Петербургский «командный пункт» помогает строить скважины от Ямала до Сахалина
Вообразите картину: пилот гоночного болида мчится по трассе, прислушиваясь к командам своего штурмана, который не сидит рядом с ним, наблюдая за дорогой, а находится где-то далеко. Что, трудно такое представить? Между тем в бурении сегодня происходит нечто подобное: буровая вышка стоит, скажем, на Сахалине, а буровики работают при содействии «белых воротничков», сидящих за тысячи верст в Петербурге. Центр управления бурением (ЦУБ) помогает таким образом строить скважины во многих регионах России. Конечно, не все, а самые каверзные в геологическом и технологическом отношении. Но год от года их становится больше, и доля добытой с их помощью нефти во всем мире растет.
ФОТО Владимира СМИРНОВА/ТАСС
Богатые фонтаны
За «спинами» парадных фасадов исторических зданий, выстроившихся вдоль набережной реки Мойки, корпус научно-технического центра одной из российских нефтегазовых компаний не видно. Но входишь туда – и словно переносишься во времени. Из XVIII столетия попадаешь в мир нынешний, оказавшись во дворе современного, из стекла и бетона, высокого здания.
На одном из его этажей обосновался ЦУБ «ГеоНавигатор», где как в капле воды отразились многие, если не все мировые тенденции в буровом деле. Своего рода командный пункт, откуда невидимые управленческие нити протянулись в Оренбургскую область и на полуостров Ямал, в ханты-мансийскую тайгу и на томские просторы, на арктический шельф и к Охотскому морю. В общем, туда, где в интересах заказчика идет бурение замысловатых эксплуатационных и геологоразведочных скважин...
Для чего они нужны? Конструкция большинства скважин много лет не менялась. «Просверлил» недра, спустил колонну труб, обеспечил приток нефти – и добывай ее, пока не иссякнет. Хотя любая буровая – это настоящий городок, живущий автономно, на своем электричестве, с мощными механизмами, трубным хозяйством, подъездными путями. Однако при наименьших усилиях нефтяники могли получать раньше максимальную отдачу.
Когда «распечатали» богатые месторождения, нефть там буквально забила фонтанами. Но легкодоступные запасы истощились – и что же? Предсказания ученых сбылись, эпоха легкой нефти закончилась. А дальше так: обвал добычи и сокрушительный удар по федеральной казне, все еще сильно зависящей от экспортных поставок сырья, либо вовлечение в добычу трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ). Другого не дано.
Многоствольный «скелет»
Полвека назад лакомыми считали нефтеносные пласты толщиной сотня метров, а сегодня приходится иметь дело с пластами два-три метра и меньше. Высоковязкая нефть, которую без хитроумных способов не извлечь, десятилетиями ждала своего часа – и дождалась. Залежи баженовской свиты (одна из разновидностей сланцевой нефти), где жидкость прячется в трещиноватых породах и низкопроницаемых коллекторах, как бы не замечали. Теперь они в центре внимания.
Сегодня из 32 млрд тонн потенциальных запасов «черного золота», стоящих на госбалансе, к категории ТРИЗ относится 28%, почти треть. Такие данные привела недавно Нина Ерофеева, начальник управления геологии нефти и газа федерального агентства Роснедра. Причем их доля в общей добыче растет, подтверждает Алексей Варламов, президент Ассоциации геологических организаций России. Иссякающему нефтяному Клондайку, то есть открытым в советское время «щедрым» месторождениям, приходится находить замену.
Но без научного сопровождения и технологий XXI века к нетрадиционным запасам, тоже богатым, не подступишься. Чтобы добраться до них, нужно бурить сложные скважины, где ствол уходит вглубь вертикально, как раньше, иногда до 2,5 – 3 км, а затем изгибается и продолжает путь горизонтально, «преследуя» извилистую залежь. Схематично такая конструкция напоминает букву L, хотя протяженность нижней части ствола может составлять 2 – 3 км и больше.
Еще есть многоствольные скважины, где от горизонтального участка идут в разные стороны ответвления. Их называют fishbone (дословно: рыбья кость), по форме они напоминают рыбий скелет. Порой скважины заканчиваются особым устройством для проведения гидроразрыва – сложной операции по изменению фильтрационных свойств пласта и получению ожидаемого притока. И есть технологии, дающие вторую жизнь уже эксплуатируемым скважинам: так называемая зарезка боковых стволов.
Каждое такое «отверстие» в земле требует от специалистов высочайшего мастерства, бурится долго, до двух месяцев, и без права на ошибку, ибо стоит баснословных денег. Одно неверное решение – и труд целой команды пойдет прахом, а это потеря времени и издержки. Поэтому российские сырьевые компании объединяют усилия инженеров, создающих проекты бурения и компьютерные модели, по которым «сверяют часы». Либо открывают у себя центры поддержки бурения, а иногда совершают то и другое с оглядкой на мировые тенденции.
Оркестр гремит басами
«Газпром нефть» не стала исключением: когда число высокотехнологичных скважин там начало расти, компания несколько лет назад открыла подобный штаб в Петербурге. Но кроме геологов и инженеров-буровиков, как везде, туда вошли специалисты, курирующие и другие направления. Чтобы эта кроссфункциональная команда, около 30 человек, могла проводить во время бурения мозговой штурм с большей отдачей, нащупывая верное решение.
Здесь как в оркестре: каждый ведет свою партию, и голоса всех инструментов, сливаясь, создают гармоничное исполнение симфонии. Это сравнение напрашивается еще и потому, что в небольшом помещении Центра управления бурением инженеров рассадили не абы как, а должным образом. Почти у каждого на столе – три внушительных соединенных между собой монитора. А параллельные ряды рабочих мест (между ними проход) упираются в две панели от пола до потолка, состоящие из экранов, как пчелиные соты.
Объемы бурения в компании растут: даже в коронавирусный 2020 год они упали всего на 4%, до 936 тыс. метров проходки. При этом доля «замороченных» скважин подошла здесь к 80%, выросли и объемы добываемой с их помощью нефти. С учетом этих трендов ЦУБ и создавали. Одно время его специалисты сопровождали разом до 30 сложных скважин, работая в две смены, а некоторые инженеры держали руку на пульсе буровых, сменяя друг друга, круглые сутки, без праздников и выходных (в этом режиме они работают, впрочем, и теперь).
Сейчас уже легче, говорит Нур Назаров, руководитель разработки продукта ЦУБ. С 2019 года компания стала открывать такие центры (сегодня их пять) в периметре своей деятельности: в Оренбурге, Ханты-Мансийске, на Ямале и т. д. Большинство скважин сопровождают теперь местные инженеры центра, а петербуржцам достаются самые трудные объекты...
В пиковые нагрузки на громадные панели выводили дополнительные данные, стекающиеся в ЦУБ из разных буровых, поясняет Нур. Так врачи наблюдают за меняющимися показаниями пациентов, лежащих на койках за тридевять земель, и в критических ситуациях, проведя консилиум, удаленно дают коллегам советы, помогая избежать худшего...
Астероиды уже позади
«На буровой стоят десятки датчиков, снимающих технологические параметры, а некоторые установлены прямо в скважине, – продолжает Назаров. – Одни приборы помогают отслеживать особенности ее строительства, другие показывают, какую породу в данный момент проходим. Эту информацию видят специалисты на буровой, и она же, обычно через спутниковую связь, поступает в наш центр. «Кардиограмму» скважин мы видим в режиме реального времени, и, когда требуется, обсуждаем ситуацию и снимаем риски».
Непрерывный догляд помогает решить три сложные задачи. Он обеспечивает геонавигацию (проводку ствола в заданном интервале), оптимальный технологический режим (обороты двигателя, скорость проходки и др.) и состав бурового раствора, необходимого для вымывания шлама – разрушаемых пород и поддержания в стволе необходимого давления.
Результат налицо. Благодаря такому контролю удается сократить время бурения (иногда на несколько суток), избегать аварийных ситуаций, связанных с человеческим фактором. И проводить в нефтеносном пласту скважину, как нитку сквозь игольное ушко, с высокой точностью, увеличивая эффективность проходки примерно на треть.
Вроде бы дело нехитрое: на то они и приборы, но... Датчики стоят не везде, и сведения о работе части оборудования нефтяники пока не получают: это больше заботит их как заказчиков, а не подрядчиков-буровиков. А ближе к долоту прибор вообще не поставить: даже если из-за тряски он не выйдет из строя, то будет фиксировать лишь шумы. Недаром интервал между забоем и первым «регистратором» называют слепой зоной, и она может достигать 30 метров.
Как не выйти за пределы «тонкого» пласта, где нефти нет, продвигаясь почти на ощупь? В этом и состоит мастерство работающих здесь специалистов, считает Игорь Симон, возглавляющий ЦУБ. Подобную операцию, уверяют специалисты, можно сравнить с полетом через астероидное поле на космическом корабле, лишенном иллюминаторов.
А ведь инженеры ЦУБ опекают ныне по всей стране 700 – 800 сложных нефтяных (иногда и газовых) скважин в год, которые бурятся на суше и шельфе – в акватории Печорского (Приразломное месторождение) и Охотского морей. Самые важные геолого-разведочные скважины тоже отслеживают в командном пункте на набережной реки Мойки.
Машина с интеллектом
Но по мере расширения сети региональных центров функционал петербургского штаба меняется. Теперь часть этой команды занимается разработкой цифровых инструментов, чтобы не столько человеческий, сколько машинный интеллект сопровождал строительство скважин. Эта работа ведется с 2017 года в рамках корпоративного проекта «Цифровая буровая», направленного на повышение качества бурения за счет автоматизации и применения цифровых технологий.
Когда будет достигнута полная автоматизация и появятся безлюдные буровые, управлять всей работой там станет искусственный интеллект (хотя полностью переложить на машину ответственность никто не решится). До этого пока далеко, но оцифровка проектирования и строительства скважин продолжается. И появляются отдельные элементы этой системы – цифровые помощники буровиков.
Рассмотрев несколько таких технологий, специалисты выбрали шесть, применение которых даст наибольший эффект. В их разработке, опираясь на гигантский массив собранных данных и собственный опыт, петербургские геонавигаторы теперь и участвуют.
Это программный продукт, способный «расшивать» на буровой узкие места, связанные с неопределенностями. Например, решить проблему слепой зоны, прогнозировать поломку оборудования, избегать наиболее распространенных осложнений на скважине и т. д. Тиражируя такие инструменты, можно помогать буровикам и технологам, сопровождающим бурение, которые будут получать «подсказки» машины. А это в свою очередь облегчит задачу геонавигаторов, работающих на значительном от них удалении.
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 112 (6950) от 23.06.2021 под заголовком «Гонки без штурмана».
Комментарии