Бурение с управляемым давлением становится стандартом для сложных месторождений 

Москва. В мировой нефтегазовой отрасли бурение с управляемым/регулируемым давлением (БУД - точный перевод принятого в мире названия Managed Pressure Drilling (MPD), или БРД - перевод сделанный во времена СССР) перестает быть решением для сложных морских скважин и особо сложных условий на суше, а рассматривается как стандартный инструмент повышения эффективности бурения и освоения скважин. В России эта технология выходит на новый виток развития, хотя первые работы в этом направлении начались еще в советское время.

О том, как формировался отечественный задел в области БРД, почему он надолго остался на уровне опытных работ и что происходит сейчас, выяснило Агентство нефтегазовой информации.

Над технологией БРД начали работать еще в 1960‑е годы во Всесоюзном НИИ буровой техники (ВНИИБТ). Она получила одобрение на уровне Госкомитета Совета Министров СССР по науке и техники (ГКНТ), и специальная программа работ по созданию оборудования и бурению экспериментальных скважин «с регулированием дифференциального давления в системе «скважина-пласт» была реализована в 70х гг. Целью проекта было повышение эффективности строительства глубоких скважин в СССР. Вместе с ВНИИБТ работы выполняли ИГиРГИ, СКТБ ПГ (промысловой геофизики), Производственные объединения «Грознефть», «Азнефть» и «Туркменнефть» Миннефтепрома. Оборудование также создавалось организациями Миннефтехиммаша.

«Суть проста: нужно точно контролировать разницу между пластовым давлением и давлением в скважине, поддерживая ее на близком равновесию уровне - объясняет профессор кафедры бурения нефтяных и газовых скважин РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина Михаил Гельфгат. - Для этого используют дополнительное оборудование: роторный устьевой герметизатор (вращающийся превентор), управляемый манифольд с задвижками и дросселями, а также точные датчики потока бурового раствора на входе и выходе».

С 1975 до 1980 года в СССР с применением БРД было пробурено 40,000 м горных пород и более 20 глубоких скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений. Однако до полноценного промышленного внедрения дело не дошло.

«В 80-е годы, несмотря на решение Управления по бурению Миннефтепрома о внедрении результатов ОПР, в связи структурными изменениями во ВНИИБТ и с началом «перестройки» технология осталась на опытно‑промышленном уровне, - констатирует Михаил Гельфгат. - Во второй половине 90-х годов Управление по бурению ЛУКОЙЛа инициировало БРД в Западной Сибири и Пермском крае, позднее РИТЭК в Татарстане в варианте «бурение на депрессии». Компетенции в стране были, были опытные образцы оборудования, но серийного отечественного производства не существовало».

Как работает БРД: точное давление за секунды

По словам экспертов, ключевым вызовом при бурении в сложных условиях современных месторождений является так называемое «узкое окно бурения». Малейший дисбаланс давления в скважине может привести к выбросу или разрыву пласта. БРД в этом случае является эффективным решением, обеспечивая точный контроль параметров в режиме реального времени, что помогает избежать типичных осложнений при традиционном подходе.

На устье скважины устанавливается дополнительное оборудование, которое герметизирует скважину, создает и поддерживает необходимое противодавление на устье, что позволяет точно управлять давлением в скважине; ведется непрерывный контроль расхода бурового раствора на входе и выходе - это дает полную картину происходящего на забое. Даже во время остановок (например, при наращивании буровой колонны) давление остается стабильным - в отличие от традиционного метода, где при прекращении циркуляции параметры резко меняются.

«Важный параметр в этой технологии - эквивалентная циркуляционная плотность (ЭЦП). Она показывает, какое давление фактически действует на пласт во время циркуляции раствора, - отмечает Михаил Гельфгат. - БРД позволяет: поддерживать ЭЦП на безопасном уровне даже при наращивании колонны; при необходимости снижать плотность раствора, чтобы не вызвать гидроразрыв в узком окне давления; избежать спуска дополнительных обсадных колонн там, где при традиционном бурении это было бы неизбежно».

При этом для БРД подходят практически любые типы буровых растворов, отмечает эксперт, - главное хорошо понимать их реологические свойства. За последние 10-20 лет качество и возможности таких растворов заметно выросли.

При традиционном бурении забойное давление можно изменить только за счет параметров бурового раствора и режима промывки. Это долго и неточно: чтобы скорректировать плотность или реологию раствора, нужны время и ресурсы, а результат не всегда предсказуем.

«Такая схема приводит к осложнениям и остановкам работ, - рассказывает эксперт Агентства нефтегазовой информации, кандидат технических наук Роман Тойб. - В технологии БРД забойное давление возможно изменить за несколько секунд. Это позволяет подобрать оптимальные условия и избежать простоев».

По его словам, контроль давления в БРД осуществляется двумя основными способами: созданием различного сопротивления выходящему потоку бурового раствора с помощью дроссельных клапанов; методом аэрирования бурового раствора азотом.

«Скважина оборудуется дополнительным устройством для герметизации устья, а управление дроссельными клапанами осуществляет программное обеспечение», - добавляет эксперт.

Таким образом, буровики получают инструмент для оперативного и предсказуемого управления давлением, без долгих операций с самим раствором и остановок на его корректировку.

Восточная Сибирь меняет спрос

Сегодня в России применение БУД распространено в основном в Восточной Сибири: Красноярский край (Куюмбинское месторождение - карбонатный коллектор, Юрубчено-Тохомское - карбонатный коллектор, Пайяхское - песчаник); Иркутская область (Ковыктинское - песчаник, Северо‑Даниловское - карбонатный коллектор, месторождение им. Лисовского - карбонатный коллектор, Ярактинское - песчаник); ЯНАО (Уренгойское - песчаник, Харасавэйское - песчаник).

Технология особенно полезна, например, в Иркутском регионе, на Большереченском месторождении, где раньше скважины в сложных структурах (рифах) просто бросали, при бурении многозабойных и сверхдлинных скважин с большим отходом от вертикали, а также когда нужно аккуратно вскрыть новый ствол рядом с уже завершенным - чтобы не нарушить работу предыдущей секции.

«БРД не решает проблему выноса шлама - для этого нужны другие методы. Но она помогает предупреждать осложнения благодаря точному контролю давления и ранней диагностике аномалий», - отмечает Михаил Гельфгат.

По его словам, сейчас в России действует 4-5 сервисных компаний, предлагающих услуги по БРД, - пока в основном на импортном оборудовании. С ростом спроса уже происходит локализация производства.

«Сложные геологические условия, высокие и перепадающие пластовые давления, чувствительные коллекторы - все это делает бурение с управляемым давлением не просто „опцией“, а инструментом, который позволяет реализовать ряд проектов или значительно снизить риски при их реализации», - добавляет эксперт.

Мировой опыт: не только «когда без БРД нельзя»

Если смотреть шире, Россия пока заметно уступает мировым лидерам по масштабам применения БРД. Страны-лидеры этой технологии - США, Канада, Саудовская Аравия, Норвегия. К примеру, в Саудовской Аравии находятся около 100 комплектов в работе, тогда как в России - 30.

«Основным отличием применения технологии в других странах является то, что ее используют не только там, где бурение традиционным способом невозможно или осложнено, а также с целью снижения плотности буровых растворов и минимизации повреждения свойств пласта для более эффективной и длительной разработки месторождения», - рассказывает Роман Тойб.

То есть, БРД за рубежом рассматривается как способ улучшить конечную нефтеотдачу и снизить суммарные риски, а не только как «спасательный круг» в критических условиях.

В России же экономический расчет нередко проводится с ориентацией на прямые затраты на бурение, без полного учета долгосрочного эффекта: уменьшения осложнений, сокращения времени на строительство, увеличения дебитов и конечной добычи. По мере накопления практики и изменения подходов к оценке проектов у отрасли есть потенциал перейти от точечного применения БРД к более массовому.

«Если рассматривать экономический эффект для компании, предоставляющей услуги по БРД, наиболее эффективным является применение усечённого комплекта БРД с минимальным количеством оборудования и персонала (4-6 человек)», - отмечает Роман Тойб.

По его словам, такие комплексы применяются в условиях с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД), где от сервиса БРД требуется только управлять давлением в скважине. Оборудование усеченного комплекса не требует частого ремонта, обслуживания и топлива, а средние ставки за такой комплект – 600-800 тыс. руб./сут. - обеспечивают высокую чистую прибыль.

«При бурении в условиях аномально низких пластовых давлений необходимо применение дополнительного оборудования (азотные установки, емкостной парк и сепараторы), увеличение количества персонала до 10 человек и затрат на обслуживание. Азотные установки и компрессоры потребляют значительное количество топлива. Ставки за такой комплект составляют 1 500 000 – 1800 000 руб./сут., но чистая прибыль, как правило, меньше, чем на усеченном комплекте», - добавляет эксперт.

По предварительному опросу рынка поставщиков оборудования стоимость усеченного комплекта составляет 50-60 млн руб., полного комплекта - 150 млн руб. Программное обеспечение, используемое в БРД для гидравлических расчетов, стоит 500-650 тыс. за одну бессрочную лицензию, предназначенную для одного места, или 270-350 тыс. за годовую подписку.

Систематизированное обучение в России по технологии БРД в официальных центрах не организовано. Кандидатов подбирают в основном с опытом работы в БРД или из других видов нефтесервисов с кратковременной стажировкой. Возможна организация обучения собственными силами.

«Сроки окупаемости зависят от объемов работ, количества комплектов, вовлеченных в проект, и условий договора. По предварительным расчетам, один усеченный комплект может приносить до 3 млн руб. чистой прибыли за 1 скважину», - рассказал Роман Тойб.

Важные направления развития БРД

Технологии не стоят на месте, и БРД также можно сделать еще полезнее и эффективнее, считает Михаил Гельфгат. Для этого необходимо: повышать надежность роторного герметизатора - он работает постоянно в процессе бурения, в отличие от превентора; автоматизировать и интеллектуализировать управление: датчики и сенсоры позволяют быстрее реагировать на изменения и снижать влияние человеческого фактора; внедрять бурильные колонны с проводным каналом связи (оптоволокно или электрический кабель) – кроме передачи большого объема данных в тысячи раз быстрее, чем по гидроканалу, это дает возможность размещать датчики давления вдоль всей колонны и получать профиль давления в реальном времени. Сейчас такая система дорога и применяется редко, в основном при бурении морских скважин, но для длинных горизонтальных скважин она могла бы стать прорывом; разрабатывать материалы и электронику для высоких температур, поскольку при работе с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) температура тоже растет, и оборудование должно выдерживать такие условия.

«В целом БРД не нужно везде: если геологические условия стабильны, то современных буровых растворов достаточно, можно обойтись традиционными методами. Но там, где есть высокие риски осложнений, эта технология дает серьезное преимущество: она снижает вероятность аварий, помогает укладываться в сроки и повышает эффективность бурения, - отмечает Михаил Гельфгат. - Наша главная задача - обеспечить стабильный дебит скважин, а бурение с управляемым давлением в этом помогает. Практика показывает, что при применении этой технологии начальный дебит выше, а пластовые условия удается лучше сохранить, что это особенно важно для сложных месторождений с высоким давлением, таких как Баженовская свита или Хомское месторождение. Хотя полных данных о долгосрочной эффективности пока недостаточно, первые результаты обнадеживают: технология способствует успешному заканчиванию и освоению скважин. Со временем, по мере накопления статистики по новым скважинам, картина станет яснее».

Сегодня совершенствование систем буровых растворов – внедрение новых компонентов и подходов позволяют укреплять стенки скважин и бороться с поглощениями без применения альтернативных технологий, таких как БРД, бурения на обсадной колонне (БОК) или их комбинации БОКУД (MPCD). В сложных условиях последняя дает заметные преимущества.

Что касается оборудования, отдельные его элементы производятся в России, хотя общий уровень локализации пока невысок. Тем не менее понимание необходимости этой технологии растет.

«Перспективно применение БРД в Арктике – там критически важно успеть пробурить скважину в короткое „окно“ благоприятных ледовых условий (например, в Карском море). Если расчеты покажут, что БРД повышает вероятность успеха по сравнению с другими методами, ее стоит рекомендовать, несмотря на удорожание проекта», - добавляет Михаил Гельфгат.

По мнению экспертов, рост средней глубины скважин в стране и увеличение доли горизонтальных (уже на уровне 70%) делают расширение применения БРД неизбежным. По мере роста числа компаний с таким оборудованием цены могут стать более приемлемыми, а технология превратиться в отраслевой стандарт для сложных геологических условий. В итоге затраты на БРД окупаются за счет предупреждения осложнений; сокращения сроков бурения; раннего ввода скважин в эксплуатацию.

Фото с сайта «Газпром нефти», а также из книги Якова Гельфгата.

Источники: Данные по работам в СССР уточнены по книге "Advanced Drilling Solutions – Lessons from the Former Soviet Union", by Yakov A. Gelfgat, Mikhail Ya. Gelfgat and Yuri S. Lopatin, PennWell Publishing, 2003