СПД: Горизонтальные скважины
Компания «Салым Петролеум Девелопмент» (СПД) – совместное предприятие, акционерами которой на паритетных началах являются концерн «Шелл» и ПАО «Газпром нефть». СПД ведет добычу нефти на территории трех месторождений (Западно-Салымское, Верхнесалымское, Ваделыпское) в Западной Сибири. В настоящее время компания ведет разработку месторождений с помощью 4 буровых установок для кустового бурения, 1 мобильную буровую для ЗБС, 17 подъемников КРС и 6 геофизических партий. Компания пробурила 1 100 скважин, суточная добыча нефти составляет около 120 000 барр.
Первоначальный подход к системе разработки основывался на эксплуатации стандартных вертикальных и наклонно-направленных скважин на первоочередных участках месторождений. Показатели эффективности бурения и эксплуатации на уровне мировых лидеров создали превосходную рентабельность капиталовложений (ROI) компании. СПД удалось поддерживать базовые затраты в обстоятельствах, сложившихся после девальвации российского рубля (в 2014 и 2015 гг.), и обеспечить для компании весьма конкурентоспособные значения удельных затрат на разработку (UDC), значительно ниже глобального тренда для проектов по наземному бурению.
Тем не менее, объемы добычи на месторождениях Салымской группы снижались. В условиях, когда все наиболее перспективные объекты уже пробурены, компания могла ориентироваться лишь на районы лицензионного участка со все более низким качеством коллектора (которое характеризует показатель Kh – произведение горизонтальной проницаемости на нефтенасыщенную толщину). Несмотря на сложности, присущие зрелому месторождению, под руководством новой управленческой команды СПД приняла решение взять на себя реализацию сложной задачи по наращиванию добычи. Это решение породило ряд инициатив по перелому тенденции, в том числе внедрение ГРП, в результате чего с 2013 г. удельная продуктивность скважин на единицу нефтенасыщенной толщины выросла на 60%, как видно из графика на рис. 1.
После внедрения ГРП был рассмотрен следующий вариант увеличения объемов добычи – бурение горизонтальных скважин. Горизонтальные скважины могут обеспечить доступ к зонам низких нефтенасыщенных толщин, зонам вблизи ВНК и зонам с низким коэффициентом песчанистости, до тех пор остававшимся нетронутыми.
Горизонтальные скважины имеют большую зону дренирования в коллекторе, тем самым увеличивая добычу в условиях, когда вертикальная нефтенасыщенная толщина слишком мала для вертикальных скважин с точки зрения рентабельности.
Несмотря на то, что в указанных более сложных геологических условиях стоимость горизонтальных скважин была выше, а продолжительность бурения дольше, данные скважины выбирались по тем же экономическим принципам, что и стандартные наклонно-направленные скважины, и для обоснования капиталовложений сравнивались со стандартными высокоэффективными скважинами. Однако потенциал прироста добычи нефти, сила инноваций и мотивация СПД для создания проекта мирового класса для своих акционеров привели к достижению таких показателей, которые по-прежнему в значительной мере превосходят первоначальные ожидания.
Технические инновации и новый дизайн скважин
В 2015 г. СПД создала в Москве отдел технического проектирования скважин, обладающий потенциалом для быстрой разработки новых проектов и и улучшения текущих проектов при взаимодействии с с отделом геологии и конкретных данных от специалистов с месторождения. Перед отделом была поставлена цель по проектированию горизонтальных скважин для зон низких нефтенасыщенных толщин, зон вблизи ВНК и зон низкой песчанистости.
На основе накопленного опыта при бурении более тысячи скважин, отдел приступил к решению данной задачи. Для ускорония процесса и повышения эффективности критичным являлся вопрос использования имеющихся в регионе концепций и подходов к бурению горизонтальных скважин.
Так как первоночальная идея была осуществлять заканчивание с открытым забоем, то для целей первичного вскрытия и уменьшения скин-фактора была разработана новая система неинвазивного бурового раствора с использованием карбоната кальция вместо барита, так как последний образует нерастворимую корку и существенно влияет на последующую добычу.
В последующем по запросу отдела геологии, отдел технического проектирования также разработал трехколонную конструкцию, с заканчиванием перфорированным хвостовиком, в целях получения доступа к осложенным запасам краевых участков и зон низкой песчанистости. Для уменьшения скин-фактора предложено применение активного растворителя элементов глинистой корки, для закачки которого применялась, как система с НТК внутри хвостовика, так и хвостовик с аллюминиевыми заглушками.
Первоначальные результаты
На первом этапе внедрения ГС были получены положительные показатели по добыче и рентабельности, однако продолжительность бурения и капиталовложения на каждую из скважин были по-прежнему высоки. Бурение ГС занимало 20-30 суток, что в два-три раза превышало время, необходимое для бурения стандартной скважины. Капитальные затраты на бурение ГС были на 50% выше, в результате чего UDC в два раза превышала значение для стандартных скважин.
Отделу проектирования было важно улучшить показатели ГС, поскольку любое повышение курса рубля (связанное с ценой на нефть) отрицательно сказалось бы на индексе доходности (PI). Акционеры СПД задали амбициозные КПЭ для капиталовложений, и падение PI горизонтальных скважин могло привести к снижению ниже целевых значений и прекращению дальнейших инвестиций. Девальвация рубля оказала настолько значительный эффект, что факт отсутвия каких-либо капиталовложений в ГС до падения курса рубля почти не принималось во внимание.
Еще одним ключевым мотиватором было сравнение с другими дочерними предприятиями компании «Газпром нефть», которое показало, что удельные затраты на ГС в СПД выше, чем где-либо еще. Это создало основания с точки зрения бизнеса для продолжения работ над дизайном ГС в целях повышения их конкурентоспособности.
Технические инициативы по снижению UDC
Как только анализ геологических данных, показал базовые сведения о потенциале ГС, особенно в нефтенасыщенных толщинах менее 5-7 м, отдел проектирования скважин в московском офисе продолжил работу над инициативами по снижению UDC и дальнейшему повышению привлекательности инвестиций.
1. Операционные улучшения – введение микро-КПЭ
С подрядной организацией, оказывающей услуги в области газового каротажа был обсужден и согласован детальный комплекс микро-КПЭ для отслеживания эффективности бурения по чистому времени. Кроме того, это давало возможность сравнивать буровые установки и подрядные организации. Ниже приведены некоторые из основных КПЭ:
• Скорость проходки в метрах в час (ROP)
• Время свинчивания и спуска КНБК
• Время монтажа и опрессовки противовыбросового оборудования (ПВО) (в том числе время, необходимое на ремонт неисправностей)
• Скорость выполнения спускоподъемных операций и спуска обсадной колонны
Существует поговорка: «Не можешь измерить – не сможешь улучшить». Таким образом, пристальное отслеживание микро-КПЭ было разработано в целях отслеживания и повышения эффективности буровых без необходимости дополнительных инвестиций, за исключением дополнительных услуг ГТИ, оказываемых подрядной организацией (менее чем за 15 долл. США/день).
2. Переход к местному поставщику растворителя глинистой корки и связанные с этим изменения конструкции внутренней части колонны
Первые ГС были пробурены с использованием кислотного растворителя от зарубежного поставщика. Стоимость его была высока, что вынудило СПД реализовать систему «заглушенного хвостовика» в необсаженном стволе в целях уменьшения объема закачки. СПД объединила усилия с местным поставщиком в целях получения прототипа специализированной продукции. Под руководством группы техологов по добыче СПД были проведены испытания, результаты которых приведены в таблице ниже.
Существенная экономия затрат, достигнутая за счет перехода на продукцию местного производства, позволила отделу технического проектирования вернуться к конструкции перфорированного хвостовика без заглушек и избежать необходимого для сбития заглушек СПО. Сокращение операций позволило снизить продолжительность бурения на 36 часов, что равносильно 6% сокращению общей суммы UDC горизонтальной скважины.
3. Использование инженерного программного обеспечения
СПД оптимизировала использование инженерного программного обеспечения за счет дополнительного обучения для персонала на месторождении по моделированию осевых и скручивающих нагрузок на обсадную и бурильную колонну. В вертикальных или наклонно-направленных скважинах мониторинг и калибровка в реальном времени могут не требоваться, однако в ГС это критически важные параметры для понимания состояния ствола скважины и наличия осложнений при спуске.
4. Изменение рецептуры бурового раствора для транспортной секции под эксплуатационную колонну
Наблюдения за показателями эффективности бурения продемонстрировали, что значительное время затрачивалось на шаблонировку ствола перед спуском обсадной колонны за счет слабого ингибирования и увеличения зашламовонности ствола скважины. Используя оборудование по контролю содержания твердых частиц, удалось устранить большую часть частиц глины малой плотности, повысив ингибирование и увеличив подачу химреагента для коагуляции глины. Как результат уменьшилась время на СПО для шаблонировки, что сократило продолжительность бурения в среднем на 12 часов на 1 скважину. Экономия за счет сокращения продолжительности бурения при сравнении со стоимостью улучшенного раствора принесла 6-кратную рентабельность капиталовложений лишь для данной категории.
Коммерческие инициативы по снижению UDC
Вдохновившись успехом технологического прогресса и результатами импортозамещениярастворителя глинистой корки, СПД двинулась по коммерческим рельсам на пути к дальнейшему снижению UDC. Даже несмотря на то, что СПД заняла 1-е место в сравнении среди зарубежных компаний по показателям стоимости на 1 метр проходки и имела договор с зарубежным поставщиком высококачественных услуг по направленному бурению, было принято решение о проведении повторного тендера по данному виду услуг. Обоснованием для этого послужил сопоставительный анализ, проведенный среди дочерних обществ компании “Газпром нефть”, который показал потенциал для улучшений по стоимости. Несмотря на некоторое сопротивление этой инициативе внутри организации, в результате повторного проведения тендера была достигнута коммерческая экономия затрат на каждой скважине. Стоимость направленного бурения упала почти на 30%.
Кроме того, новые договоры были составлены с условием гарантии результатов, а не гарантии услуг. Это новый для СПД подход, который был принят для того, чтобы обеспечить поддержание качества скважин. Назначены два подрядчика одновременно, при этом распределение буровых призвано способствовать поощрению конкуренции между подрядными организациями и использованию большого количества имеющихся буровых. Распределение буровых будет пересматриваться каждые 6 месяцев и перераспределяться в зависимости от показателей работы подрядных организаций.
Коммерческие инициативы обеспечили экономию в размере приблизительно 10% на одну ГС и снижение UDC примерно на 3%.
Результаты – улучшение финансовых показателей горизонтальных скважин
С точки зрения добычи и финансов ГС приносят дополнительную ценность для компании почти по всем направлениям.
Средняя продолжительность бурения скважины сократилась с первоначальных 20-30 суток до показателя в 15 суток, что гораздо ближе к средней продолжительности бурения стандартной скважины. В середине 2017 г. одиночная скважина была пробурена за 13,5 суток со скоростью 2,78 суток на 1 000 м. Средняя скорость проходки стандартных скважин составляет 2,5 суток на 1 000 м, а целевой показатель по скорости для ГС на 2017 г. составляет 4,5 суток на 1 000 м.
Первоначально стоимость ГС значительно превышала стоимость стандартной (в основном за счет затрат, связанных со временем), однако тренд на рис. 6 показывает, что стоимость указанных скважин снизилась на 35% т и теперь превышает стоимость стандартных скважин на 40%.
Параллельно с этим UDC ГС удалось уменьшить на 20%. Более жесткие условия коллектора и более сложное расположение скважин привели к постепенному снижению первоначальных темпов, поэтому снижение затрат не отразилось на все 100% в уменьшении UDC.
Сравнение эффективности горизонтальных и стандартных скважин
В свете продемонстрированных улучшений, важно понять эффективность ГС на фоне стандартных скважин. Было проведено сравнение показателей по 46 фактически освоенным ГС с 39 стандартными скважинами, пробуренными в то же время на тех же участках месторождений. Сравнение осложняется тем, что геологические условия отличаются даже в пределах одного и того же участка, а стандартные скважины преимущественно нацелены на большую толщину продуктивного пласта. Это обусловлено тем, что в пласте с большей толщиной встречается большее число барьеров для вертикального притока, что отрицательно влияет не только на продуктивность ГС, но и на коэффициент извлечения нефти в результате наличия недренированных объемов. Для адекватного сопоставления ГС и стандартных скважин в сходных геологических условиях, была добавлена третья категория, «Стандартные скважины со сходными нефтенасыщенными толщинами (ННТ)» (18 скважин), путем исключения 21 стандартной скважины с большой мощностью продуктивного пласта. Данная категория использовалась в качестве исходной точки для сравнения показателей.
Основные выводы из сравнения (Рис. 8):
• ГС обеспечивают более высокую продуктивность, которая более чем вдвое превосходит показатели стандартных скважин со сходными ННТ
• Поскольку стоимость ГС всего на 40% выше стоимости стандартных, ГС с высокими темпами добычи окупаются на 40% раньше стандартных со сходными ННТ и даже на 20% раньше, чем все стандартные скважины с толщиной продуктивного пласта на 75% больше
• ГС обеспечивают большие извлекаемые запасы на 1 скважину (примерно на 50% выше стандартных скважин со сходными ННТ и на 20% выше всех стандартных скважин с толщиной продуктивного пласта и, соответственно, плотностью геологических запасов, на 75% больше) – за счет большей площади дренирования
• В результате этого значения NPV, PI и UDC у ГС выше, чем у стандартных скважин со сходными ННТ. NPV ГС является наивысшим по всем категориям за счет наилучшей продуктивности и извлекаемых запасов на скважину
Заключение
Для СПД было важно показать, что несмотря на более высокую стоимость, горизонтальные скважины являются приоритетным инструментом для разработки участков с низкими ННТ и удаленных зон. ГС обеспечивают большие извлекаемые запасы и NPV на скважину – благодаря большей площади зоны дренирования.
После того, как на протяжении 10 лет были реализованы инвестиции мирового класса в области стандартных скважин, СПД за пару лет удалось создать еще инструмент инвестиций мирового класса для нового типа скважин, который станет преобладать по мере ухудшения свойств доступных резервуаров.
Следующей задачей для СПД станет поддержание достигнутой на сегодняшний день доходности в процессе доступа к коллекторам во все более сложных условиях (все меньшее значение Kh). В указанных условиях отделу геологии и отделу технического проектирования скважин необходимо вести совместную работу по поддержанию низких значений UDC за счет постоянного снижения издержек при помощи удешевления дизайна скважин, удлинения горизонтальных участков для повышения дренирования или искусственного повышения Kh с применением технологии многоступенчатого ГРП.
Выражение признательности
Авторы хотели бы поблагодарить руководство компании СПД за поддержку публикации настоящей статьи. Отдельно хочется поблагодарить Алексея Говзича, генерального директора СПД, Якова Волокитина, начальника управления геологии и разработки месторождений, и Инну Эдельман, руководителя отдела геологоразведочных работ и планирования разработки.
Авторы хотели бы также отметить достижения команды на месторождении в ходе успешной реализации. Команда на месторождении базируется в Салыме и включает в себя высококлассных профессионалов в области бурения и геологии, которых возглавляют Виталий Митрошкин и Андрей Кобылкин (геология), Янс Бруммельман и Шон МакГерк (бурение). Без их навыков и способностей СПД не удалось бы достичь столь высоких результатов в области горизонтальных скважин.
Андрей Фролов: инженер по разработке, СПД
Антуан Д’Аморе: руководитель отдела проектирования скважин, СПД
