Многозонный гидравлический разрыв пласта: что нужно технологии для развития в России?
В этом году российская нефтедобыча отмечает небольшой, но значимый юбилей —
20 лет применения технологии многозонного гидравлического разрыва пласта (МГРП) в России. Однако в силу известных причин нынешняя круглая дата — это не тот случай, когда можно спокойно подводить итоги и хвалить друг друга за достижения. Сейчас перед отраслью стоит насущная задача — работать и развивать технологию в условиях санкций. Её решение искали участники «Всероссийского саммита по гидроразрыву пласта: вызовы и перспективы», который организовала команда TNF.
«Создан для условий Западной Сибири»
Ещё в начале века было ясно, что доля ТРИЗ в структуре российских запасов будет только расти. В середине 2000-х в России началось активное строительство горизонтальных скважин, однако сами по себе они не могли стать панацеей. Именно в этот период был совершён ещё один скачок в развитии технологии ГРП.
«Многозонный гидроразрыв пласта (далее — МГРП) предназначен для повышения эффективности бурения горизонтальных скважин и заключается в создании нескольких зон трещиноватости вдоль горизонтального ствола. При этом достигается не только повышение производительности скважины (по аналогии с обычным гидроразрывом), но и увеличение дренируемого объёма, т. к. вертикально ориентированные трещины создают гидродинамическую связь с невскрытым горизонтальным стволом пропластками.
Тем самым минимизируется один из главных недостатков горизонтальной скважины, а именно низкий охват по разрезу расчленённого пласта», — писал в своей статье «Анализ эффективности и уточнение геолого-физических условий эффективного применения многозонного гидроразрыва пласта» научный сотрудник АУ «НАЦ РН им. В. И. Шпильмана» Тимофей Печёрин.
При изучении методов повышения нефтеотдачи может сложиться впечатление, что многозонный ГРП специально разработан для условий Западной Сибири. Например, месторождения ХМАО характеризируются высокой расчленённостью, низкой начальной нефтенасыщенностью и проницаемостью и прерывистым строением. Всё это является показаниями для применения многозонного гидроразрыва пласта, отмечает Тимофей Печёрин.
«Бурение горизонтальных скважин в сочетании с многозонными гидроразрывами пластов (ГРП) считается в настоящее время наиболее перспективным для эффективного извлечения запасов из низкопроницаемых расчленённых пластов. Многозонный ГРП (МГРП) позволяет в одной пробурённой горизонтальной скважине провести несколько полноценных ГРП, за счёт чего обеспечивается максимальный охват выработкой ранее не дренируемых зон, происходит интенсификация притока жидкости», — в свою очередь, пишут научные сотрудники Уфимского государственного нефтяного технического университета Эдуард Бархатов и Наталья Яркеева.
Так что, внедряя у себя ГРП, нефтегазовые компании держали в уме трудноизвлекаемые и нетрадиционные запасы.
«Прицел был понятен. Все мы смотрим на Бажен, низкопроницаемые коллекторы, вроде Тюменской свиты. Понятно, что там нужно создавать большую зону дренирования. Не везде нам нужно наращивать длину трещин, например, на Самотлоре нужно увеличивать количество обрабатываемых зон.
Грубо говоря, если трещина по каким-то причинам растёт вверх или вниз в газо- или водонасыщенные интервалы, то эквивалентом одной большой трещины будет множество маленьких вдоль ствола скважины», — отметил в своём выступлении на саммите эксперт по интенсификации добычи ООО «БурСервис» Владимир Астафьев.
И все эти задачи можно решить с помощью множественного ГРП.
МГРП в России: история вопроса Неудивительно, что эта технология получила повсеместное признание и была внедрена практически во всех компаниях и на многих месторождениях. Тем не менее её путь к успеху был не так прост, как может показаться со стороны.
«Первая скважина с МГРП была построена в 2003 году, и сразу стало понятно, что эта технология перспективная, но и достаточно сложная, отличающаяся от того, к чему мы привыкли. Фактически первые многозонные ГРП представляли собой ряд однозонных. Прошло ещё 5 лет, прежде чем внедрили первую систему с переключаемыми портами, которые можно было открывать и закрывать.
Также там применили достаточно интересный метод определения развития трещины с помощью наклономеров. Но в 2008 году случился кризис, и эта скважина, несмотря на её хорошие результаты, так и оставалась единственной до 2010 года, когда сначала «ЛУКОЙЛ», а следом за ним и «Газпром нефть» осуществили многозонные ГРП с шаровыми одноразовыми компоновками с набухаемыми пакерами.
В 2010 году обработали 4 зоны, а в 2011 году — уже примерно 260. Настолько высокой оказалась эффективность таких обработок, эффект был потрясающим», — вспоминает Владимир Астафьев.
Но и после того, как МГРП «ушёл в массы», проблемы продолжали возникать. Например, было неясно, как оценивать эффективность технологии: формулы, разработанные для вертикальных скважин, здесь не работали.
«При строительстве горизонтальных скважин было много вопросов: куда идут азимуты, на какие расстояния разносить порты, какие бурить скважины, у- или джи-образные. Сейчас, когда их решили, они вызывают скорее усмешку», — вспоминает Владимир Астафьев.
Ещё один вопрос касался моделирования. Если до этого процессы анализировались в одномерной плоскости, то после распространения горизонтального бурения стало ясно, что нужно переходить в трёхмерную область. Это было необходимо, чтобы точнее проектировать геометрию трещин, изменение их направления. Компании пробовали несколько вариантов аналитических моделей, сейчас большей популярностью пользуются трёхмерные симуляторы. Собственные разработки здесь имеют российские компании «Роснефть» и «Газпром нефть».
Так что, хотя, нельзя говорить, что на все вопросы получены ответы, но в целом эта технология уже хорошо отлажена на российских месторождениях. При этом в последние 10 лет она постепенно совершенствовалась и адаптировалась к местным условиям. Так, в 2013 году в Волго-Уральском стали использовать загущённую кислоту и кислоту с пропантом. Тогда же на Тюменской свите были испытаны высокоскоростные и гибридные МГРП, а годом ранее в Самотлоре применили гидроразрыв пласта с разрывными муфтами, перечисляет проекты эксперт ООО «БурСервис».
«Результат везде разный, главное, понятно, в какую сторону надо двигаться. Где-то в сторону улучшения оборудования, где-то в сторону удешевления обработки, но в принципе эти технологии испытали, опыт есть. И я думаю, компании сейчас работают над ним», — заключил Владимир Астафьев.
Судьба российских технологий зависит от финансирования
Впрочем, здесь пора «убавить градус оптимизма» и вспомнить, что до этого момента речь шла исключительно о зарубежных технологиях. Сначала они появлялись в западных странах, в первую очередь в США, и только через несколько лет приходили в Россию. Мало того, что
в рамках этой модели российские буровики обречены на вечное отставание, как в знаменитом парадоксе с Ахиллесом и черепахой, так теперь доступ к иностранным разработкам если не невозможен, то сильно затруднен. Где же отечественные разработки? С тем, что российская ГРП-отрасль накапливает отсталость, согласились и эксперты — участники саммита.
«С 2008 года ушли не так далеко: используем те же шары, муфты, чего-то нового не появилось. Это большой вызов, так как у себя в «Газпром нефти» мы видим, что ресурсная база ухудшается, проницаемость становится ниже», — констатировал директор программ по развитию технологий гидроразрыва пласта ПАО «Газпром нефть» Ильдар Файзулин.
«Прогресс, на мой взгляд, застопорился, сейчас идёт совершенствование каких-то технических нюансов, и многие компании практически перестали думать о технологических решениях», — в свою очередь, отметил Владимир Астафьев.
Казалось бы, санкции — самое время для того, чтобы на основе имеющихся западных решений создать свой продукт с учётом российских реалий. Думается, что этим вопросом задавались не только участники саммита ГРП. Ответ на него прост: будут деньги — будут и собственные технологии.
«Многозонные технологии были известны давно и использовались на платформах, но были очень дорогими. В США рывок случился, когда они договорились об изменении налоговой базы. После этого моментально пошли инвестиции в разработку технологий. Чтобы разрабатывать что-то новое, нужны деньги.
А для этого необходим интерес инвестора, чтобы он видел в этом свою выгоду. Если этого нет, можно что-то заимствовать, «допиливать», но сложно что-то делать с нуля. Сейчас средства не выделяют. Возможно, это связано с текущей ситуацией в добыче нефти», — считает Владимир Астафьев.
Однако пока рассчитывать, что на отрасль прольётся «золотой дождь», не приходится. Об этом достаточно недвусмысленно говорили на саммите представители крупных компаний.
«Мы пришли к тому, что нужно развивать новые методы. Но как бы ни хотелось использовать новые дорогие технологии, в России сейчас нужно удешевление. Нужны дешёвые, но «энергичные» методы воздействия на коллектор — таков запрос отрасли», — отметил Ильдар Файзулин.
Импортозамещение: есть на что переходить?
Впрочем, рассуждая о последствиях санкций, нужно иметь в виду не только сами технологии, но и оборудование и материалы для ГРП.
По первому пункту ситуация медленно, но, будем надеяться, верно меняется в лучшую сторону. Технологии ГРП вошли в число приоритетов, которые определил Минпромторг в рамках программы импортозамещения нефтегазового оборудования.
Осенью прошлого года на площадке Промышленно-энергетического форума TNF 2022 компании «Газпром нефть» и «МеКаМинефть» подписали соглашение об испытаниях первого российского флота ГРП. Речь идёт о разработке корпорации МИТ (входит в «Роскосмос»).
«В состав комплекса входят гидратационная установка, установка подогрева жидкости, насосная установка, смесительная установка, машина перевозки ёмкостей, машина манифольдов, машина подачи сыпучих материалов, машина химдобавок и машина управления», — читаем в пресс-релизе компании «МеКаМинефть».
Запланировано, что испытания пройдут в этом году, и думается, что их результатов ждут не только в «Газпром нефти».
Своеобразная ситуация сложилась и на рынке материалов для проведения гидроразрыва пласта. Речь идёт, прежде всего, о жидкости ГРП, которая, хоть и занимает скромное место с точки зрения затрат, абсолютна незаменима в технологическом процессе.
«Жидкости ГРП могут быть на разных основах, их выбор определяется выбором гелеобразователя. Если говорить об условной классификации, то это природные полимеры, часть из которых используется до сих пор, модифицированные природные биополимеры, часть из которых невозможно использовать в РФ из-за их физико-химических параметров, и синтетические — это нашумевший в последнее время полиакриламид и ПАВы.
На сегодня основным гелеобразователем в РФ является гуар, и есть полимеры, которые используются не так массово», — отметила начальник отдела разработок и технологического сопровождения ООО «Ника-Петротэк» Екатерина Ганенкова.
Несмотря на то, что основный импортёр гуара, Индия, не входит в число недружественных стран, в прошлом году возникли проблемы с поставками. Главная причина — логистический кризис.
«С 2019 года мы констатируем жесточайший кризис наличия контейнеров. Химики и разработчики вынуждены думать не о том, какой полимер использовать, а разбираться, почему производители
и логисты выдают абсолютно неадекватные цены, которые не вписываются
в контрактные обязательства с недропользователями.
Логистическая накрутка доходила до 300% от стоимости продукта, тогда как обычно составляла не более 40%. На железной дороге тоже есть проблемы. Раньше жидкие компоненты возили в основном цистернами, сейчас переходят на танк-контейнеры.
Но их не хватает и решения здесь не видится. В определённый момент было проще выбросить гуар
в море, нежели везти до места назначения. При этом аналитики прогнозируют ещё один логистический кризис в 2024-2025 гг.», — сетует г-жа Ганенкова.
Понятно, что в этих условиях цена на гуар сильно выросла. Однако нужно отметить, что это не первый случай, когда цена на этот материал резко подскакивает вверх. Подобную ситуацию рынок уже проходил в 2012 году, тогда же российские компании задумались
об импортозамещении.
Первый путь — попытаться выращивать гуар на территории РФ или сопредельных государств. Подобные эксперименты проводили сразу несколько компаний, были затрачены солидные деньги. Однако, как говорится, «против природы не попрёшь», капризное растение не прижилось на российской земле.
«В 2012 году посадили гуар в Казахстане, но итоговый продукт имел вязкость в два раза ниже общепринятой. Формирование молекулы необходимой длины и массы не произошло из-за погодных условий: много тепла, мало влаги. В 2020 году был выращен гуар в Крыму. Он до сих пор не переработан и лежит в виде семян. Мы ежегодно проверяем, готовы они к использованию. Пока они не портятся, но и не дозревают», — рассказала Екатерина Ганенкова.
Раз гуар не получилось вырастить самостоятельно, логично обратиться к аналогам. А они есть — речь идёт о синтетических полимерах. Соответствующие исследования начались ещё в 2012 году. Однако новые технологии оказались слишком дорогими: даже учитывая пиковую цену на гуар, они стоили в 2-3 раза дороже. Но сейчас, спустя более чем 10 лет, ситуация изменилась в лучшую сторону.
«По стоимости сейчас жидкость на основе полиакриламида и жидкость на основе гуара сопоставимы. Рано или поздно компании-операторы начнут использовать искусственный интеллект и сделают сетку, на каких месторождениях выгодно закачивать гуар, а где полиакриламид. Я придерживаюсь той точки зрения, что основной гуаровый продукт ещё долго не уйдёт из обихода.
При этом полиакриламид — это тренд, но его завозят из-за рубежа, пока никто не занимается этим полимером в России. Когда его начнут производить в нашей стране, цена может пойти вниз. На сегодняшний день монополист по полиакриламиду в мире — это Китай», — прокомментировала ситуацию на рынке представитель «Ника-Петротэк».
Резюмируем: пока даже заядлый оптимист не сможет сказать, что российская ГРП-отрасль шагает в авангарде прогресса. С другой стороны, всё не так плохо: процесс импортозамещения оборудования идёт, реагенты хоть и подорожали, но всё ещё доступны.
Если говорить, о технологиях, то ещё до санкций компании апробировали ряд новых разработок, так что определённый опыт у российских буровиков есть. Ключевой вопрос, как всегда, в финансировании. От этого зависит, по какой траектории будет развиваться отрасль: создавать свои уникальные продукты или пытаться проехать «на старом багаже».
Текст: Андрей Халбашкеев
