ТНК-ВР совместно с бразильским партнером, компанией HRT, ведет поисково-разведочное бурение в бассейне Солимойнс. На поверхности земли уникальные условия экваториальных дождевых лесов требуют столь же уникальных логистических решений. А специфика литологии под землей заставляет специалистов ТНК-ВР обратиться к опыту бурения в Оренбурге и Восточной Сибири.
Все дальше, все глубже, все более сложные условия – это сегодняшний день бурения, особенно разведочного. В этом отношении проект Солимойнс в Бразилии можно назвать типичным примером современного проекта разведочного бурения. 21 лицензионный блок на территории размером 250 х 350 км в самом сердце амазонского дождевого леса. Площадь лицензионных участков – примерно полтора Увата, больше всей территории Швейцарии. Только, в отличие от Швейцарии, на этой площади – полное отсутствие дорог. Все транспортное сообщение осуществляется только вертолетом или реками, уровень воды в которых в сухой сезон на несколько метров ниже, чем в сезон дождей. Проект Солимойнс, который ТНК-ВР осуществляет совместно с бразильской HRT, предусматривает региональные геологоразведочные работы и бурение как минимум одной поисковой скважины в каждом лицензионном блоке. На данный момент поисковые скважины уже пробурены на восьми блоках, бурение еще одной скважины завершено и ведутся исследования, в планах – бурение на оставшихся 12 блоках.
Организация снабжения и комплектации
Каждая разведочная скважина – это несколько тысяч тонн различных грузов, которые нужно доставить на площадку. Водный путь для грузовой баржи от Манауса – главного города штата Амазонас и операционной базы – занимает несколько недель. В сухой сезон многие реки и озера мелеют и становятся непригодными для судоходства. С плавучей базы на буровую площадку грузы можно доставить только вертолетом – на много километров от берега залитый водой экваториальный лес с деревьями высотой до 60 м.
Такие условия требуют уникальных логистических решений. Одно такое HRT нашла – прямо на реках, притоках Амазонки, создаются плавучие базы, оборудованные вертолетными площадками. По сути это целый терминал по перевалке грузов и дозаправке вертолетов с запасом топлива, жилым модулем для размещения персонала, офисом координатора логистики, подъемными кранами, плавучими складами. Из-за разбросанности разведочных скважин по огромной территории каждая буровая требует создания подобной базы снабжения, чтобы хранить материалы для бурения, да и сам буровой станок во время переезда на новые точки. Организацией снабжения на месторождении занимается Северо-Западная Компания Снабжения и Комплектации (ООО "СЗКСК"), которая занимает лидирующие позиции на российском рынке с 2004 года. Территория буровых площадок ограничена, чтобы минимизировать вырубку леса, да и перемещение грузов вертолетом – мероприятие весьма недешевое. Поэтому доставка материалов осуществляется по мере возникновения в них потребности.
Команда проекта разработала комплекс мероприятий, позволяющих снизить эффект непредвиденных затрат, связанный с мобилизацией дополнительных материалов на кустовую площадку. В частности, переход на использование высокотиксотропных буровых растворов с добавлением оксидов поливалентных металлов при бурении в интервале потенциальных поглощений можно рассматривать как пилотный технологический проект, целью которого является снижение поглощения, а значит, экономия на доставке материалов для бурового раствора. После технико-экономической оценки это решение может быть тиражировано и на российских месторождениях ТНК-ВР, особенно на проектах разведочного бурения с ограниченными возможностями логистического доступа.
Сложная литология
В качестве основных сложностей непосредственно бурения на проекте Солимойнс следует отметить низкую изученность разреза, высокие геологические неопределенности по залеганию пород во вскрываемом разрезе, а также его литологию. В разрезе имеются несколько слоев очень твердых (прочность на одноосное сжатие составляет более 300 Мпа (UCS 50k psi)) вулканических пород – диабазов толщиной до 300 и более метров. Между диабазами залегают переслаивающиеся породы самого различного состава и свойств – соли, ангидриты, известняки, песчаники, аргиллиты. Часто породы являются сильно окремнелыми и по твердости не уступают диабазу, но имеют большую абразивность.
Современные технологии и инструменты позволяют эффективно разрушать любые типы пород, но когда в разрезе крепкие и упругие породы чередуются с мягкими и пластичными ангидритами, предназначенное для бурения крепких пород шарошечное долото просто вязнет в пластичной массе ангидрита и не может его эффективно разрушать. Дизайн долот в этой ситуации становится одним из ключевых аспектов повышения эффективности бурения.
Однако сам по себе дизайн долот проблем не решает. Основная сложность бурения в крепких и упругих породах – возникновение вибрации. В частности, при бурении вертикальных скважин возникает осевая вибрация, приводящая к повреждению породоразрушающего инструмента и способствующая накоплению усталостных напряжений в бурильной колонне. Размывы ствола в интервалах солей, наработка «ступенек» при переходе от мягких пород к твердым способствуют возникновению продольных колебаний – «бокового биения» инструмента в стволе скважины.
Продольные и поперечные колебания ведут к неравномерной нагрузке на долото, что, в свою очередь, приводит к возникновению неравномерного момента на долоте и, соответственно, крутильным колебаниям бурильной колонны. Этот эффект особенно усиливается в вязких и пластичных породах, таких как ангидриты.
Таким образом, особенности проходимого разреза способствуют проявлению всех видов вибрации. Воздействие вибрации отрицательно сказывается на сроке службы долот и элементов бурильной колонны. В особо сложных условиях оказываются утяжеленные бурильные трубы, находящиеся вблизи нейтральной точки и постоянно испытывающие переменные нагрузки растяжения-сжатия при вибрации. Другая критическая зона – элементы компоновки, находящиеся напротив интервалов размыва солей. В кавернах бурильная колонна теряет боковую опору, и возникающие при поперечных колебаниях нагрузки приводят к слому элементов компоновки.
Поэтому необходимо комплексное инженерное решение, включающее разработку дизайна долот и компоновки бурильной колонны, выполнение динамических расчетов продольных, поперечных и крутильных колебаний бурильной колонны. Самое важное, что инженерные расчеты должны применяться для управления динамикой бурильной колонны в режиме реального времени, то есть математическая модель должна использоваться непосредственно в процессе бурения для изменения его параметров с целью не допустить возникновения резонансных гармонических колебаний. При таком подходе речь уже не может идти лишь о поставке долот, необходим комплексный сервис – а значит, инженерный персонал, обладающий соответствующими опытом, знаниями и инструментами.
Долотный сервис
Следует отметить, что в свое время специалисты ТНК-ВР перешли от покупок долот к долотному сервису. Это решение позволило в несколько раз сократить затраты времени на строительство скважин в таких непростых регионах как Оренбуржье и Восточная Сибирь, где проблемы бурения также во многом определяются наличием твердых и перемежающихся пород и во многом схожи с проблемами бурения проекта Солимойнс. Опыт ТНК-ВР показывает, что введение четкого критерия эффективности долотного сервиса, выраженного через сравнение интегральных затрат на метр проходки, позволяет определять наиболее рациональные технологические решения и создать реальную конкуренцию среди сервисных подрядчиков.
Проект Солимойнс в этом отношении находится в самом начале пути. В регионе недостаточно развит рынок сервисных услуг – в силу, прежде всего, очень малого объема разведочного и эксплуатационного бурения.
Но поскольку долотный сервис является наименее зависимым от логистики, развитие этого направления, по опыту ТНК-ВР, может дать существенный рост показателей бурения. В свою очередь, отработка технологии бурения твердых и перемежающихся пород сервисными подрядчиками в сложных условиях бассейна Солимойнс позволила бы в будущем использовать созданные технологические решения на других месторождениях ТНК-ВР.
