Бурение завтрашнего дня

Существуют два крайних взгляда на неф те газовую отрасль — апокалиптичный и сиюминутный. Сторонники первого считают, что дни ее сочтены, поскольку через пару-тройку десятков лет все природные кладовые будут истощены. Сторонники второго видят лишь некий рог изобилия, дающий богатства его обладателям и свободу: энергию, тепло, свет — его потребителям. В обоих случаях не учитывается важнейший фактор, изменявший судьбы цивилизаций — человеческий разум. Да, природные кладовые не бесконечны, но далеко не все из них открыты, и только сила разума способна решить проблему — как добраться до сокровищ, в них таящихся.

На сегодняшний день наиболее мощная и активная поддержка науки, в том числе в нефтегазовой отрасли, осуществляется в США и, соответственно, в этой стране высший уровень технологического и технического прогресса. Не менее важно, конечно, и то, что в этой стране существует хорошо отлаженная система, позволяющая быстро внедрять в производство достижения ученых.

В механизме работы нефтегазовой отрасли важнейшие звенья — разведка, добыча и транспортировка имеют различные точки приложения и различную эффективность от внедрения высоких технологий. Рассмотрим основные направления исследований в США по одному из ключевых звеньев отрасли — бурению.

Следует обратить внимание, что эти исследования преследуют две основные цели — получить возможность разрабатывать труднодоступные месторождения и снизить стоимость бурения. Очевидно, что такая направленность исследований обусловлена спецификой современного состояния нефтегазовой отрасли США, где, с одной стороны, большая часть собственных месторождений близка к истощению, а с другой — усиливается давление экологического законодательства, заставляющего повышать расходы на природоохранные мероприятия, и, соответственно, искать пути сокращения производственных издержек.

«Глубже» и «аккуратней» — современный девиз американских буровиков становится особенно актуальным в связи с тем, что производители газа здесь пытаются справиться с растущим спросом на это «чистое» топливо. Хотя более 70% природного газа, добываемого в Соединенных Штатах, приходит из скважин глубже 5км. Однако, по оценкам специалистов, на этих глубинах расположены залежи природного газа, оцениваемые в 125 трлн. кубических футов.

Добыча газа из этих сверхглубоких месторождений представляется очень сложной технически и весьма дорогостоящей. Для скважин глубиной более 5км не менее 50% стоимости бурения приходится на 10% их самой нижней глубины. Обычно порода здесь раскаленная, прочная, обладает абразивными свойствами и находится под невероятно высоким давлением. Нередко бывает так, что бур замедляет свое движение до 2–4 футов (около метра) в час, что стоит десятки тысяч долларов в день для наземных буровых установок и миллионы для оффшорных.

Именно поэтому создание экономически эффективных технологий для глубокого бурения считается приоритетом научных исследований в США. Согласно докладу Секретаря по энергетике Национального Совета по нефти США: «…Ожидается, что добыча из глубин более 3 километров возрастет с 35% в 2000 году до 41% в 2010 году. Но важно отметить, что возможности индустрии по такой добыче будут ограничиваться степенью развитости соответствующей инфраструктуры бурения и продолжающимся развитием технологий…» Данный обзор включает лишь некоторые разработки и исследования, частично или полностью финансируемые Правительством США. Следует отметить, что в этой стране прикладная наука активно финансируется и частным бизнесом, многие компании, особенно нефтегазовые, имеют собственные научные подразделения.

Создание новых методов и оборудования для глубокого бурения и каротажа (в условиях высоких температур и давления)

В проекте два основных направления: 1.Конструирование и демонстрация установленного оборудования для бурения колодцев при температуре 175°С. На установленном оборудовании будут продемонстрированы новые технологии электронных схем и каротажа. 2.Конструирование и демонстрация оборудования для работы при 225°С с использованием уникальной системы батарей. Данная технология необходима для использования при глубоком бурении газа, когда существующие технологии неприменимы.

Улучшение компонентного состава буровых инструментов с использованием микроволновой технологии

Данный проект — продолжение предыдущего, в ходе исполнения которого были достигнуты следующие цели: 1.Создана эффективная технология обработки кобальт-цементированного карбида вольфрама с улучшенными характеристиками на основе микроволновых технологий. 2.Новые карбид вольфрамо-алмазные (и им подобные) композиты. 3.Улучшенные конфигурации PDC (поликристаллические алмазные резцы).

Испытания показали, что созданный с использованием новых технологий карбид вольфрама на 30% прочнее создаваемого обычными технологиями и значительно менее хрупкий. Эти свойства позволяют создавать уникальные буровые инструменты.

Основываясь на этих достигнутых результатах, ученые планируют достичь следующих целей: 1.Создание эффективной и высокорентабельной микроволновой технологии обработки композитов кобальт-цементированного карбида вольфрама и алмаза. 2.Создание композитно-разделенной системы из стали и кобальт-цементированного карбида вольфрама в качестве двух фаз. 3.Создание композитов из твердых металлов (WC/Co), алмазов и стали в инкапсулированной системе (готовое буровое долото) с использованием микроволновой технологии.

В итоге выполнения проекта планируется создание опытных образцов, их тестирование и по результатам тестов — модификация продуктов, чтобы добиться оптимальных свойств.

Улучшенная система промывки для микроскважинного колтюбингового бурения

Принципиальной задачей этого проекта является создание промывочной системы, совместимой с колтюбинговой системой для вертикального, горизонтального и мультилатерального бурения скважин малого диаметра и их обустройства. Промывочная система должна смешивать необходимые жидкости, подавать эту смесь в скважину, очищать и накапливать возвращенную жидкость и быть способной выполнять все эти функции в несбалансированных условиях и не оказывать никакого влияния на окружающую среду. Она также должна отвечать установленным требованиям по растворению и использовать стандартные нефтяные промывочные помпы.

Использование лазеров для бурения и обустройства глубоких скважин

Цель проекта — разработка концептуальной конструкции лазерной буровой установки. В случае, если подобная технология для экономически эффективного бурения глубоких скважин будет создана — это произведет революцию в буровой индустрии подобно переходу к роторным буровым установкам столетие назад. Данный проект предназначен для бурения и обустройства скважин при добыче природного газа. Система предусматривает использование некоторых элементов современных технологий, включая системы колтюбинга, подачи жидкости и сбора отходов, тогда как другие элементы принципиально отличаются. Будущие системы бурения газа будут передавать световую энергию лазера, расположенного на поверхности, вниз по пучку оптических волокон, защищенных и стабилизированных колтюбинговым чехлом. Серия линз в скважине будет точно и эффективно фокусировать и направлять лазерный свет на скальную породу в отличие от ее размалывания стальными резцами. Трехлетний цикл исследований ставит своей целью расчет параметров и конструкции, необходимых для создания полевого прототипа.

Улучшенная система колтюбингового бурения с высоким давлением

Целью данного исследования является создание и внедрение колтюбинговой системы высокого давления (10000 psi) с использованием струйной технологии (jet assisted). Задача — обеспечить промышленность системой, позволяющей увеличить норму выработки и сократить стоимость бурения нефтяных и газовых скважин. Это система использует струи высокого давления для нарезки породы, а образующиеся вследствие этого отвалы убираются механически. Как показали лабораторные и полевые испытания, такая технология позволяет существенно увеличить норму выработки во многих типах породы, по сравнению со стандартными методами бурения. В настоящее время не существует внедренных систем с использованием струйной технологии. Предлагаемая система будет способна осуществлять бурение на глубины от 10000 до 15000 футов (3–5км). Специалисты отмечают, что рынок колтюбингового бурения до сих находится в зачаточном состоянии — на территории Северной Америки используется в Канаде и на Аляске, поскольку более выгоден в тех условиях. Более широкое использование этого метода в США ограничивается небольшой выработкой и недостатками моторов. Новая технология позволяет преодолеть обе эти проблемы и пригодна к использованию на всей территории США, кроме этого она является идеальной для бурения мультилатеральных — множественных горизонтальных скважин от одной вертикальной. Сокращение стоимости бурения достигается за счет высокой мобильности буровой установки, повышенной выработки, снижения ущерба окружающей среде и сокращенного периода для выхода на рынок.

Улучшенный сверхвысокоскоростной мотор для бурения

Предполагается сконструировать и испытать сверхвысокоскоростной электромотор, который в соединении с соответствующим буром и прочим оборудованием позволит осуществлять очень быстрое бурение скважин малого диаметра. Это будет компактный, но очень мощный мотор. Принципиальная цель проекта — выяснить техническую возможность использования данного мотора с конфигурацией обратного хода и продемонстрировать работу конструкции при сверхвысоких скоростях. Бурильный мотор должен давать скорость вращения бура до 10 тыс. об./мин. и при этом удовлетворять всем остальным техническим требованиям совместимости с новым буром, который также в настоящее время разрабатывается. Завершение этого проекта обещает существенные выгоды буровикам.

Инновационная технология измерения в процессе бурения при высокой температуре и давлении

Цель проекта — конструирование и подготовка к внедрению аппаратуры и технологии для непрерывного измерения угла наклона, вибраций, кольцевого давления и гамма-излучения, в процессе бурения при высокой температуре и давлении. Технология предназначена для повышения рентабельности бурения глубоких скважин благодаря повышению общей выработки, более точного расположения скважины в неблагоприятной, агрессивной окружающей обстановке. Специальные исследования необходимы для испытания датчиков, электроники и прочего оборудования при температурах в сотни градусов и давлении свыше 20000 psi. Соответственно, проект разделен на три стадии: 1.Изучение возможностей создания такого оборудования и технологии. 2.Создание прототипа. 3.Полевые испытания и подготовка к внедрению.

Конечно, проблемы российской нефтегазовой отрасли сильно отличаются от американских, но все эти технологии не менее актуальны и для нас. Нам также необходимо иметь доступ к глубоким недрам и нам также необходимо, чтобы бурение было экономически выгодным и технически высокоэффективным. Сегодня российские нефтегазовые компании начинают активно поддерживать отечест венных ученых и это обнадеживающая тенденция, но будущее требует большего внимания к науке.

Вентфасадов от ОТ «АРТ» стало больше.

Что происходит на рынке труда?.

Обучение — наша профессия.

Шоу универсальной техники.

ЗАО «СУ-9 Лендорстрой-2»: 10 лет надежной работы.

«КДК» — новое имя на строительном рынке.

Прогрессивные технологии для нового строительства.

Главная Публикации