального и морского шельфа.

New technologies, equipment and special pipes are required for hard-to-recover hydrocarbon reserves development.
In response to the emerging requests of oil companies, Russian pipe manufacturers provide the market with innovative solutions that allow them to work in the non-standard conditions of the Far North, continental and sea shelf.

Объемы легкоизвлекаемых нефти и газа в мире ежегодно сокращаются, потому нефтегазовые компании все больше начинают ориентироваться на добычу трудноизвлекаемых запасов углеводородов (ТрИЗов), к которым относят высоковязкие углеводороды, сланцевую нефть, подгазовые залежи, нефть и газ, добываемые на морском шельфе и в условиях Крайнего Севера.
По оценкам экспертов запасы трудноизвлекаемой нефти в мире составляют 50 млрд т. В России доля таких запасов по отношению к общим доказанным составляет более 65 %. Тем не менее по экспертным оценкам в 2018 г. в общероссийской добыче нефти доля ТрИЗов была невелика, составляла порядка 7,2 %, однако она постоянно растет. Многие «трудные» месторождения были открыты еще в советское время в 1960-х гг., но осваивать их предстояло будущим поколениям. Это запасы баженовской, абалакской, тюменской и фроловской свит Западной Сибири, ачимовской толщи в Ханты-Мансийском автономном округе, континентального шельфа морей Северного Ледовитого океана, Сахалина и Каспийского моря. Около 67 % «трудной» нефти сосредоточено в баженовской и тюменской свитах, а также в ачимовской толще, 5 % дают морские шельфы.
Нефтегазовые компании работают сегодня над сотнями проектов, цель которых– максимизировать нефте- и газоотдачу на зрелых месторождениях и обеспечить эффективную разработку новых трудноизвлекаемых запасов. Для этого участники рынка внедряют новые технологии, в частности, совершенствуют конструкции горизонтальных скважин с многостадийным гидроразрывом пластов (МГРП), модернизируют системы бассейнового моделирования в сложных геологических зонах, строят высокотехнологичные скважины и проводят интегрированный инжиниринг.
В таких условиях важное значение приобретают надежное оборудование и трубы с премиальными высокогерметичными соединениями. Осознавая важность оснащения «трудных» месторождений, крупнейшие российские трубные компании – Трубная металлургическая компания (ТМК) и Объединенная металлургическая компания (ОМК) – создают инновационную продукцию в ответ на нужды нефтегазового сектора.

На морском шельфе

Одно из важных направлений разработки ТрИЗов– добыча углеводородов на шельфе. Для таких месторождений требования к трубам значительно выше, чем для проектов на суше, поскольку главное условие здесь – надежность и герметичность всей системы добычи.
«Особые условия работы на шельфе, связанные со спецификой пород, присутствием воды, требуют повышенного внимания к работе с углеводородами. Минимизировать опасность утечки во время добычи позволяют, в том числе, современные качественные решения российской трубной промышленности. Инновационные трубы и соединения обеспечивают безопасность работы нефтяников на морском шельфе и защищают окружающую среду от утечки углеводородов»,– комментирует директор НО «Фонд развития трубной промышленности» Игорь Малышев.
ТМК поставляет для проектов на Сахалине свою премиальную продукцию. Первые отгрузки обсадных труб групп прочности L80, R95 и P110 на Киринский блок газовых месторождений «Газпрома» были осуществлены еще в 2015 г. После этого компании заключили договор, предусматривающий разработку и производство новых видов труб по специальным техническим условиям «Газпрома» для эксплуатируемых и новых проектируемых объектов. В итоге, начиная с 2016 г., ТМК поставила на месторождения компании несколько типов уникальной продукции: коррозионностойкие насосно-компрессорные трубы диаметром 178 мм группы прочности L80 типа 13Cr и коррозионностойкие обсадные трубы диаметрами 245 и 273 мм группы прочности L80 типа 13Cr с соединением TMK UP PF. Данное соединение обладает исключительной устойчивостью к растягивающим, сжимающим и изгибающим нагрузкам при избыточном внутреннем и наружном давлении.
ТМК поставила свои высокотехнологичные решения еще для двух проектов в Охотском море: на месторождение Одопту-море компании «Роснефть-Сахалинморнефтегаз» и на Пильтун-Астохское месторождение компании «Сахалин Энерджи». В первом случае были поставлены обсадные трубы диаметром 168–340 мм группы прочности P110, N80 с резьбовыми соединениями TMK UP PF, TMK UP PF ЕТ. Во втором – обсадные трубы диаметром 245 мм группы прочности L80 с резьбовым соединением TMK UP PF. Уже в конце 2018 г. с морской платформы «Моликпак» на Пильтун-Астохском месторождении специалисты произвели спуск колонны в наклонно-направленную водонагнетательную скважину. Это стало первым в России опытом промышленного применения труб с премиальными резьбовыми соединениями российского производителя на морском месторождении на шельфе о. Сахалин.
ОМК разработала собственную линейку высокогерметичных премиальных резьбовых соединений, позволяющих проводить строительство нефтегазовых скважин со сложными профилями, в том числе на шельфовых месторождениях. К примеру, резьбовое соединение
ВМЗ-4 аттестовано по международному стандарту ISO 13679 на самый сложный уровень эксплуатации CAL-4, позволяющий применять обсадные трубы в наклонно-направленных профилях, с высокой интенсивностью искривления ствола скважины и обеспечить газовую герметичность трубы и резьбового соединения.

Агрессивные среды

Для скважин с особо сложными условиями эксплуатации, где при повышенных температурах присутствуют сероводород и углекислый газ в высоких концентрациях, трубные компании создают специальные решения. Так, ТМК производит насосно-компрессорные и обсадные трубы из хромоникелевого сплава ТМК-С. Коррозионную стойкость материала обеспечивает высокое (более 60%) суммарное содержание легирующих элементов (хром, никель, молибден), которое успешно противостоит протеканию коррозии в экстремальных скважинных условиях. Такие трубы применяют, в частности, на Астраханском газоконденсатном месторождении «Газпрома».
На российском рынке хромоникелевых труб ТМК занимает сегодня порядка 90 %. В настоящее время трубы из сплава ТМК-С поставляют компаниям «Газпром добыча Астрахань» и «ЛУКОЙЛ Коми». При этом ТМК расширяет сортаментный ряд обсадных и насосно-компрессорных труб из хромоникелевого сплава, чтобы полностью обеспечить потребности нефтегазовой отрасли.
ОМК с 2019 г. изготавливает соединительные детали трубопроводов с силикатно-эмалевым покрытием. Оно обладает высокой коррозионной стойкостью, имеет большую твердость и прочность и при необходимости выдерживает высокие температуры эксплуатации – выше 350 °С. Трубы и соединительные детали с силикатно-эмалевым покрытием используют для транспортировки обводненной нефти, содержащей высокий процент сероводорода, для закачки в нефтяной пласт высокоминерализованной воды и различных химических реагентов, увеличивающих нефтеотдачу пласта, а также для обустройства систем пожаротушения на действующих нефтяных скважинах.
В 2022 г. с вводом в эксплуатацию на Выксунском заводе ОМК трубопрокатного цеха компания приступит к производству бесшовных обсадных и насосно-компрессорных труб из легированных марок сталей, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах с высоким содержанием сероводорода. Синергия с белгородским заводом «Белэнергомаш-БЗЭМ» позволит ОМК изготавливать коррозионно-стойкие бесшовные трубы для скважинных условий с высоким содержанием углекислого газа из заготовки собственного производства.
«Агрессивные среды – важный фактор, который трубные компании должны учитывать при изготовлении продукции для соответствующих месторождений. Преждевременная коррозия и выход из строя части трубопровода может привести к авариям и серьезным экологическим проблемам. Именно поэтому вопросу повышения коррозионной стойкости производители труб уделяют повышенное внимание», – поясняет Игорь Малышев.

Фонд развития трубной промышленности учрежден в 1999 году крупнейшими трубными предприятиями Российской Федерации, которые входят в состав Трубной металлургической компании (ТМК), Объединенной металлургической компании (ОМК) и Группы ЧТПЗ, входящей в состав ТМК.
Учредителями Фонда являются Волжский, Северский, Синарский, Альметьевский трубные заводы, Таганрогский и Выксунский металлургические заводы, Челябинский трубопрокатный и Первоуральский новотрубный заводы.
ФРТП является негосударственной некоммерческой организацией, учрежденной для продвижения и защиты интересов производителей труб на рынке России, Евразийского экономического союза и внешних рынках.

«Высокое напряжение»

Помимо высокотехнологичной и затратной разработки шельфа и коррозийных агрессивных процессов, отдельным специфическим условием при добыче нефти остается аномально высокое пластовое давление на некоторых месторождениях.
Такое условие потребовало создать трубы с высоким сопротивлением сминающему давлению. ТМК решила эту задачу, создав обсадные трубы группы прочности Q125 с повышенным относительно стандартных величин по API и ГОСТ значением сопротивления к смятию на 40 %. Данные трубы помогли реализовать проекты по строительству разведочных скважин на полуострове Гыдан и произвести оценку запасов углеводородов. Первую партию таких труб использовала компания «НОВАТЭК» в проекте «Арктик СПГ-2» на Салмановском (Утреннем) нефтегазоконденсатном (НГКМ) месторождении. В настоящее время технические решения ТМК используются при разработке Яро-Яхинского, Самбургского, Уренгойского месторождений в Ямало-Ненецком автономном округе.
Для горизонтальных скважин в Арктике и на шельфе ТМК выпустила новое равнопрочное премиальное резьбовое соединение TMK UP Centum для крепления ультраглубоких наклонно-направленных скважин с большими отходами от вертикали и протяженными горизонтальными участками. Трубная продукция с этим резьбовым соединением активно применяется с 2019 г. и уверенно показывает себя в ходе строительства и эксплуатации сложных скважин.
«Аномально высокое давление при добыче углеводородов создает серьезную нагрузку на металл и потому исключает использование рядовых видов труб, которые успешно эксплуатируют в нормальных условиях. Это привело к тому, что российские трубные компании изобрели совершенно новый вид сплавов для производства труб с увеличенным коэффициентом прочности, тем самым решив новую задачу при работе на «трудных» месторождениях», – резюмирует Игорь Малышев.
«Мороз и солнце»

Разработка нефти и газа на Крайнем Севере потребовала создания новых хладостойких труб. Одно из решений ТМК произвела для компании «Газпром» в ходе обустройства скважин Бованенковского НГКМ и опытного участка ачимовских отложений Уренгойского НГКМ. На эти объекты компания поставила обсадные трубы диаметром 114–324 мм с резьбовыми соединениями ТМК UP FMC, ТМК UP GF, ТМК UP PF.
В 2019 г. ТМК запатентовала уникальную технологию производства обсадных труб размером 178 х 10,36 мм группы прочности P110 13CrS с резьбовым соединением ТМК UP GF, а также отгрузила обсадные трубы диаметром 178 мм группы прочности P110 с резьбовым соединением ТМК UP PF и покрытием GREENWELL для филиала «Уренгой бурение» компании «Газпром Бурение». Резьбовое покрытие GREENWELL – современная экологичная альтернатива стандартным резьбовым смазкам. Его применение сокращает время на подготовку и спуск труб в скважину за счет исключения операции замены смазок на буровой и уменьшает неблагоприятное воздействие на окружающую среду.
ОМК – единственная компания в России, которая может предложить сварные обсадные трубы 426 мм из высоких групп прочности N80 и P110 в хладостойком исполнении для условий Крайнего Севера. Данные трубы особенно востребованы на проектах в Восточной Сибири и Ямальской группы месторождений. Применение такого вида труб позволяет решить две основные проблемы при строительстве скважин в суровых климатических условиях Севера. Первая – изолирование зоны многолетнемерзлых пород (ММП) и ограничение устья скважины от размывов и растеплений. Вторая – обсаживание больших вертикальных глубин, для перекрытия зон с горно-геологическими осложнениями, что обеспечивает устойчивость конструкции скважины.
Также в 2021 г. ОМК разработала и запатентовала конструкцию теплоизолированных обсадных труб (термокейсов) со сварным соединением для предотвращения осыпи и провалов фундамента под буровой установкой при нефте- и газодобыче в условиях вечной мерзлоты. Новая продукция для компании «Газпром» более устойчива к работе в агрессивных условиях и имеет сварную схему соединения труб в колонны. Это позволяет без лишнего оборудования создавать конструкции длиной до 70м. При этом толщина соединения термокейса меньше типового, что сокращает разницу диаметров внутренней и наружной трубы. Это, в свою очередь, позволяет делать меньше диаметр скважины, а значит снижать трудоемкость процесса и время бурения.
«Низкие температуры, провоцирующие образование ледяных покровов, усложняют добычу углеводородов. Решением стали российские высокопрочные трубы и соединения, изготовленные из морозостойких сплавов. Благодаря такой усовершенствованной продукции нефтяные компании успешно продолжают свою работу в экстремальных условиях», – отмечает Игорь Малышев.

Взгляд в будущее
Российские трубные компании ведут постоянную работу по освоению производства новых видов продукции, чтобы своевременно обеспечивать потребности нефтяных компаний при разработке сложных месторождений. Для этого они создают уникальные R&D разработки.
Среди них – совместный проект ТМК и «Газпрома»– «Умная труба» по освоению производства трубного изделия, оснащенного встроенными чувствительными сенсорами. Они контролируют в режиме реального времени температуру и напряженно-деформированное состояние трубы, а также помогают проводить оценку эксплуатационной надежности трубопроводной системы в целом.
В конце 2019 г. ТМК открыла Научно-технический центр (НТЦ) в Сколково. В нем расположены лаборатории и два испытательных стенда для проведения тестирований и испытаний производимой продукции. Первый растягивает и сжимает образцы труб диаметром до 762мм с усилием 3 тыс. т, второй – образцы диаметром до 406 мм и развивает усилие 1,8 тыс. т. В ходе испытаний температура достигает 350 °С при максимальном внутреннем и внешнем давлении более 2 тыс. бар. Это значительно превосходит существующие на сегодняшний день требования к трубной продукции для нефте- и газодобычи. Установки также позволяют сгибать образцы до 20 градусов при длине образца 30 м.
ОМК, отвечая на современные вызовы нефтегазовой отрасли, развивает собственные компетенции по разработке и испытаниям новой линейки премиальных резьбовых соединений. Компания применяет комплексный подход и активно внедряет цифровые двойники, что позволяет повысить качество и надежность разработанной продукции, а также минимизировать риски ее эксплуатации в условиях заказчиков.
К примеру, в ОМК внедрен сервис по прочностным расчетам трубной продукции и резьбовых соединений под скважинные условия потребителей, а также сервис по технико-экономическим расчетам. Данные сервисы помогают потребителям выбрать наиболее подходящие виды трубной продукции под их условия и оценить экономическую эффективность их применения, что особенно важно для проектов по добыче трудноизвлекаемых запасов углеводородов.
«Меняющиеся тенденции в добыче углеводородов ставят перед трубной промышленностью все новые задачи, требующие технологичных и качественных решений. Благодаря научно-исследовательской и испытательной базам, а также программам совершенствования трубной продукции, российские компании могут обеспечить сегодня нефтегазовую отрасль всеми необходимыми видами труб и соединительных деталей для разработки «трудных» запасов углеводородов, а также экспортировать данную уникальную инновационную продукцию, в том числе, в страны Европейского Союза», – заключает Игорь Малышев.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Малышев И.А.

    Малышев И.А.

    директор некоммерческой организации

    Просмотров статьи: 804

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru