Основные этапы освоения морских месторождений нефти и газа

2. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ОСВОЕНИЯ МОРСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

Освоение нефтегазового месторождения осуществляется в несколь­ко этапов, включающих геолого-геофизические работы по поиску пер­спективных структур, содержащих нефть и газ, проведение разведоч­ных буровых работ по вскрытию продуктивных пластов этих структур, строительство стационарных, плавучих, полупогружных платформ и бурение с них эксплуатационных скважин, обустройство месторожде­ния технологическими и коммуникационными сооружениями по добы­че, сбору, подготовке и транспорту нефти и газа, непосредственно его разработку и эксплуатацию [1, 15, 21, 32, 45, 58, 69, 87|.

2.1. ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Первые геофизические работы на море для поисков залежей неф­ти и газа в нашей стране были проведены на Каспии в 1930 г. Как и на суше, в качестве источника упругих колебаний использовали взрывы. Отраженные сигналы принимались 24-канальными устройст­вами (сейсмографами).

Возрастание объемов сейсморазведочных работ на море и необхо­димость четкости фиксирования отраженных волн привели к увели­чению мощности взрывных зарядов, в результате чего эти работы стали наносить значительный ущерб флоре и фауне и в первую оче­редь рыбным особям. В связи с этим возникла необходимость прове­дения геофизических исследований на море без применения взрывов. Поэтому уже с конца 60-х годов на всех акваториях страны сейсмо-разведочные работы осуществляют с помощью невзрывных источни­ков упругих колебаний, таких как гидродинамические и пневматиче­ские. Кроме того, специалисты искали пути повышения чувствитель­ности приемно-регистрирующей аппаратуры.

Совершенствование техники и методики исследований расширяло географию проведения морских геофизических работ. С разной интен­сивностью их начали осуществлять практически на всех морях страны.

В 80-х годах в структуре размещения объемов этих работ про­изошли существенные изменения. При абсолютном увеличении объ­емов геофизических исследований доля, приходящаяся на изучение "старых" акваторий, сократилась до 50 %, в то время как в особен­ности на северных морях она возрастала каждое пятилетие в 3 раза.

В течение рассматриваемого периода значительно изменилась и структура объемов геолого-разведочных работ, выполняемых с помо­щью различных методов. При сохранении их абсолютных величин намного уменьшилась доля грави-, магнито - и электроразведки. Од­нако широкое распространение получили прямые методы поиска нефти и сейсморазведка.

Важным фактором, обеспечивающим повышение эффективности разведочных работ наряду с совершенствованием техники и методики проведения морских геофизических исследований, является обеспе­чение геолого-разведочных предприятий необходимым числом судов специального назначения, организация их рациональной эксплуата­ции и увеличение коэффициента использования непосредственно в производственном процессе.

Опыт работ геофизических трестов и экспедиций показывает, что затраты на содержание морского транспорта достигают 40 % стои­мости 1 км сейсмического профиля. Эта величина напрямую зависит от объема (судо-часов) работ, выполняемых геофизическим судном. Поэтому вопросы совершенствования организации и рационального применения геофизических судов должны быть в поле зрения руко­водства геолого-разведочных организаций.

2.2. РАЗВЕДОЧНОЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЕ БУРЕНИЕ

Начало буровых работ на море в нашей стране связано с освоени­ем Каспийского моря, когда на стационарных платформах использо­вали традиционные буровые установки, предназначенные для суши. Следующий существенный этап совершенствования работ, приходя­щийся на середину 70-х годов, характеризуется, с одной стороны, началом внедрения плавучих буровых установок и специальных тех­нических средств для бурения скважин в безледовых условиях моря, а с другой стороны, расширением географии разведки. В этот период наблюдается интенсивное развитие и накопление опыта ведения бу­ровых работ на море, увеличение объемов проходки (наибольший был достигнут в 1975 г.).

Все скважины, бурящиеся с целью региональных исследований, поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений, подразделяют на следующие кате­гории [15, 60 - 63]: опорные, параметрические, структурные, поисковые, разведоч­ные, добывающие (эксплуатационные). Рассмотрим назначение каждой из них:

опорные скважины - для изучения геологического строения и гидрогеологиче­ских условий регионов, определения общих закономерностей распространения ком­плексов отложении, благоприятных для нефтегазонакопления, выбора наиболее пер­спективных направлений геолого-разведочных работ на нефть и газ; параметрические скважины - для исследования глубинного геологического строения и сравнительной оценки перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонакопления, выявления наиболее перспективных районов поисковых работ, а также получения сведений о геолого-геофизической характеристике отложений с целью уточнения результатов сейсмических и других геофизических исследований;

3)        структурные скважины - для установления перспективных площадей и их подготовки к поисково-разведочному бурению;

4)        поисковые скважины - для открытия новых месторождений нефти и газа;

разведочные скважины на площадях с установленной промышленной нефтега-зоносностью - для подготовки запасов нефти и газа промышленных категорий и сбо­ра исходных данных для составления проекта разработки залежи; добывающие (эксплуатационные) скважины - для добычи нефти, газа и попут­ной воды;

7)        нагнетательные - для нагнетания в пласт воды, пара, газа;

8)        оценочные - для оценки нефте - или газонасыщенности и других параметров пласта;

9)        зажигательные - для зажигания нефти в пласте и поддержания ее горения;

пьезометрические - для наблюдения за изменением уровня жидкости в стволе или устьевого давления; наблюдательные - для наблюдения за характером вытеснения нефти и изме­нением нефтегазоводонасыщенности; специальные скважины - для сброса промышленных вод, ликвидации откры­тых фонтанов нефти и газа, подготовки структур для подземных хранилищ газа и закачки его в них, разведки и добычи технической воды.

Первые пять категорий скважин, как правило, на море бурят с плавучих буровых установок и судов, а остальные - со стационарных платформ.

В последующие годы выработка буровых предприятий стабилизировалась и при увеличении глубин скважин и трудоемкости их строительства объем бурения и число скважин начали постепенно сокращаться.

В связи со сравнительно высокой эффективностью разведочного бурения в 60-х годах и открытием ряда крупных месторождений в 70-е годы основные усилия были направлены на бурение эксплуатационных скважин. Доля их в общем объеме проходки в 1965 г. достигла 72 %, а по числу скважин - 86 %. Сокращение доли разведочных буровых работ привело к некоторому дефициту разведанности запасов нефти и газа.

В 70-х годах их объем вновь увеличился в среднем на 30 %, что сразу дало положительные результаты. Были открыты несколько высокопродуктивных морских месторождений нефти и газа. В 80-х годах опять начался цикл снижения доли разведочного бурения, который продолжается уже на протяжении последних 20 лет.

Для установления оптимального соотношения между объемами разведочного и эксплуатационного бурения следует учитывать имеющийся отечественный опыт освоения морских месторождений и, в частности, влияние ряда факторов, главным из которых является большая продолжительность периода освоения открытых месторож­дений нефти и газа. Поэтому развитие морских буровых работ на современном этапе в основном определяется темпами увеличения парка плавучих буровых установок и эффективностью его использо­вания. К проектно-конструкторским и строительно-монтажным рабо­там по созданию отечественных плавучих буровых установок присту­пили еще в 50-е годы.

В 1959 г. по проекту института Гипроморнефть была построена пла­вучая буровая установка погружного типа ПБУ 600/6,5, предназна­ченная для бурения структурно-поисковых скважин на мелководье (до 6,5 м). За три года с ее помощью было пробурено более 50 скважин.

Первая самоподъемная ПБУ "Апшерон" введена в эксплуатацию в 1966 г. За 20 лет ее работы пробурено более 50 разведочных сква­жин глубиной до 2000 м на различных мелководных участках Кас­пийского моря. В начале 70-х годов приступили к проходке с помо­щью самоподъемной ПБУ 600/60 "Хазар".

В это же время на отечественных судостроительных предприятиях начался серийный выпуск самоподъемных ПБУ типа "Каспий" 6500/60. В 1975 г. прошла промышленные испытания головная ус­тановка этой серии СПБУ "Бакы". В последующие годы в результате модернизации установки (удлинения ног) стали проводить работы на глубинах моря до 70 - 80 м. В 1986 г. на шельфе страны эксплуати­ровалось шесть установок этого типа. Дальнейшее совершенствова­ние самоподъемных ПБУ направлено на создание возможности осу­ществлять работы при все больших глубинах моря. Разрабатывается дроект СПБУ 6500/100 для разведочного бурения на глубинах моря до 100 м.

В 1980 г. была построена головная полупогружная ПБУ серии "Шельф" для бурения на глубине моря до 200 м (рис. 2.1), которая может работать автономно 30 сут. На ней смонтирована в блочном исполнении с номинальной грузоподъемностью 200 т буровая установка "Уралмаш 6000/200 ППЭМ", на которой впервые в отечественной практике применено дистанционное и автоматическое управление спуско-подъемными операциями, а также имеется ряд других оригинальных технических решений. Буровые установки этого класса соот­ветствуют современному уровню мировых аналогов и по сравнению с зарубежными характеризуются лучшими величинами судовых и техни­ческих запасов, удельной металлоемкостью элементов конструкций, удельной мощностью электростанции и другими параметрами. В на­стоящее время эти установки работают на многих акваториях страны.

В 80-х годах были введены в эксплуатацию три уникальных буро­вых судна (БС), предназначенных для проходки скважин до 6500 м на глубине моря до 300 м.

Еще один этап в развитии отечественных буровых работ на море, начало которого приходится на 1996 г., ознаменован разработкой и строительством первой ледостойкой самоподъемной плавучей буро­вой установки СПБУ 6500/10-30, спроектированной ЦКБ "Коралл" и сооружаемой государственным машиностроительным предприятием "Звездочка" в г. Северодвинске (рис. 2.2). Эта установка - неса­моходная, обладает тремя цилиндрическими опорами и предназначе­на для бурения разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ в условиях замерзающих морей при толщине льда 0,3 - 0,5 м. Глубина бурения - 6500 м, моря - от 10 до 30 м, число пробуривае­мых скважин - 12. Корпус состоит из четырех частей: одной - пря­моугольной и трех - трапециевидных (аутригеров). В последних раз­мещены балластные цистерны, опорно-подъемное устройство, якор­ные лебедки и шпили. На палубе установлены буровая вышка с пор­талом, жилой блок-модуль на 72 человека, вертолетная площадка для приема вертолета МИ-8, два крана с грузоподъемностью по 63 т.

В настоящее время начали широко использовать плавучие буро­вые установки. Их число, особенно при работах в акваториях север­ных морей, будет планомерно возрастать. Однако при этом возникает множество экономических и организационных вопросов, связанных с эксплуатацией ПБУ. От их успешного решения существенно будет зависеть эффективность применения данного оборудования при ос­воении морских месторождений нефти и газа.

Одним из методов повышения эффективности использования плавсредств является подбор соответствующего типа установки в зависимости от глубины моря. С учетом опыта бурения разведочных скважин с передвижных, плавучих, погружных, полупогружных, ста­ционарных платформ и островов рекомендуется применять на определенных глубинах:

Рис. 2.2. Самоподъемная ледостойкая плавучая буровая установка СПБУ

6500/10-30

менее 15 м - погружные платформы; от 15 до 100 м - самоподъемные платформы;

-        более 70 - 100 м - ПБУ, которые подразделяются на полупо­гружные установки и буровые суда;

-        в условиях замерзающих морей - ледовые острова. Полупогружные буровые установки целесообразнее использовать

на больших глубинах, так как в полупогруженном состоянии они в меньшей степени подвергаются волновым воздействиям. В акватори­ях с коротким межледовым периодом бывает невозможно завершить бурение скважин, следует использовать ледовые острова или ледостойкие передвижные платформы.

Буровые работы на разведуемых акваториях укрупненно подраз­деляют на два этапа: подготовка, транспортирование, монтаж обору­дования; бурение и цементирование ствола скважины, опробование и ее освоение с последующим демонтажем оборудования.

Организация и процесс буровых работ на ПБУ практически не отличаются от таковых на суше или со стационарных платформ. По-иному осуществляются лишь транспортирование на точку, монтаж и демонтаж установки.

Продолжительность первого этапа в зависимости от удаленности места бурения от баз производственного обеспечения может колебаться в следующих пределах: на суше 1 - 2 мес, на стационарных платформах 2-4 мес, а при бурении с ПБУ - до 3 - 5 дней. Однако неблагоприятные гидрометеорологические условия значительно увеличивают затраты времени на доставку ПБУ с одной точки на другую.

Существенное влияние на технико-экономические показатели и, в частности, на структуру себестоимости сооружения скважин на море оказывает организация строительных работ. Стоимость скважины на­прямую зависит от стоимости стационарной платформы. При разве­дочном бурении она включается в затраты на строительство скважи­ны, а при эксплуатационном - в состав расходов на обустройство месторождения [69]. Поэтому стоимость разведочных скважин в зна­чительной степени определяется глубиной моря, которая на стои­мость эксплуатационных почти не влияет.

Иначе формируется структура стоимости скважин при их бурении с БС и ППБУ. В данном случае основными считают затраты, связан­ные с содержанием и амортизацией скважин, которые относят ко второму этапу - их бурению и испытанию.

Стоимость ПБУ примерно в 70 - 80 раз больше, чем буровых ус­тановок, монтируемых на стационарных платформах. Поэтому стои­мость бурения в течение 1 сут с ПБУ в 20 - 25 раз превышает эту величину при проходке со стационарных платформ. С учетом данного фактора основным направлением снижения затрат на бурение сква­жин с ПБУ является увеличение скорости проходки.

Оценка структуры сметной стоимости строительства разведочных скважин на Каспийском море показывает, что при одинаковых глу­бинах и коммерческих скоростях при бурении со стационарных платформ и ПБУ доля бурения в общей стоимости практически оди­накова, в то время как доля затрат, зависящих от глубины скважины, отличается примерно в 2 раза, так как проходка с ПБУ обходится во столько же раз дороже.

На структуру стоимости строительства разведочных скважин, бурящихся с ПБУ и БС, значительное влияние оказывают удаленность от береговых портобаз производственного обеспечения и сезонный харак­тер работ в замерзающих акваториях. Это обусловлено существенными расходами на содержание транспортных и вспомогательных судов и плавсредств, а также самих ПБУ, БС и плавсредств во время зимней стоянки, когда период бурения иногда продолжается всего 3-4 месяца.

В результате доля прямых расходов в сметной стоимости строи­тельства разведочной скважины, включая содержание ПБУ и БС и

их амортизацию, составляет всего одну треть. Значительными стано­вятся дополнительные затраты, среди которых выделяются две ос­новные группы расходов, связанных с содержанием транспортных и вспомогательных судов в период бурения и тех же судов, ПБУ и БС в период зимней стоянки. При этом, если вторую группу затрат сле­дует включать в состав сметы в качестве дополнительных, так как они характерны для замерзающих акваторий, то первую, с учетом содержания глубоководного водолазного комплекса и ряда других расходов, следует относить к категории прямых затрат.

Кроме того, при определении экономической эффективности ис­пользования для разведки стационарных платформ и ПБУ необходи­мо учитывать затраты времени на подготовительные работы. Для стационарных платформ они колеблются от нескольких до 12 — 18 мес (срок строительства платформы и монтажа бурового оборудова­ния), а для ПБУ составляют всего несколько дней в зависимости от удаленности точки бурения от базы флота.

Эксплуатация ПБУ и БС показывает, что за счет снижения про­должительности подготовительных работ и увеличения скоростей проходки срок заканчивания строительством идентичных скважин сокращается в 1,5 - 2,0 раза.

Кроме того, применение ПБУ позволяет быстрее начать разведку в удаленных от инфраструктур акваториях, что особенно важно для освоения ресурсов нефти и газа на арктическом шельфе.

Важными факторами при формировании уровня и структуры себе­стоимости строительства разведочных скважин являются глубина и скорость бурения. Ранжирование затрат по технологическим пара­метрам и видам производственных операций дает возможность уста­новить определенные количественные зависимости между ними и наметить пути конструктивного усовершенствования ПБУ для прида­ния им ледостойкости с целью увеличения продолжительности рабо­ты в замерзающих акваториях.

Анализ бурения разведочных скважин показывает относительно небольшое варьирование в структуре затрат при широком диапазоне глубин и скоростей бурения и многократном изменении общей сум­мы затрат на строительство скважин. Это необходимо учитывать при прогнозных оценках расчетов эффективности отдельных технологи­ческих и организационно-технических решений.

Специфика работ в морских условиях мало сказывается в случае применения стационарных платформ и гораздо в большей степени при использовании ПБУ. Например, оснащение ПБУ различными видами сложного оборудования, системами управления и автомати­зации требует не только количественного увеличения обслуживаю­щего персонала, но и большого числа высококвалифицированных специалистов. В результате численность инженерно-технических ра­ботников (ИТР) в общем составе сотрудников в 1,5 раза больше на

ПБУ, чем при проведении бурения на суше или с помощью стацио­нарных платформ.

Существенное влияние на стоимость проходки оказывает степень подготовленности и геологической освоенности месторождения. Срав­нительный анализ показывает, что при бурении каждой последующей скважины его технико-экономические показатели улучшаются. Ана­логичная зависимость характерна также и для эксплуатационного бурения.

Эксплуатационные скважины бурят в соответствии с проектом и принятой в нем сеткой разработки месторождения. Комплексная сис­тема проектирования обеспечивает заданный уровень добычи углево­дородов при расчетном числе эксплуатационных и нагнетательных скважин и максимальном коэффициенте нефтеотдачи. В основном экс­плуатационные скважины бурят со стационарных платформ, островов, намывных и других гидротехнических сооружений. В настоящее время с одной платформы проходят, как правило, куст (доходящий до 40 -60) наклонно направленных скважин, что обеспечивает значительное сокращение числа весьма дорогостоящего оборудования.

Следует отметить, что перспективы освоения нефтяных и газовых ресурсов континентального шельфа нашей страны в значительной сте­пени зависят от расширения масштабов использования ПБУ. Большое разнообразие природно-климатических и горно-геологических условий различных регионов обусловливает необходимость применения кон­кретных типов ПБУ и БС, удовлетворяющих требованиям их рацио­нального использования. Высокая стоимость плавучих буровых устано­вок и большие затраты на их обслуживание существенно влияют на эффективность прироста разведанных запасов нефти и газа.

Увеличение парка ПБУ, особенно в условиях акваторий арктиче­ского шельфа, требует решения организационно-хозяйственных за­дач, включающих подготовку высококвалифированных буровиков, строительство береговых портобаз производственного обеспечения, усовершенствование форм организации и оплаты труда.

В связи с увеличением объемов разведочного бурения удельный вес проходки с ПБУ и БС возрастет к 2010 г. в 2 - 3 раза, особенно в связи с созданием и широким внедрением автономных подводных промысловых комплексов добычи и транспортирования продукции с дистанционным управлением.