Геологоразведка-2018. Бурение скважин

Самая глубокую скважину в мире пробурили советские геологи. Работы на Кольской сверхглубокой ачались в 1970-х, заканчивали их в 1992-м., а в 1997-м она попала в книгу рекордов Гиннеса как «самое глубокое вторжение в земную кору». С тех пор ниже отметки 12 262 м так никто и не опустился.

Рекорды для Страны Советов — дело привычное. А как обстоят дела на фронте геологоразведочного бурения сегодня? По-прежнему ли эта технология исследования земных богатств актуальна, или современные технологии уже позволяют обойтись без «вторжения в земную кору»?

Бурить будем?

Представители рынка нефтедобычи отмечают, что в постсоветской России количество разведочных скважин планомерно сокращается. Говоря о периоде с 2008 по 2013 год, эксперты «ВНИГНИ» отмечали двукратное падение количества таких объектов. В настоящий момент тенденция продолжается. Выступая на форуме «Геологоразведка-2018», глава «Росгеологии» Роман Панов отметил, что в настоящее время доля поисково-разведочного бурения в общем объёме бурения занимает не более 5 %.

При этом, если сравнить ситуацию с ситуацией в СССР, при сопоставимом объёме эксплуатационного бурения объёмы разведочного бурения в СССР превышали текущие российские в среднем в 5-6 раз.

А ещё специалисты нефтяной отрасли говорят, что за последние полвека геологоразведочных работ и так провели достаточно — всю Западную Сибирь разбурили поисковыми скважинами. Если говорить о нефтедобыче, то пока цены на «чёрное золото» не подскочили, интерес представляли только богатые месторождения, а вот сегодня очередь дошла и до более труднодоступных углеводородов.

И что же, у специалистов по геолоразведочному бурению наметились продолжительные каникулы?

Разумеется, нет. В ответ на рассуждения подобного рода наши эксперты отметили, что о снижении буровых работ в период разведки можно говорить, только если сравнивать сегодняшнюю ситуацию с советским периодом.

Да, у геологов есть некоторые представления о наличии или отсутствии полезных ископаемых фактически во всех регионах нашей страны. Ну а чтобы сделать более точные выводы, необходимо отправиться на месторождение в компании буровой установки — как и полвека назад. Без геологоразведочного бурения работа с новыми или расширяющимися месторождениями невозможна.

И даже новые технологии — это скорее дополнение, чем замена. Этот момент подробно прокомментировал начальник управления ОАО «Росгеология» по администрированию геологоразведочных проектов на УВС Олег Корчагин в интервью «Нефти России».

«Именно поисковое бурение — наиболее эффективный способ получения информации о геологическом строении территории. Это единственный способ открывать новые месторождения углеводородов.

Другие методы — 3D-, 4D-сейсморазведка, новые технологии гравиразведки, активной и пассивной микросейсморазведки — позволяют лишь установить и уточнить поисковый объект, но не открыть месторождение, тем самым обеспечив реальный прирост запасов углеводородов.

Новые инструменты не заменят бурения, они лишь позволят более детально поставить задачи по нему», — уверенно заявил специалист, комментируя ситуацию в отрасли нефтедобычи.

Достижения и возможности

Да, сегодня к освоению нефтяного месторождения по-прежнему приступают при участии бурового станка. Но сами станки и иные технологические системы сделали огромный шаг вперёд — по сравнению с методами, которые использовались те же полвека назад. Новые решения упростили работу машиниста буровых установок и ускорили сам процесс.

Например, буровые установки «Уралмаш НГО Холдинг», которые недавно отправились на север для поиска нефти, оборудованы цифровой системой управления. Здесь же — система контроля параметров процесса бурения с информационной системой сбора, регистрации, индикации и передачи данных в реальном времени. Техника эта будет работать на Чамбэнском месторождении в Красноярском крае, где ведёт поисковые работы «Росгеология».

«Росгеология» делает ставку на российское буровое оборудование

В интервью ТАСС глава «Росгеологии» рассказал о программе компании по замене бурового оборудования. Работу на Баженовской скважине новым специалисты начали с буровым станком, «тяжёлым, 450 тонн грузоподъёмностью».

Речь идёт о бурении для Роснедр по госконтракту. Поставщиком оборудования стал «Уралмаш», с которым «Росгеология» подписала «большой контракт»: программа рассчитана на восемь специализированных тяжёлых станков.

Проблема современной российской геологоразведки скорее не в технологиях, а в самом подходе. Представители нефтяной отрасли говорят, что изменения концепции государственной геологоразведки, произошедшее в 1990-е годы, отрасли не на пользу. Прямое следствие этих изменений — сокращение числа разведочных скважин, о котором мы говорили выше.

«Конечно, часть «выпадающих» объёмов поисково-разведочного бурения компенсируется современными методами геофизических исследований, но последние в любом случае не могут полностью заменить поисково-разведочные работы. Поэтому объём поисково-разведочного бурения должен быть увеличен минимум в 4-5 раз», — сказал Роман Панов.

В результате ряд месторождений уже которое десятилетие числятся перспективными — а дальнейшего их развития не происходит. Если говорить о поиске и разведке углеводородов, то стоит вспомнить, что в Волго-Уральской, Тимано-Печорской Северо-Кавказской нефтегазоносных провинциях геологи обнаружили множество структур, перспективных на нефть. И это всё старые промысловые районы: работы здесь вели ещё до 1990-х годов. И все эти структуры остались неопробованными.

«Можно констатировать, что снижение объёмов бурения — тенденция для отрасли негативная, ситуацию необходимо исправлять», — считает Олег Корчагин.

Кто же должен выполнять эти работы? В идеале, начальный этап поисковых работ должен быть государственной задачей. По результатам поискового бурения станет ясно, пустая структура или нет, месторождение ставится на государственный баланс, после чего очевиден интерес к нему недропользователей. Альтернативный вариант — стимулирование недропользователей, создание условий, при которых разведочные работы будут выгодны для них.

«В настоящее время для открытия новых месторождений требуется организация государственной службы бурения поисковых и разведочных скважин. Это единственный способ планомерного наращивания ресурсов. Естественно, что нуждаются в особой проработке вопросы совершенствования технологий бурения и удешевления этого процесса. Особое внимание следует также уделить разработке механизмов налогового стимулирования поискового и разведочного бурения, направленного на поиски и добычу нетрадиционных нефти», — считает Олег Корчагин.

Сегодня «Росгеология» — а это государственный холдинг — осуществляет только параметрическое бурение: таковы особенности законодательства.

Учитывая, что компания занимает порядка 65-75 % этого рынка, её опыт можно считать показательным. Да, конечно, это самая трудоёмкая и самая затратная работа.

Во-первых, параметрические скважины глубже, во-вторых, здесь используется максимальное количество методов и оборудования, чтобы результаты оказались самыми точными.

Именно эти данные определяют инвестиционную привлекательность участка, а заодно и сопредельных территорий. По словам специалистов «Росгеологии», параметрическое бурение и в других странах, как правило, финансирует государство, хотя есть прецеденты, когда в процесс вкладываются консорциумы недропользователей.

Исследовать земную твердь

Что касается поиска твёрдых полезных ископаемых, то здесь ситуация обстоит схожим образом. В статье текущего номера, посвящённой геологоразведке, мы уже рассказывали, что работы для геологов на территории одной только России хватит на долгие годы. А без бурения поиски не обходятся. Так, наши собеседники из ОГК Групп, между прочим, сообщили, что в прошлом году вышли на рекордный для компании объём колонкового бурения.

«Геологу нужен хороший образец полезного ископаемого. Это, конечно, прежде всего, керн, полученный в процессе бурения образец руды, иного полезного ископаемого или сопутствующих горных пород.

Керн даёт полное представление как о составе руды, так и её физико-механических свойствах, по керну можно определить элементы залегания полезного ископаемого и пород на глубине, если отбирается специальный ориентированный керн.

В качестве пробы в настоящее время отбирают также шлам — продукт разрушения горной породы, полученный при бурении.

Это проба низкого качества, но в сочетании с отбором керна, вполне может дать дополнительное представление о месторождении», — объясняет заведующий кафедрой «Технологии и техники разведки» СФУ Вячеслав Нескоромных.

Из городских легенд

Интересная байка ходит о Кольской сверхглубокой скважине. Живёт эта городская легенда давно – ей уже больше 20 лет. Так вот, рассказывают, что в пустотах скважины на глубине акустика зафиксировала звуки, похожие на человеческие крики. Сегодня специалисты в голос говорят, что это миф, причём абсурдный. А вот почему в 1995-м в скважине произошёл взрыв, до сих пор непонятно.

Давид Губерман, академик с мировым именем, который руководил бурением скважины, не смог найди адекватного объяснения. «Когда меня расспрашивают об этой загадочной истории, я не знаю, что ответить. С одной стороны, рассказы про «демона» — чушь собачья. С другой стороны, как честный учёный, я не могу сказать, что знаю, что же именно у нас произошло. Действительно был зафиксирован очень странный шум, потом был взрыв… Спустя несколько дней ничего подобного на той же глубине не обнаружилось», — говорит учёный.

Автоматизация процессов не обошла стороной и этот пласт добычи.

Наш собеседник из ОГК Групп (специалист решил остаться инкогнито), рассказывая о достижениях прогресса в геологоразведочном бурении, отметил несколько существенных примеров развития отрасли.

«Внедрена система колонкового бурения со съёмным керноприемником; на смену игольчатым ориентаторам керна пришли автономные оптические. Ежегодно производители бурового инструмента совершенствуют компоненты матриц алмазных коронок».

Информационные системы существенно сократили количество специалистов на объекте, а значит, ускорили сам процесс. Ведь как было раньше? Прежде, чем бригада забурится, на месторождение приезжал маркшейдер и выставлял установку по азимуту, а потом и геолог, которые регулировал угол бурения. Сегодня бригада просто приезжает на участок, ставит буровую установку в определённую точку, задаёт углы — и всё, можно бурить.

«В ближайшей перспективе мы планируем оснастить весь парк буровой техники электронными датчиками и системами, которые отражают параметры бурения в режиме реального времени: частоту вращения на забое, расход жидкости и другие, а также организовать передачу данных в формате ежесуточных отчётов посредством сотовой связи или интернета.

Эта мера будет полезна в оперативной работе: сделает процесс бурения более информативным для машинистов буровых установок; позволит тщательнее отслеживать ход производства руководству производственного подразделения.

А также повысит эффективность управления производства в долгосрочной перспективе: собранные за определённый период данные производственной аналитики лягут в основу программы, которая будет прогнозировать возможные сбои на производстве.

К разработке такой программы мы уже приступили», — рассказывают о современных возможностях в ОГК Групп.

«Работа на современных буровых агрегатах характеризуется меньшим, в сравнении с установками старого поколения, объёмом ручного труда при более высокой степени защищённости от травм, более высоким уровнем комфорта для персонала. Агрегаты стали существенно более лёгкими, мобильными и универсальными, относительно легко управляются, часто устанавливаются на транспортной базе, характеризуются широким диапазоном возможностей по применению разных способов бурения в различных типах горных пород. Одним из перспективных направлений в геологоразведочном бурении остаётся многоствольное бурение и возрастающие возможности средств и технологий направленного бурения», — рассказывает Вячеслав Нескоромных.

Правда, специалисты делают оговорку: сделано много, но совершенно очевидно, что ещё есть, над чем работать. Даже в плане упомянутой автоматизации. Уж точно нельзя сказать, чтобы техника на производстве сумела заменить человека. От опыта, внимательности членов бригады — того самого человеческого фактора — во многом зависит эффективность поискового бурения.

Например, машинист буровой установки в режиме реального времени подбирает подходящий режим бурения в зависимости от типа породы, следит за состоянием буровой техники, оперативно информирует о ходе бурения руководство производственного подразделения, технологи подбирают состав бурового раствора, что пока не может сделать автоматизированная система. От того, какие действия буровая бригада выполняет или не выполняет, а также насколько слажено работают все, от машиниста у пульта буровой, до водителя водовозки или водителя бульдозера, в итоге зависит скорость и качество колонкового бурения.

В деле

Мы попросили наших собеседников описать процесс поискового бурения. Из каких этапов он состоит сегодня, какое оборудование здесь используется?

«Геологоразведочный проект начинается с геолого-технического задания, которое мы получаем от геологической службы компании-заказчика. Когда бригада приезжает на участок, определяет точки заложения скважины и готовит площадки для размещения бурового оборудования. Надо понимать, что добраться до точки в некоторых случаях крайне сложно, поскольку они расположены на неосвоенных территориях, вдали от транспортной, социальной, энергетической инфраструктуры. При помощи тяжёлой вспомогательной техники выполняют работы по строительству подъездных дорог и буровых площадок», — описывает специалист ОГК Групп первый этап работ.

Сам процесс бурения, как рассказали практикующие специалисты, довольно стандартный. Буровую выставляют на точку с определёнными заданием координатами по заданному азимуту, производят монтаж и выставляют необходимый угол по зениту, далее начинается забуривание скважины и собственно само бурение.

Буровой станок вращает колонну труб, к которой крепится колонковый набор, и постепенно углубляет её в грунт и горные породы, прочность которых может быть существенно разной: от мягких и рыхлых до скальных, т. е. чрезвычайно твёрдых и абразивных. Внутренняя керноприёмная труба, длиной обычно 1,5-3,0 м, наполняется керном, затем извлекается на поверхность через внутреннюю полость бурильной колонны специальной лебёдкой, без подъёма всей колонны на поверхность и высвобождается от выбуренной породы — керна.

«Буровые агрегаты, применяющиеся при бурении геологоразведочных скважин, — это чаще всего полуавтоматизированные гидрофицированные станки, в ряде случаев управляемые с использованием компьютерных систем.

В качестве основного способа бурения используется вращательное бурение алмазным буровым инструментом со съёмным керноприёмником.

Данная технология характеризуется высокими темпами бурения (7-10 м/час) в твердых кристаллических горных породах скважин диаметром 59-93 мм глубиной от 200 до 1000 и более метров», — говорит о возможностях современного оборудования Вячеслав Нескоромных.

Бурение, как правило, ведут по твёрдым породам, так что алмазный инструмент на забое сильно нагревается. Поэтому важная роль в процессе бурения отводится буровому раствору, благодаря которому инструмент охлаждается. Раствор также необходим для выноса из скважины шлама — продукта разрушения горной породы, который образуется при бурении. Кстати, процесс приготовления бурового раствора за последние годы претерпел существенные изменения: снизился расход необходимых химических компонентов, активно применяются различные полимерные добавки и реагенты. В некоторых случаях уже достаточно использовать всего 500 г реагентов для приготовления 2 м3 раствора.

«Бурение обеспечивает по заданию геологической службы, прежде всего, качественное опробование месторождения. Качественным опробование будет в том случае, если поднята с глубины полноразмерная, ненарушенная керновая проба, которая становится объектом исследования. В дополнение к керновой пробе для оценки месторождения могут применяться данные геофизических исследований в скважины, так называемый каротаж, валовые технологические пробы полезного ископаемого, пробы флюидов и газа, если это требуется в соответствии с методикой работ», — подытоживает Вячеслав Нескоромных.

Об аномалии на Кольской сверхглубокой скважине

«Что там могло быть? Только сдвиг пластов, что сродни горному удару… И то верно, ведь горные породы «мучили» бурением более 20 лет, сформировали непроизвольно в процессе бурения, т. е. безо всякого предварительно плана три дополнительных ствола (так называемые на слэнге буровиков «штаны»), а всего четыре ствола, невероятно искривлённых в крайне анизотропных горных породах архейского возраста (что сделало Кольскую сверхглубокую скважину СГ-3 не только самой глубокой скважиной, но и самой глубокой многоствольной скважиной в мире), вот и выдала горная подземная система-«канцелярия» свой вердикт в виде резкого смещения горных пластов на глубине, поскольку глубокая скважина нарушила сложившееся горно-геологическое равновесие системы. Кольская сверхглубокая бурилась без крепи в кристаллических горных породах сложного геологического строения. Поэтому горный удар, а именно обрушение ствола, неминуемо произошло, так как горное давление на такой глубине огромное, и любой ствол, любая выработка на такой глубине обречены на разрушение: неукреплённых подземных пространств недра планеты не терпят».

Текст: Анна Кучумова