Качеством, а не количеством: технологии увеличения дебита нефтяных скважин

Объёмы добычи нефти в мире с каждым годом только увеличиваются. Об этом говорит постоянное «соревнование» между странами-лидерами по добыче чёрного золота: в этом году США перегнали Саудовскую Аравию и могут опередить Россию.

А раз возрастает добыча, значит, и спрос находится на высоком уровне.

Но проблема в том, что скважины имеют свойство забиваться, и объём добычи из них снижается.

В этом случае есть два решения: брать количеством — открывать новые месторождения или качеством — усовершенствовать технологии добычи и различными методами увеличивать нефтеотдачу.

Количественный способ не только звучит не очень солидно, но и с экономической точки зрения выглядит непривлекательно. Открытие нового месторождения стоит в десятки раз дороже, чем модернизация месторождения и использование методов для повышения дебита.

Поэтому акцентируем внимание на более рентабельном варианте и поговорим о способах увеличения нефтеотдачи давно работающих скважин.

Фонтан иссяк

Весной 2018 года произошло изменение на «лестнице» стран-лидеров по добычи нефти. США обогнали Саудовскую Аравию по объёмам добычи нефти и при сохранении новых объёмов добычи Америка может сместить с первого места и Россию.

Согласно данным организации «Совместная инициатива по нефтяной статистике» (JODI) и отчёта Международного энергетического агентства (МЭА) США в марте 2018 года добывали в среднем 10,425 млн баррелей нефти в сутки, опередив Россию (10,298 млн баррелей в сутки на март 2018) и Саудовскую Аравию (9,907 млн баррелей в сутки на тот же период).

Возможно, на то, что наша страна отстала в объёмах добычи нефти, повлияли не только санкции, но и рост фонда малодебитных скважин.

На 2017 год доля малодебитных скважин в России составила около 30-40%. Согласно энергетическому бюллетеню 2018 года «Нефтяная отрасль: итоги 2017 года и краткосрочные перспективы» от Аналитического центра при правительстве РФ, в прошлом году прирост добычи нефти (на 5,1 млн т.) обеспечили главным образом независимые нефтяные компании и «Газпром нефть», а сокращение добычи нефти (на 5,7 млн т.) — «Сургутнефтегаз» (23% от общего объёма сокращения), «Лукойл» (22%) и «Роснефть» (18%).

При этом сокращение добычи нефти российскими компаниями в 2017 году осуществлялось в основном за счёт снижения их активности на старых месторождениях, главным образом в Западной Сибири, характеризующихся низкими дебитами и рентабельностью.

В связи с такими показателями логичным решением будет не только открывать и разрабатывать новые месторождения, но и повышать нефтеотдачу в давно работающих скважинах, загрязнения которых избежать трудно. Тем более, что некоторые скважины будут загрязняться быстрее других.

«То, как быстро скважина забьётся (через какое время это произойдёт), сложно сказать, общих цифр не существует, в каждом случае всё по-разному. Это может зависеть и от сорта нефти, и от глубины месторождения. В Прикаспийской впадине, например, очень много парафинов и скважины быстро забиваются, а вот на севере западной Сибири, напротив, почти нет парафинов, она идёт жидкая», — отметил главный конструктор по гражданской продукции АО «КБМ» (входит в «Корпорацию Тактическое ракетное вооружение») Михаил
Стефанович.

«Основные причины снижения дебита нефтяных скважин следующие.

1. Связанные с бурением (некачественное вскрытие, неправильно подобранные буровые растворы, некачественная изоляция водоносных горизонтов, некачественная перфорация).

2. Снижение пластового давления.

3. Естественная кольматация пор и трещин призабойной зоны скважины асфальтенами и парафинами.

4. Прорыв закачиваемых вод, неравномерность продвижения фронта вытеснения;

5. Качество добываемой нефти (вязкость, содержание примесей и т. д.).

Все отрицательные явления, перечисленные выше приводят к снижению дебитов скважин в процессе эксплуатации. Их анализ и правильная оценка необходимы для подбора технологии либо комплекса технологий, направленных на увеличение производительности скважины.

Трудно дать точную количественную оценку малодебитного фонда скважин в России. Различные нефтегазовые компании применяют довольно широкий диапазон дебитов для выделения скважин в категорию малодебитных, от 1 до 20 м³/сут.

На сегодняшний день 38-40% скважин в России добывают нефть с помощью штанговых глубинных насосов УШГН, а их применение характерно для малодебитного фонда. С уверенностью лишь можно сказать, что по причинам, указанным выше, количество таких скважин будет только расти», — заметил директор департамента по перспективному развитию Общероссийской ассоциации нефтегазосервисных компаний Рафаэль Давлетшин.

МНЕНИЕ

«Экономика применения МУН на месторождениях обусловлена целым рядом факторов, оказывающих влияние на правильный подбор необходимой технологии. Если оценивать МУН с точки зрения затрат на проведение операции к «бюджетным» можно отнести некоторые химические методы с использованием каких-либо недорогих хим.реагентов. К это же разряду также относятся и методы, направленные на организацию нестационарного или циклического заводнения.

Чтобы принять решение о целесообразности применения той или иной технологии МУН, необходима достоверная оценка экономической эффективности от затраченных сил и средств. Существуют различные методы оценки экономического эффекта, связывающие инвестиционные затраты и выручку от реализации дополнительной добычи нефти.

Применение дорогостоящих методов обусловлено ростом доли трудноизвлекаемых запасов в общей структуре запасов углеводородов. Сейчас идёт поиск решения задачи по увеличению нефтеотдачи с пластов Баженовской свиты в России. Наряду с многостадийным ГРП предлагаются новые технологии термохимического и газового воздействия, направленные на эффективную разработку пластов с трудноизвлекаемыми запасами».

Разновидности методов

Существует множество классификаций методов повышения нефтеотдачи, однако чаще всего выделяют тепловые методы, газовые, химические, гидродинамические, комбинированные.

В случае использования тепловых методов увеличения притока нефти происходит за счёт искусственного повышения температуры в скважинных стволах и призабойной зоне.

Этого добиваются путём воздействия паром или горячей водой, а также при создании очага горения. Эти меры хорошо подойдут в местах добычи вязкой, смолистой и парафинистой нефти — температура расплавляет выпавшие в осадок и осевшие на стенках вещества и разжижает нефть.

Газовые методы, как понятно из названия, подразумевают закачку различных газов: воздуха, углеводородного газа, азота и других.

В скважине происходит трансформация воздуха, естественные химические процессы, которые приводят к тому, что загрязняющие вещества растворяются или сгорают. Преимущества таких методов в их бюджетности и использовании естественной энергетики пласта.

При использовании химических методов на вытеснение нефти влияют различные химические вещества: растворы ПАВ, полимеров, щелочей, кислот, композиции химических реагентов.

Их часто используют для извлечения нефти из сильно истощённых, заводнённых нефтеносных пластов.

К этой же категории в принципе относится микробиологическое воздействие. В этом случае в повышении нефтеотдачи помогают бактерии и микроорганизмы. Их закачивают пласт, они метаболизируют углеводороды нефти и выделяют полезные продукты жизнедеятельности, которые также помогают успешно извлекать нефть.

Гидродинамические методы представляют собой барьерное и очаговое заводнение месторождения и отбор жидкости. В данном случае на извлечение нефти влияет давление, вызванное водой и газами.

Иногда нефтедобытчики используют комбинацию всех вышеперечисленных методов.

«В России доля добытой нефти от применения методов повышения нефтеотдачи в крупных нефтяных компаниях по разным оценкам составляет примерно
15-20% от всей годовой добычи и имеет тенденцию к росту.

Связано это в основном с истощением старых месторождений в Западной Сибири и других нефтеносных провинциях страны, а также ухудшением структуры текущих промышленно-рентабельных запасов.

В то же время снижение налогового бремени на нефть, добытую из пластов с трудноизвлекаемыми запасами, активизирует значимость этих методов для нефтяников.

Классификация методов увеличения нефтеотдачи весьма разнообразна и насчитывает более 100 технологий. Технологии постоянно совершенствуются, часто применяются комбинированные методы, при которых могут сочетаться, например, тепловые и гидродинамические или гидродинамические и физико-химические методы.

На месторождениях Западной Сибири наиболее широкое распространение получили методы с использованием технологий гидродинамического воздействия на пласт.

Цель таких методов — это вовлечение в разработку недренируемых запасов углеводородов. Помимо технологий заводнений и форсированного отбора к этим методам относят и различные гидроразрывы пластов с низкими ФЕС, зарезку боковых стволов. Здесь эти технологии гидродинамического воздействия являются основным инструментом для интенсификации добычи нефти, увеличения дебитов малодебитных скважин и форсирования отбора их продукции», — добавил Рафаэль Давлетшин.

Отдельно ото всех

Методы увеличения дебита скважин или физические методы увеличения специалисты обычно выносят отдельно. Сюда относят гидроразрыв пласта, создание горизонтальных скважин, электромагнитное и волновое воздействия, ультразвук, а также плазменно-импульсные технологии.

При гидравлическом разрыве пласта (ГРП) создают трещины в горных породах, прилегающих к скважине, с помощью создания давления на забое скважины. Специальным оборудованием в скважину вводят вязку жидкость с таким расходом, который обеспечивает создание на забое скважины давления, достаточного для образования трещин.

Метод строительства горизонтальных скважин зарекомендовал себя в связи с увеличением количества нерентабельных скважин с малодебитной или обводнённой продукцией. Считается одним из самых дорогих и сложных.

Электромагнитное воздействие подразумевает, что в скважине заработают внутренние источники тепла, которые появляются за счёт воздействии на пласт высокочастотного электромагнитного поля.

И, как отмечают эксперты и специалисты отрасли, физические методы сегодня используют чуть ли не чаще всего.

«Один из самых популярных методов у нефтедобытчиков — это гидроразрыв пласта. Услуги подобного рода в этих случаях оказывают подрядные нефтесервисные компании, и скажу вам, они хорошо зарабатывают на этом деле, потому как метод достаточно дорогой. Но у нефтянников деньги есть, и они готовы платить. Хотя есть способы куда более выгодные. Из нефизических методов чаще используют термовоздействие паром», — Михаил Стефанович.

МНЕНИЕ

«Мы разработали оборудование, повышающее дебит нефтяных скважин.

Наша технология скорее относится к физическому методу. Волновое воздействие в акустическом диапазоне где-то порядка 700 герц создаёт резонансную частоту. Это волновое воздействие разрушает все псевдокристаллические связи в парафинах и заставляет их как бы «отлипнуть» от стенок скважин и от поверхности горных пород, тем самым очищает призабойную зону.

Отмечу, что в Европе подобное оборудование вообще не делает никто, а в России подобными разработками, если я не ошибаюсь, ещё занимался Акустический институт РАН.  А в Сибирском регионе разработали прибор, но работающий в ультразвуковом диапазоне.

Однако следует заметить, что ультразвук имеет один большой недостаток – небольшое расстояние действия. То есть ультразвуком мы можем почистить саму трубу и фильтр, а вот призабойную зону уже нет. При работе нашего оборудования воздействие распространяется на десятки метров.

Мы не собираемся останавливаться на достигнутом и работаем над расширением возможностей нашего оборудования – изменить рабочие частоты, увеличить мощность для того, чтобы воздействие нашего излучателя приблизилось к эффекту гидроразрыва пласта.

К слову, использование подобного оборудования в разы выгоднее, чем разработка нового месторождения или чем даже просто бурение скважины. Всё-таки освоение нового месторождения будет стоить миллионы и даже миллиарды рублей. А в случае использования специального оборудования можно привести скважину к первоначальному состоянию в пределах миллиона рублей.

Мы проводили испытания нашего оборудования, к сожалению, в меньших объёмах, чем хотелось бы. И те немногие испытания, что мы провели, уже показали, что 12 часов работы излучателя в скважине, при затратах энергии в пределах 3-4 киловатт в час, восстанавливает дебит давно работающей скважины практически до уровня новой».

Немного об экологии

Затронем немного тему вреда природе, так как она набирает свою актуальность и популярность с каждым днём.

Нефтедобывающую промышленность вообще сложно назвать экологичной, многие специалисты отнесли бы её к пятёрке, а то и к тройке самых неэкологичных отраслей промышленности.

И ряд приведённых нами выше методов тоже являются не очень-то экологичными.

В добывающих скважинах могут скапливаться неорганические соли. Такие отложения в целом происходят при всех способах эксплуатации скважин, однако больше всего таких соединений возникают при добыче нефти с заводнением залежи, штанговыми глубинными насосами и установками электропогружных центробежных насосов. Соли не только могут выводить из строя дорогостоящее оборудование, но и отрицательно влияют на почву.

При заводнении также возникает риск «заражения» пласта и последующего образования сероводорода в залежи.

Тепловые методы имеют хорошую эффективность, но приносят вред, если их использовать в районах вечной мерзлоты. Температурное вмешательство растепляет породу и может вести к изменениям естественного ландшафта. Плюс для использования тепловых методов необходимо сжигать большое количество энергии, что также негативно влияет на экологию.

А химические методы вовсе считаются самыми малоэкологичными из-за использования кислот, щелочей и других часто небезопасных растворов.

К самым экологичным методам специалисты относят использование воздуха и микроорганизмов.

Если отдельно говорить о физических методах, то некоторые способы являются более экологичными, другие менее. Например, гидроразрыв пласта может привести к необратимым изменениям в призабойной зоне скважины. Но, например, использование ультразвука, электромагнитное и волновое воздействия считаются мало вредящими природе.
Эксперты отмечают, что очень многое зависит от реализации и подхода нефтедобытчиков.

«У нас в России из нефтепроводов вытекает в год несколько миллионов тонн нефти. Это официальные данные, у нас и министр признал эти цифры. На самом деле, реальные объёмы ещё больше, потому что только северные реки выносят в Северный Ледовитый океан около 500 000 тонн нефти.

А в США ежегодно возникает порядка сотни протечек. Хорошо ли, плохо ли, но сравнивая с нашими цифрами, разница примерно в 100 раз и не в нашу пользу.

Так что нельзя сказать, что в принципе вся нефтедобывающая промышленность мира такая вредная и опасная, а просто очень многое зависит от реализации: от того, какие деньги предприятие вкладывает в охрану окружающей среды, какие технологии использует и как вообще сотрудники и руководство предприятия следят за этим вопросом», — подчеркнул директор по программам Гринпис* России Иван Блоков.

«Использование любых методов повышения нефтеотдачи может оказаться опасным или потенциально опасным для окружающей среды. При использовании технологий с различного рода химическими добавками (кислоты, ПАВ, щелочные р-ры и т. д.) существует риск, что эти реагенты попадут на почву, окажут влияние на растительный и животный мир, человека. Конечно, должен быть выработан комплекс мероприятий, снижающих экологические риски. Технологии применения МУН должны обеспечить экологическую чистоту процедур закачки химии либо другого воздействия на пласт», — отметил Рафаэль Давлетшин.

К слову

Согласно книги Каплана Леонида Семеновича «Оператор по добыче нефти и газа», малодебитная нефтяная скважина — это скважина, дебит жидкости которой составляет не более 5 м³/сут по жидкости.

А в США к малодебитным нефтяным скважинам относятся скважины, дающие менее 10 баррелей в сутки, отмечается в книге Крюкова Валерия Анатольевича «Подходы к дифференциации налогообложения в газовой промышленности».

А согласно классификации, отмеченной «Газпром Нефтью», к малодебитным скважинам относятся те, что дают до 5 тонн/сут., к среднедебитным — 6-100 тонн/сут., к высокодебитным — более 100 тонн/сут.

*признана нежелательной на территории Российской Федерации

Текст: Мария Бобова