Инновации в нефтегазодобывающей отрасли

Роль добычи природных углеводородов в российской экономике трудно переоценить. Ежегодно нефтегазовый комплекс формирует порядка 20% ВВП страны; экспорт нефти, газа и продуктов переработки составляет две трети в общем объеме национального экспорта. В связи с этим данная отрасль национальной экономики, как ни одна другая, нуждается во внедрении инновационных технологий, оборудования, материалов, необходимых для добычи нефти и газа

Необходимость перехода российской нефтегазодобычи на инновационный путь развития продиктована целым рядом объективных факторов. Горно-геологические
и природно-климатические условия разведки и разработки природных углеводородов имеют тенденцию к ухудшению. С разработкой новых месторождений центры переработки и сбыта отодвигаются от мест добычи все дальше. На традиционных территориях добычи происходит увеличение глубины продуктивных пластов;
отмечается усложнение геологического строения месторождений. Складывается ситуация «проедания» запасов, при которой объем добычи нефти и газа превышает восполнение запасов за счет разведки новых и доразведки ранее открытых месторождений.

Сложившаяся ситуация требует включения в процесс нефтедобычи передовых технологий, инновационных моделей спецтехники и оборудования, внедрения новых материалов и компонентов, используемых при добыче. Это невероятно широкая тема, раскрыть которую даже в общих чертах в формате журнальной статьи очень трудно. Поэтому здесь мы ограничимся примерами инновационных продуктов, доступных уже сегодня и применяемых в процессе добычи нефти и газа.

ТЕХНОЛОГИИ

Целый ряд инновационных технологий в добывающей отрасли нацелен на достижение эффективности добычи. Средняя величина нефтеотдачи в разных регионах России составляет 40% и зависит от структуры нефтепластов и методов их разработки. Таким образом, остаточные запасы нередко превышают извлекаемые и увеличить нефтеотдачу можно лишь благодаря внедрению новых технологий и методов добычи, что и осуществляется последовательно. Если в 1985 году объем нефти, добытой с применением новых технологий, составил 70 миллионов тонн в год, то двадцать лет спустя он увеличился вдвое и составлял уже более 140 миллионов тонн. Инновационные методы нефтедобычи — газовые, тепловые, химические, физико-химические и другие — позволяют повысить нефтеотдачу вдвое и более.

Одним из наиболее перспективных в плане интенсификации добычи эксперты считают термогазовый метод, который начал применяться в США и в последние годы все активней используется и в России (Ай-Пимское, Маслиховское, Галяновское, Приобское и другие месторождения). Эта технология основана на закачке воздуха в пласт и его трансформации в эффективные вытесняющие агенты за счет низкотемпературных внутрипластовых окислительных процессов. В результате низкотемпературных окислительных реакций непосредственно в пласте вырабатывается высокоэффективный газовый агент, содержащий азот, углекислый газ и широкую фракцию легких углеводородов. Высокая эффективность термогазового метода достигается за счет реализации полного или частичного смешивающегося вытеснения.

Большей нефтеотдачи позволяют достичь технологии наклонного и горизонтального бурения, а также бурение многоствольных скважин. Начинаясь вертикально, скважина, достигая нефтеносного пласта, меняет направление, что позволяет добраться до пластов, бурение непосредственно над которыми не представляется возможным. При многоствольном бурении одна разветвляющаяся скважина заменяет сразу несколько традиционных, что позволяет обеспечить более эффективный приток нефти из пласта и существенно повысить коэффициент извлечения нефти (КИН). И хотя технологию многоствольного бурения новой назвать нельзя, сама по себе она является областью активного применения инноваций.

Пожалуй, наиболее известной в мире инновационной технологией интенсификации добычи природных углеводородов является метод гидроразрыва пласта (ГРП), достоинствам и недостаткам которого в нашем журнале была посвящена отдельная статья. На этот раз мы просто напомним, что суть этого метода заключается в создании искусственной трещины в продуктивном пласте с помощью закачивания под давлением в скважину вязкой жидкости с гранулообразным материалом — проппантом. Местом приложения инноваций при гидроразрыве пласта является управление углом наклона распространения трещины — так, чтобы она вскрыла все продуктивные слои, но при этом была достаточно пологой.

Новые методы применяются в наши дни и для получения данных о состоянии ствола скважины. Если еще в восьмидесятых годах прошлого века их можно было получить только после окончания бурения, то сегодня широко используется метод передачи данных за счет пульсации бурового раствора в скважине. Такой способ позволяет избежать использования многокилометровых проводов для передачи данных и, что важнее, получать информацию в режиме реального времени, чтобы насколько возможно быстро реагировать на возникающие в процессе бурения проблемы.

По мнению экспертов отрасли, в случае развития благоприятного сценария в отрасли при внедрении новых методов и инновационных технологий извлекаемые запасы нефти в России могут вырасти до четырех миллиардов тонн при годовой дополнительной добыче в сорок-шестьдесят миллионов тонн. По некоторым данным, в нефтяной промышленности по всему миру сегодня действует без малого полторы тысячи проектов, в которых применяются современные методы увеличения нефтеотдачи.

ОБОРУДОВАНИЕ

Эффективность процесса добычи в значительной степени зависит от качества используемой спецтехники и оборудования, поэтому российские разработчики стремятся воплотить свои лучшие разработки в новых моделях машин. Одно из отечественных предприятий, чьи конструкторские разработки ориентированы на инновации, — компания «Иннкор-Маш». Ее инженеры-конструкторы имеют на своем счету целый ряд научно-практических решений как в области буровой техники, так и в транспортной, железнодорожной, упаковочной и многих других производственных отраслях. Предприятие разрабатывает и выпускает как серийное, так и узкоспециальное буровое технологическое оборудование в точном соответствии с требованиями заказчиков.

Одна из моделей техники «Инкор-Маш», которую можно в полной мере назвать новаторской, — высокопроизводительная гидравлическая буровая установка ГБУ-5М «Оса» грузоподъемностью до 10 тонн для разведочного, геофизического и эксплуатационного бурения на глубину до 500 метров, инженерно-строительных изысканий, а также бурения скважин на воду.

По замыслу производителей она представляет собой логическое продолжение отлично зарекомендовавшей себя установки ГБУ-5. Ее основные достоинства — надежность, современный дизайн, а главное, универсальность: с помощью одной ГБУ-5М «Оса» при производстве различных инженерно-геологических и буровых работ можно осуществить шнековое бурение, ударно-канатное и колонковое бурение, в том числе с применением пневмоударного инструмента, а также произвести статическое зондирование грунтов и выполнить ряд других производственных задач.

Инновационные решения, воплотившиеся в конструкции установки, позволили снабдить ее многократным запасом надежности, увеличить скорость и повысить эффективность выполняемых работ. Вместе с тем ГБУ-5М «Оса» проста и удобна в эксплуатации.

У «Осы» полный гидравлический привод подвижного откидного вращателя и грузовой быстроходной лебедки со свободным сбросом грузоподъемностью 3 тнс, причем по желанию заказчика эта характеристика может быть увеличена до 5 тнс. Привод установки в базовой комплектации осуществляется от двигателя транспортной базы через КОМ, но по запросу заказчика может быть реализован от палубного ДВС.

Мачта буровой установки — круглого сечения, с закрытой гранью, с опорными гидродомкратами. Привод перемещения каретки — гидравлический, с одним гидроцилиндром; скорость перемещения каретки вращателя — 0,1—0,5 м/с. Максимальный ход вращателя по выбору заказчика может составлять 2200, 3600 или
5200 миллиметров. Осевое усилие на шпиндель вращателя (вниз/вверх) — 10 000 кгс.

Вращатель бурового инструмента установки — подвижный, одношпиндельный, с гидравлическим приводом с возможностью отвода вращателя и освобождения створа скважины, с двумя механическими и тремя гидравлическими передачами. По заказу возможно также его двухшпиндельное исполнение. Скорость вращения — от 5
до 550 оборотов в минуту.

Максимальный крутящий момент на шпинделе вращателя у ГБУ-5М «Оса» составляет 500 кгм; максимальный геометрический диаметр бурения — 600 миллиметров. Буровая лебедка установки гидроприводная, планетарная, со свободным сбросом; скорость выполнения спуско-подъемных операций составляет от 0,07 до 1,2 метра в секунду.

Установка оборудована быстроподъемным буровым столом с подкладной вилкой. Максимальный диаметр буровых штанг — 168 миллиметров.

В связи с индивидуальными потребностями предприятия-заказчика ГБУ-5М «Оса» может быть дополнительно укомплектована компрессорами ПК-5/25, 4ВУ1-5/9, АК-9/10, КВ-10/10, буровыми насосами НБ-4, НБ-5, а также амортизирующим устройством для гашения ударных нагрузок на вращатель.

В зависимости от условий, в которых будет протекать эксплуатация буровой установки, ГБУ-5М «Оса» может быть смонтирована как на колесное шасси повышенной проходимости ГАЗ-3308, Садко (ГАЗ-66), ЗИЛ-131 (АМУР), КАМАЗ-43114 и -43118, УРАЛ-4320, так и на шасси гусеничных транспортеров МТ-ЛБ, МГШ-521 либо
трелевочных тракторов ТТ-4М, ТЛТ-100.

ДОБАВКИ И РЕАГЕНТЫ

Одним из ведущих российских предприятий, разрабатывающих и производящих инновационные реагенты, позволяющие повысить нефтеотдачу пластов и интенсифицировать добычу нефти, является компания «Татхимпродукт». На своей производственной базе при участии предприятия-партнера ООО «Нефтехимгеопрогресс»» освоила синтез поверхностно-активных веществ (ПАВ), которые изготавливаются на основе российского сырья с применением импортных добавок. Гибкий процесс производства позволяет выпускать большую линейку этой продукции с различными по природе анионами и катионами, в том числе — реагенты «Сульфен-35», «Сульфен-35К», «Сульфен-35Д», термостабилизатор «СД-АПР», смазочная противоприхватная добавка «КСД», универсальный замедлитель кислот «ТХП-1». Рассмотрим подробнее один из реагентов — «Сульфен-35», его свойства и применение в технологиях добычи.

«Сульфен-35» — негорючая жидкость, обращение с которой для человеческого организма безопасно и не требует особых мер предосторожности при хранении и использовании, способная сохранять свои свойства после размораживания. Температура замерзания (потери подвижности) летней формы продукта -50оС; для зимней формы — 300оС. Этот реагент представляет собой композицию высокомолекулярных и низкомолекулярных анионактивных и неионогенных синтетических поверхностно-активных веществ и целевых добавок и применяется для увеличения нефтеотдачи пластов, интенсификации добычи нефти. Закачка 3—5%-го водного раствора реагента в добывающие скважины позволяет увеличить проницаемость пласта, разрушить водо-нефтяные эмульсии и очистить поровое пространство пласта от нефтяной пленки и асфальто-смолистых отложений.

Поверхностная активность в пластовой воде и, по большому счету, эффективность реагента «Сульфен-35» ощутимо превышает аналогичные показатели других используемых в отрасли химреагентов — таких как сульфонол-порошок, различные неонолы, компаунды и так далее.

Высокой эффективностью также характеризуется залповая подача 1—2 – процентного раствора реагента «Сульфен-35» в нагнетательные скважины с целью «доотмыва» пленки нефти в нефтенасыщенном коллекторе; кроме того, добавка реагента увеличивает эффективность МУН при полимерном заводнении.

Использование реагента «Сульфен-35» и других инновационных синтетических ПАВ производства компании «Татхимпродукт» обеспечивает эффективность обработок независимо от состава и рН пластовых вод. В данном случае эффективность процесса сопоставима (а в ряде случаев и превосходит) с обработкой органическим растворителем, однако затраты на химреагент значительно ниже. Предварительная обработка призабойной зоны реагентом «Сульфен-35» позволяет подготовить нефтенасыщенный пласт к последующей кислотной обработке и повысить степень реагирования соляной или плавиковой кислоты по нефтенасыщенным пропласткам.

Отметим, что «Сульфен-35» растворяется в пресной, технической и пластовой воде, он поставляется как концентрат, в бочках, цистернах или евротаре и доступен в двух вариантах — летнем и морозоустойчивом.

Внедрение инноваций — будь то новые технологии, модели спецтехники с улучшенными характеристиками или более эффективные добавки и реагенты — одно из главных направлений развития современной нефтедобывающей отрасли в России. От их внедрения напрямую зависят такие важные показатели, как объем воспроизводства минерально-сырьевой базы, выраженный в уровне поисково-оценочного и разведочного бурения; коэффициент извлечения; доля вовлеченности в разработку трудноизвлекаемых запасов; разработка месторождений в регионах с преимущественно суровыми природно-климатическими условиями и отсутствием развитой инфраструктуры, таких, к примеру, как Восточная Сибирь и Дальний Восток; доля добычи нефти нетрадиционных источников – преимущественно жидких углеводородов (сланцевая нефть, битуминозные песчаники и другие).

При этом приоритетными сферами приложения инноваций в отрасли остается как непосредственно добыча природных углеводородов, так и их разведка. Для повышения эффективности геологоразведочных работ кроме внедрения инновационных методов в равной мере важно увеличение их финансирования государством — особенно в регионах, изученных в меньшей степени, чем другие: таких как шельфы арктических морей, Восточная Сибирь и Дальний Восток.

Внедрение новых технологий и оборудования особенно важны с точки зрения совершенствования методов воздействия на пласты и увеличения нефтеотдачи. Это повысит эффективность разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов как на месторождениях с истощенной ресурсной базой, так и на тех из числа новых, для которых характерно наличие низкопроницаемых коллекторов, резервуаров нефти с аномально низкими температурами и пластовыми давлениями, остаточных запасов нефти обводненных зон, а также запасов в подгазовых зонах, с высокой степенью выработанности и запасов низконапорного газа.

Инновационные методы разведки и добычи могут обеспечить высокоэффективную разработку высоковязких нефтей, разведку и разработку нетрадиционных источников жидких углеводородов, а кроме того, существенно повысить уровень энергосбережения и ощутимо снизить нагрузку на окружающую среду.

Распечатать


Подписка на новости с сайта

Мы сами не любим получать десятки писем с бесполезной информацией и отправлять их в спам, так что обещаем присылать только интересные письма и только по спецтехнике
Ваш email:
email рассылки Конфиденциальность гарантирована
email рассылки
Категории
Нефтегазовая техника

Комментировать

*

*

Похожие

Журнал "Прогресс технологий"