Одной из основных задач в сфере экономического развития Арктической зоны является освоение месторождений нефти и газа на шельфе, в том числе строительство поисково-оценочных, разведочных и эксплуатационных скважин, что неосуществимо без проведения геофизических исследований скважин. Статья посвящена выбору вектора развития и импортозамещения услуг по геофизическим исследованиям скважин (ГИС) на шельфе Арктики.
В соответствии с утвержденной 26 октября 2020 г. Указом № 645 Президента Российской Федерации «Стратегией развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года» (далее – Стратегия) одной из основных задач в сфере экономического развития Арктической зоны является освоение месторождений нефти и газа на континентальном шельфе.
Выполнение поставленной задачи достигается посредством создания и развития технологий и промышленной продукции для освоения месторождений нефти и газа, посредством стимулирования преимущественного использования промышленной продукции российского производства при реализации новых экономических проектов (пункт 12, подпункты «и», «к» Стратегии).
Освоение углеводородных месторождений континентального шельфа представляет собой комплексный наукоемкий технический вызов, связанный с проведением геологоразведочных работ, бурением скважин, добычей нефти и газа, промысловой подготовкой и транспортировкой углеводородов потребителям. Для успешного проведения всех этих технологических операций требуется самое современное оборудование и технологии, особенно, когда речь идет о работе на шельфе Арктического региона.
В свою очередь, освоение месторождений нефти и газа, в том числе строительство поисково-оценочных, разведочных и эксплуатационных скважин невозможно без проведения геофизических исследований скважин (далее - ГИС), где в настоящий момент высокотехнологичный сегмент занимают зарубежные компании с высокой стоимостью услуг.
Геофизические исследования скважин (ГИС) – комплекс методов разведочной геофизики, используемых для изучения свойств горных пород в околоскважинном и межскважинном пространстве, а также для контроля тех. состояния скважин.
ООО «Газпром флот» привлекает сервисные компании для выполнения работ по ГИС на СПБУ «Арктическая», ППБУ «Полярная звезда» и ППБУ «Северное сияние».
Будущее и настоящее
Российский рынок геофизических исследований скважин сегодня можно назвать вошедшим в фазу стабилизации после ввода секторальных санкций в 2014 году. Однако эксперты по-прежнему отмечают существенное технологическое отставание отечественных компаний от международных игроков. В то же время этот фактор вместе с тенденцией к импортозамещению при явном запросе нефтегазовой отрасли на работу с трудноизвлекаемыми запасами и увеличении числа шельфовых проектов создает по-настоящему уникальные возможности. Те компании, которые уже сегодня делают ставку на технологическое развитие, в будущем смогут расти быстрее рынка и увеличить на нем свою долю. Нужно лишь воспользоваться этими уникальными возможностями.
В настоящей статье речь пойдет о технологиях исследований в сложных геологических и логистических условиях на шельфовых проектах в Арктике.
Освоение шельфовых месторождений требует больших затрат и применение высоконадежного оборудования на всех этапах строительства скважин.
Ограниченное число разведочных скважин, как следствие высокие геологические неопределенности, требует от бурения скважин использование передовых методов ГИС без права на ошибку.
Последние годы указанный сервис представлен зарубежными компаниями: Schlumberger, Halliburton, Weatherford. На сегодняшний день, российские геофизические компании к работам на шельфовых проектах технически не готовы из-за отсутствия соответствующих сертификатов, компетенций и отсутствием требуемого текущими проектами оборудования ГИС.
Направление развития при работах на шельфе – полное импортозамещение
В статье представлен текущий обязательный комплекс ГИС на примере строительства поисково-оценочной скважины в Карском море с применяемыми современными технологиями. Комплекс выбран по виду скважин с наибольшей геологической нагрузкой.
В текущем разделе попробуем проанализировать степень отставания отечественных производителей и сформулировать ориентиры реализации поставленных задач по импортозамещению.
В Таблице 1 указан типовой комплекс ГИС на примере поисково-оценочной скважины в Карском море, в результате анализа и сравнения с комплексом, предлагаемым отечественными сервисными компаниями можно сделать вывод: красным выделены методы с отсутствием отечественного аналога, фиолетовым выделены методы, где отечественный аналог значительно уступает по характеристикам.
Мы видим, что многие работы могут и производятся с применением оборудования, разработанного и произведённого в России. В настоящей статье рассматриваются как раз те аспекты, которые ещё необходимо доработать.
В таблице все выделенные ограничения являются критичными, так как отсутствие каких либо методов не позволит в полной мере получить геологическую информацию для подсчета запасов и постановки их на Государственный баланс, либо информацию о техническом состоянии скважины, что может нарушить безопасность строительства или эксплуатации скважин. Методы, где отечественный аналог значительно уступает по характеристикам, также критичны по причине увеличения времени и стоимости строительства скважин или снижения качества получаемых геологических данных, в отдельных случаях и снижения безопасности проводимых работ
Таблица 1. Типовой комплекс ГИС на примере поисково-оценочной скважины в Карском море
Рис.1. Типовая конструкция скважины
Рассмотрим подробнее основные ограничения по выполнению работ на отечественных комплексах ГИС.
По данным ультразвукового сканнера (УЗС) решаются следующие задачи:
– определение заколонного материала (твердое вещество, жидкость или газ) по акустическому импедансу;
– определение высоты подъема цемента;
– выявление каналов в цементном камне;
– идентификация микрозазоров, заполненных жидкостью (в комбинации с АКЦ);
– оценка технического состояния колонны.
Вся полученная информация влияет на принятие решений по дальнейшему строительству скважины и безопасность проводимых работ.
Далее рассмотрим предложения отечественного рынка ГИС – (оценка качества цементирования):
Выполнение комплекса ГИС на кабеле для оценки качества цементирования колонн возможно отечественными компаниями, за исключением метода УЗС. Предлагается использование стандартной отечественной аппаратуры АКЦ/МАК3Ц (акустического метода), ЦМ-8-12-Ц (гамма-гамма цементомер – ГГКц с источником ионизирующего излучения ИИИ).
Недостатком предложенного комплекса для оценки качества цементирования:
- отсутствие информации о радиальном распределении цемента за колонной с привязкой по азимуту;
- снижение информативности в интервале облегченного цементного раствора плотность 1,45 г/см3 и интервалах смешенного цемента;
- риск прихвата прибора с источником ионизирующего излучения;
- для выполнения комплекса записи прибором ГГКц необходима отдельная СПО, что увеличивает время выполнения комплекса ГИС.
Необходима доработка приборов, в связи с техническими ограничениями по максимально допустимому диаметру обсадной колонны и обеспечению записи каротажных данных АКЦ и ГГКц за одну СПО, а также аппаратура для ОКЦ аналогичная УЗС для работ с легкими цементами.
Следующий критичный при исследованиях прибор – микроимиджер (электро-каротажное сканирование)
FMI – прибор для получения комплекса информации, позволяющим определять геологические и геофизические параметры среды и коллекторские свойства пласта.
Поступающая в реальном времени информация используется для изучения тектоники горных пород, определения и оценки режимов осадконакопления и свойств осадочного комплекса, определения текстуры горных пород, наклона пластов, а также в качестве дополнения к данным, получаемым в результате исследования керна.
Данные FMI также используются для анализа геомеханики пласта.
Рассмотрим предложения отечественного рынка ГИРС (электрический микроимиджер):
Скважинный электрический микросканер КарСар МС-110 производства ООО «Геофизтехника» г. Саратов предназначен также для получения изображения стенок скважины методом микрорезистивиметрии с целью определения наклона пластов, расположения трещин, структуры осадочных пород, исследования тонкослоистых структур.
Основные ограничения использования на шельфе:
1) оборудование на шельфовых проектах не применялось, требует испытаний;
2) требует дополнительный спуск/подъем для записи метода, что увеличивает время и стоимость строительства скважины.
Необходима доработка прибора, с целью коммутации с остальными спец. методами ГИС, наряду с зарубежными технологиями для сокращения времени на исследование.
ГК, ГДК-ОПК – метод гидродинамического каротажа и опробования пластов приборами на кабеле.
ГК, ГДК-ОПК – испытатель пластов
Применение:
1) многократные замеры пластового давления и профилирования пластового давления,
2) отбор глубинных проб пластового флюида и глубинный анализ пластового флюида,
3) определение значений подвижности флюида в пласте (эффективной проницаемости),
4) определение проницаемости и анизотропии проницаемости,
5) определение напряжений в пласте (стресс-тесты).
Предложения отечественного рынка ГИРС (ГК, ГДК-ОПК – испытатель пластов):
В настоящий момент готового продукта и предложений отечественного рынка ГИС по оказанию услуг ГДК-ОПК нет, но есть оборудование на стадии опытно-конструкторских работ (ОКР).
В 2017 году объявлен конкурс Минпромторга России на выполнение НИОКР:
Лоты закупки:
- ОКР «Создание контейнерного морского комплекса испытания скважин» Шифр «БИКМ»;
- ОКР «Создание скважинного комплекса для испытания пластов с закрытием на забое» Шифр «Пластоиспытатель»;
- ОКР «Создание скважинного комплекса для испытания пластов на кабеле» Шифр «Пласт».
В результате головном исполнителем – ЗАО «Институт телекоммуникаций» – полученные практические результаты: разработаны технический проект Комплекса, программно-аналитический комплекс для управления аппаратурой, визуализации и анализа результатов работы Комплекса; изготовлен опытный образец Комплекса и проведены его испытания.
В целях ускорения разработки и развития продукции нужна конкуренция в данном сегменте, необходима организация нескольких ОКР.
На следующих этапах развития Арктики – бурения эксплуатационных скважин, применимы технологии:
1. Телеметрическое сопровождение при бурении: приборы измерения (MWD) и каротажа в процессе бурения (LWD).
2. Геонавигация. Предварительное моделирование и геологическое сопровождение строительства скважин on-line.
3. ГИС на бурильных трубах - TLC технология.
4. Мониторинг данных ГИС и ГТИ в режиме on-line.
5. Геомеханическое сопровождение и оптимизация строительства.
При бурении на море и разработке новых месторождений горизонтальными и суб-горизонтальными стволами роль ГИС в процессе бурения (LWD), ГИС на бурильных трубах с возможностью отслеживания каротажных данных в режиме реального времени и решение задач геонавигации выходит на первый план. Ограниченное число разведочных скважин, как следствие высокие геологические неопределенности, требует от бурения эксплуатационных скважин использование передовых методов ГИС без права на ошибку.
Целью применения перечисленных технологий является:
- сокращение времени строительства скважин за счет выполнения геофизических исследований в процессе бурения;
- уточнение структурных особенностей вскрываемого геологического разреза в режиме реального времени;
- корректировка и оптимизация траектории при проводке скважины в продуктивных пластах - коллекторах.
Предложения отечественного рынка ГИС (LWD – каротажа в процессе бурения)
Идет развитие в этом направлении у отечественных компаний, при прохождении обучения и накоплении соответствующего опыта есть возможность импортозамещения.
Компанией НПО «Геомаш» уже проведены стендовые испытания системы каротажа в процессе бурения «Корвет-3», идет подготовка к скважинным испытаниям.
Комплекс LWD121-2ННК-ГГКЛП, выпускаемый ООО НПП «Энергия», является отечественным инструментом для контроля прохождения коллекторов во время бурения.
В 2016 году был изготовлен первый опытный образец прибора LWD121-2ННК-ГГКЛП на производстве ООО «НПП Энергия». Прибор успешно прошел скважинные испытания в ОАО «Когалымнефтегеофизика». В 2017 году был изготовлен прибор LWD172-2ННК-ГГКЛП-3ГК на производстве ООО «НПП Энергия». Прибор также прошел скважинные испытания в ОАО «Когалымнефтегеофизика». В настоящее время идет серийное производство прибора LWD108-2ННК-ГГКЛП. В перспективе, при накоплении опыта работ на суше, возможно применение приборов на шельфе России.
Что касается сервиса по ГИС на бурильных трубах с возможностью отслеживания каротажных данных в режиме реального времени (TLC – технология) – предложений от российских геофизических компаний сегодня практически нет. Предложены автономные системы, типа АМК «Горизонт», АПИЛК-90+АПГГК-90РИС + АКП-170. Однако автономность прибора не позволяет осуществлять передачу данных в режиме реального времени (запись информации осуществляется в память прибора). Повышается риск потери информации. Также отсутствует возможность анализа фактических осевых нагрузок на геофизическую сборку в режиме реального времени, что может способствовать повышенной аварийности при исследовании. Время на ГИС на шельфе максимально ограничено, при отказе прибора или некорректной работе аккумулятора – повторные СПО, что недопустимо.
Сервисным компаниям необходимо обратить внимание на указанное перспективное направление ГИС и организовать ОКР с целью опережающего развития технологий для шельфа Арктики.
Считаем перспективным направление развития спец. методов ГИС (ЯМК, АК-кросс-дипольный, электрический микроимиджер, широкополосный АК), которые сейчас вносят большой вклад в получение геологической информации и подсчета запасов. Необходимо производство новых и доработка уже имеющихся приборов, с целью коммутации с остальными спец. методами ГИС, наряду с зарубежными технологиями, где запись спец методов осуществляется за 1-2 СПО, что существенно сокращает время на исследование и соответственно стоимость строительства скважин.
В случае доработки оборудования или производства аналогов и успешного испытания его на суше, в перспективе двух – трех лет после этого возможен выход отечественных компаний сегмента услуг ГИС на шельф, в т.ч. Арктики.
Литература:
1. Делия С.В., Ракитин М.В. Тенденции развития ГТИ и ГИС-бурения // Бурение и нефть. 2014. №2;
2. Дзюбло А.Д., Шнип О.А., Халимов К.Э. Геологическое строение и нефтегазоносность Киринского блока шельфа о. Сахалин // Нефть, газ и бизнес. – 2013. – № 3. – С. 26–32.
3. Журнал «Сибирская нефть» — №162 (июнь 2019);
4. Научно-технический журнал компании ООО «Красноярскгазпромнефтегазпроект» - «Проектирование и разработка нефтегазовых месторождений» №1, М. 2019;
5. Стратегия развития Арктической зоны России и обеспечения национальной безопасности до 2035 года.
