Современный процесс бурения скважин является сложным технико-технологическим процессом, состоящим из цепи звеньев, разрыв одного из которых может привести к различным осложнениям, авариям или даже к потере скважины. Поэтому бурение скважин требует постоянного совершенствования технологий. Это, в свою очередь, обуславливает тот факт, что сегодня российская буровая отрасль приближается вплотную к массовому переходу на бурение высокотехнологичных скважин.
Рассмотрим некоторые из существующих на сегодняшний день технологических инноваций, нацеленных на улучшение технико-экономических показателей при бурении скважин.
Одной из такой инноваций снижения затрат бурового предприятия в современных условиях является применение производительных долот. По существу, с помощью правильного подбора долота можно снизить стоимость строительства скважины до 40 %, в первую очередь, за счет уменьшения временных затрат. Отметим, что среди всех затрат в себестоимости скважины доля на долота обычно составляет не больше 3 %. Таким образом, долота являются в большей мере не материальным, а как комплексным технологическим ресурсом [1].
Важным фактором снижения затрат бурового предприятия является время. И здесь большую роль играют такие характеристики долот, как механическая скорость; проходка на долото, влияющая на количество спуско-подъемных операций; склонность к сальнико-образованию; возможность обратного выбуривания при подъеме инструмента; защищенность долота от износа по диаметру; управляемость долота. Данные характеристики определяют ценность долота и его эффективность для снижения затрат бурового предприятия.
К числу инноваций относятся также новейшие системы управляемого роторного бурения. Роторная управляемая система (РУС) относится к современному поколению бурового оборудования, предназначенному для бурения наклонно-направленных, горизонтальных и многоствольных скважин с большим отходом от вертикали, точной проводки ствола скважины и вскрытия сложных пластов и пластов с нетрадиционными запасами, а также при бурении на континентальном шельфе и в Арктике. Посредством применения РУС возможно снизить риски появления осложнений и аварий, а также строить скважины с заданной траекторией ствола [2].
В РУС PowerDrive X5 от производителя Schlumberger реализуется набор кривизны c отклонением долота. Данные РУС предполагают бурение полностью вращающейся роторной системой для наклонно-направленного бурения и проходки прямолинейных стволов. При этом с помощью конструкции РУС возможно получать данные в реальном времени посредством телеметрических систем PowerPulse и PowerScope [3].
Таким образом, инновационная технология бурения скважин с РУС имеет множество преимуществ перед остальными существующими технологиями направленного бурения. Например, при бурении с РУС механическая скорость увеличивается примерно в два раза, если сравнивать с бурением винтовым забойным двигателем, что позволяет существенно экономить время бурения. Расстояние горизонтального участка скважины становится больше до 40 %, что способствует увеличению дебита скважин более чем в два раза. Также было установлено, что, по сравнению с забойным двигателем, с помощью РУС возможно бурение более гладких стволов, что уменьшает риски аварийности [4].
Следующей рассматриваемой инновационной технологией для оптимизации бурения является управляемое шпиндельное бурение (УШБ). УШБ позволяет добиваться более точного контроля кольцевого профиля давления по всему стволу скважины. Это означает, что кольцевой профиль давления контролируется так, чтобы скважина постоянно была в сбалансированном состоянии и стремилась избегать постоянного притока пластовых флюидов к поверхности.
В УШБ используются инструменты и методы, способствующие снижению рисков и стоимости при бурении скважин с узкими границами скважинной среды. Также посредством технологии УШБ возможно ускорение выполнения корректирующего действия при регистрации колебаний давления. Способность УШБ осуществлять динамическое регулирование кольцевого давления делает процесс бурения легче, а без этого, в свою очередь, достижение каких бы то ни было экономически обоснованных результатов было бы невозможно [1].
Итоги применения многочисленных программ бурения на суше и стремительно растущего числа программ морского бурения говорят о том, что посредством бурения с закрытой и напорной циркуляцией бурового раствора возможно более точно регулировать давление в скважинах [5].
Еще одна новая инновационная технология — это бурение скважин малого диаметра. Как говорит само название метода, он обеспечивает достижение нефтяных и газовых залежей бурением малогабаритной скважины. Малогабаритное бурение — это такое, при котором 90 % и более скважины пробуривается с применением буровой коронки диаметром менее 6 дюймов (для сравнения — для бурения обычных скважин используются коронки 12,25 дюйма) [6].
Малогабаритное бурение является недорогим и сравнительно экологичным методом, поэтому он используется при бурении разведочных скважин на новых площадях, при бурении более глубоких скважин на существующих промыслах, а также для извлечения природного газа и нефти из неисчерпанных месторождений в существенных объемах [7].
К инновационным технологиям, обеспечивающим возможности для экономически эффективного бурения, относят также использование лазеров. Применение данной технологии получило большую поддержку благодаря исследованиям Колорадского горного института с использованием технологий американской компании «Боинг».
По мнению исследователей, лазеры могут найти узкоспециальное применение при бурении нефтяных и газовых скважин, особенно в местах с восприимчивой экологией, поскольку, как и в случае горизонтального бурения, для этого не нужна сильно развитая поверхностная инфраструктура, что обуславливает сокращение затрат на обустройство месторождений [8].
В данной связи радикальным инновационным решением может стать отказ от конструкции скважины в ее традиционном понимании и бурение скважин монодиаметра посредством технологии расширяемых обсадных труб. На сегодняшний день разработки в области расширяемых трубных изделий ведут такие крупные сервисные компании, как Schlumberger, Halliburton, Enventure, Baker Oil Tools, Weatherford, READ Well Services и др.
Экономия затрат бурового предприятия при использовании технологии монодиаметра оценивается в размере порядка 30–50 % от стоимости бурения, по сравнению с традиционными технологиями.
Основными достоинствами технологии монодиаметра являются:
− новая конструкция скважин, обеспечивающая уменьшение диаметра и количества спускаемых колонн;
− уменьшение отходов бурения, особенно шлама, а также потребного количества материалов;
− возможность использовать меньшее по геометрическим параметрам и мощности оборудование;
− снижение затрат энергии и выбросов в атмосферу;
− возможность строить скважины со сверхбольшим отходом от вертикали.
Развитие инновационной технологии монодиаметра позволит осуществлять рентабельную разработку небольших месторождений по запасам, а также бурение более глубоких скважин и скважин с большим отходом от вертикали, что при разработке морских месторождений позволит отказаться или уменьшить число морских платформ. Посредством развития технологий бурения скважин со сверхбольшим отклонением относительно российского шельфа возможно будет вводить в ближайшую разработку морских месторождений Обской и Тазовской губ, месторождений Сахалинского шельфа, находящихся на расстоянии до 10–15 км от берега, или месторождений, расположенных на суше и имеющих подводное продолжение без строительства дорогостоящих морских платформ, подобно существующим примерам: месторождение Wytch Farm в Великобритании, Чайво на Сахалине, Ага в Аргентине [9].
В обобщенном виде влияние технологических инноваций на технико-экономические результаты деятельности бурового предприятия, и, как следствие, на затраты на бурение скважин, представлено в таблице 1.
Таблица 1
Влияние инноваций на технико-экономические результаты деятельности бурового предприятия
|
Технология |
Краткая характеристика влияния |
|
Использование производительных долот |
снижение стоимости строительства скважины, главным образом за счет сокращения затрат, зависящих от времени бурения |
|
Системы управляемого роторного бурения |
-увеличение механической скорости бурения, что обеспечивает существенную экономию времени бурения; —увеличение расстояния горизонтального участка скважины, что позволяет увеличить дебит скважин; |
|
Управляемое шпиндельное бурение |
снижение рисков и стоимости при бурении скважин с узкими границами скважинной среды, как следствие, снижение непроизводительных затрат |
|
Бурение скважин малого диаметра |
-снижение стоимости строительства скважин; —увеличение механической скорости бурения, что обеспечивает существенную экономию времени бурения; —снижение металлоемкости конструкции скважины; —оптимизация затрат по ВЗД; —оптимизация затрат растворного сервиса. |
|
Применение лазеров |
сокращение затрат на обустройство месторождения |
|
Бурение скважин монодиаметра |
-снижение стоимости строительства скважин; —увеличение средней механической скорости окончательного каротажа и в горизонтальном стволе проработок перед спуском; —снижение диаметра и количества спускаемых колонн; —снижение отходов бурения, особенно шлама; снижение потребного количества материалов; —возможность применения меньшего по геометрическим параметрам и мощности оборудования; —снижение затрат энергии и выбросов в атмосферу. |
Таким образом, на сегодняшний день в отечественной и зарубежной практике имеется достаточно широкий арсенал инновационных решений в области бурения нефтяных и газовых скважин, позволяющих сократить затраты бурового предприятия.
Литература:
- Руднева Л. Н. Резервы снижения стоимости строительства нефтяных и газовых скважин: учебное пособие / Л. Н. Руднева. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2012. — 72 с. — Текст: непосредственный.
- Сапаров М. В. Роторные управляемые системы для наклонно-направленного и горизонтального бурения / М. В. Сапаров. — Текст: непосредственный // Человек в природном, социальном и социокультурном окружении: Мат. III межрег. науч.-практ. конф. — Ижевск. 2019. — С. 174–177.
- Осипов Ю. В. Применение роторных управляемых систем для бурения / Ю. В. Осипов, Д. С. Ахметов, Р. В. Еникеев, Д. Ф. Бадретдинов. — Текст: непосредственный // Проблемы науки. — Москва, 2017. — № 10 (23). — С. 52–54.
- Ковалев И. В. Эффективность внедрения новой техники в бурении скважин на примере роторной управляемой системы / И. В. Ковалев, А. Д. Давыдов. — Текст: непосредственный // Современная научная мысль. — 2017. — № 6. — С. 159–164.
- Рассохин Н. А. Современные технологии бурения приходят в Нигерию / Н. А. Рассохин. — Текст: непосредственный // Бурение и нефть. — 2014. — № 10. — С. 52–54.
- Миловзоров А. Г. Бурение скважин малым диаметром // А. Г. Миловзоров, И. Р. Гаязов. — Текст: непосредственный / Приоритеты стратегии научно-технологического развития России и обеспечение воспроизводства инновационного потенциала высшей школы: Мат. Всерос. науч. конф. — 2019. — С. 93–99.
- Мещеряков К. А. Яценко В. А., Ильясов С. Е., Окромелидзе Г. В. Бурение скважин малого диаметра как способ снижения затрат при строительстве эксплуатационных и разведочных скважин / К. А. Мещеряков, В. А. Яценко, С. Е. Ильясов, Г. В. Окромелидзе. — Текст: непосредственный // Территория Нефтегаз. — 2013. — № 10. — С. 28–31.
- Аксельрод С. М. Лазерная искровая эмиссионная спектроскопия — развивающийся метод элементного анализа образцов горных пород и шлама буровых скважин (по материалам зарубежной печати) / С. М. Аксельрод. — Текст: непосредственный // Каротажник. — 2017. — № 4 (274). — С. 64–91.
- Аксенова Н. А. Анализ возможности использования расширяемых систем для создания конструкций скважин с обсадными трубами одного диаметра / Н. А. Аксенова, Я. А. Тагиров, Н. В. Лубягина. — Текст: непосредственный // Опыт, актуальные проблемы и перспективы развития нефтегазового комплекса: мат. всерос. науч.-практ. конф., посв. 35-летию филиала ТИУ в г. Нижневартовске. — 2016. — С. 41–46.
