Снижение экологической нагрузки и оптимизация затрат проекта за счет использования высокоэффективной системы РВО

Месторождение расположено в Пуровском районе Ямало-Ненецкого автономного округа и на сегодняшний день относится к самым «разбуренным» в портфеле Заказчика. С целью поддержания добычи углеводородов и вовлечения дополнительных запасов на месторождении из года в год скважины становятся более сложными, так как происходит увеличение протяженности скважин и их горизонтальных участков (рис. 1), увеличивается количество стадий гидроразрывов пласта (ГРП).

Динамика увеличения индекса DDI (индекс сложности наклонно-направленного бурения) с течением времени и возможности применения технологий показывает (рис. 2), что профили скважин становятся сложнее с точки зрения технологических процессов, в первую очередь, оказывая негативное влияние на увеличение механических нагрузок — крутящего момента/веса при бурении и потерю устойчивости бурильной и транспортной колонны как при бурении, так и при спуске обсадной колонны-хвостовика.

На сегодняшний день средняя протяженность скважины по стволу составляет 6000-6200 м, длина горизонтальных участков — более 2000 м, хвостовик оборудован системой многостадийного ГРП, суммарное количество муфт ГРП и изолирующих элементов в компоновке хвостовика с 2016 г. увеличилось с 10 до 40 шт. Такие технологические решения предъявляют высокие эксплуатационные требования к буровому раствору, в первую очередь, связанные с обеспечением необходимых коэффициентов трения и стабильности ствола скважины.

В отрасли бытует мнение, что РУО (буровые растворы на углеводородной основе), наряду с другими преимуществами, может обеспечить более низкие коэффициенты трения в сравнении с РВО (буровые растворы на водной основе), однако, кроме доказанных преимуществ, есть ряд существенных недостатков, среди которых высокая стоимость таких систем и необходимость в дополнительных затратах на переоборудование буровой установки, подготовку буровых отходов к утилизации после использования РУО и экологические риски.

Традиционно с 2016 г. на месторождении для вскрытия продуктивного пласта использовалась стандартная KCl-биополимерная система бурового раствора, но после технологического усложнения с 2021 г. в проектную документацию внесены изменения, предполагавшие использование РУО в секции горизонтального участка. В 2024 г. поставлена амбициозная задача — модифицировать состав текущей KCl-биополимерной системы бурового раствора для обеспечения коэффициентов трения, сопоставимых с РУО, кроме того, отходы бурения после использования такого раствора должны соответствовать IV классу опасности по степени воздействия на окружающую среду для возможности утилизации в условиях месторождения, получение грунта для отсыпки кустовых площадок и дорог.

Основная цель данной оптимизации — поддержание/увеличение рентабельности проекта за счет снижения стоимости материалов для приготовления буровых растворов, а также расходов на утилизацию шлама без потери качества строительства скважин.

После проведения всех необходимых лабораторных тестирований в состав бурового раствора внесены следующие изменения:

• Из состава бурового раствора исключена смазочная добавка на основе минеральных масел, в состав раствора включены высокоэффективные смазочные добавки на основе эфиров жирных кислот.
• Для повышения термостабильности бурового раствора в состав раствора включен реагент «BURMUL D».
• Дополнительно в состав раствора включен материал «BURBUF».

Использование данного материала позволяет поддерживать pH бурового раствора на безопасном уровне и предотвратить биодеструкцию во время длительных простоев.

В табл. 1 указана рецептура бурового раствора до и после оптимизации. Решение о снижении углеводородной составляющей в пользу смазочных добавок на основе эфиров жирных кислот принято в связи с опасениями экологической службы компании заказчика.

После лабораторных исследований команда интегрированного сервиса ООО «БурСервис» совместно с заказчиком провела комплексный анализ пробуренных скважин на месторождении на предмет оценки технической и технологической возможности бурения с дальнейшей выработкой решений для снижения рисков, далее принято решение о проведении ОПР — бурение горизонтального участка на модифицированном буровом растворе KCl (РВО). И как результат, в начале 2024 г. проведено успешное бурение скважины и спуск обсадной колонны хвостовика с применением раствора РВО:

• Глубина скважины по стволу — 6015 м;
• Длина горизонтального участка — 2180 м;
• Отход от вертикали — 4131,4 м;
• DDI — 6,83;
• Коэффициенты трения при бурении ≤ 0,15;
• Коэффициенты трения при спуске хвостовика ≤ 0,25 (в составе обсадной колонны 41 элемент технологической оснастки для ГРП).

Полученные фактические коэффициенты трения сопоставимы с РУО (рис. 4 и рис. 5), фактически пробурена самая протяженная скважина с рекордной длиной горизонтального ствола при применении бурового раствора на водной основе.

В результате успешного использования высокоэффективной системы РВО заказчиком принято решение о тиражировании данной технологии на последующих скважинах. Внедрение данных изменений привело к снижению стоимости сервисных услуг по сопровождению буровых растворов, а также услуг, связанных с обращением буровых отходов более чем на 25 % (рис. 7) за счет:

• Снижения стоимости материалов для приготовления бурового раствора в секции хвостовик — за счет отказа от дорогостоящего РУО.
• Уменьшены затраты, связанные с предоставлением сервисных услуг по сопровождению буровых растворов.
• При использовании РВО в секции хвостовик появилась возможность перевода (сохранения) данного раствора для использования при бурении секции эксплуатационной колонны. В результате данного изменения получена не только экономия, но и повышено качество фильтрационных и антифрикционных свойств бурового раствора в секции эксплуатационной колонны.
• Достигнута экономия за счет отказа от услуг, связанных с использованием мобильной установки осушки шлама (УМОШ).
• Согласно проведенной экологической экспертизе, буровой шлам после использования высокоэффективной системы РВО относится к IV классу опасности по степени негативного воздействия на окружающую среду и может утилизироваться методом солидификации в условиях промысла — полученный продукт используется для отсылки кустовых площадок или дорог.
• Шлам после использования РУО требует вывоза с месторождения на специализированные полигоны и методов утилизации с использованием термообработки, что ведет к дополнительным затратам.

В 2025 г. на месторождении успешно закончены строительством более 10 скважин с применением бурового раствора KCl-биополимерный-модифицированный (длина самого протяженного горизонтального участка составляет 2351 м, максимальная глубина скважины по стволу 6237 м). Необходимо отметить, что переход на РВО не оказал отрицательного влияния на технико-экономические показатели бурения, связанные со средней механической скоростью, очисткой ствола скважины, временем, затраченным на СПО и т.д.

Помимо полученной экономической эффективности от использования РВО, в процессе бурения интервала продуктивного пласта снижены риски поглощения бурового раствора, так как плотность и реология РВО в значительно меньшей мере зависит от изменения давления и температуры, коэффициенты трения при использовании данного типа раствора сопоставимы с РУО.

Полученный положительный опыт дал стимул к пересмотру текущих технологических решений на других месторождениях компании для улучшения рентабельности проектов.

Компания ООО «БурСервис» постоянно работает над улучшением технологических услуг для предложения более качественного сервиса и оптимизации затрат Заказчика.

Авторы выражают благодарность представителям Заказчика за совместную работу, поддержку и предоставленную возможность опубликовать результаты совместно проведенной работы.