В этой статье были рассмотрены некоторые современные технологии, применяемые в нефтегазовой отрасли и экономический эффект от их внедрения.
Ключевые слова: умное месторождение, разработка, скважина, нефть, газ, экономия, технологии.
This article examined some of the modern technologies used in the oil and gas industry and the economic effect of their implementation.
Key words: smart field, development, well, oil, gas, economy, technology.
Добыча на нефтегазоконденсатных месторождениях ведется уже многие десятилетия. И время «лёгкой нефти», когда скважины фонтанировали нефтью в России, уже закончилось, и все больше приходится добывать «трудноизвлекаемую» нефть. Кроме того, новые участки находятся в экстремальных климатических зонах, на шельфе и других местах, удаленных от существующей инфраструктуры, что не может не сказаться на стоимости разработки. С учётом резкого падения цен на нефть (до 25$ за баррель в марте этого года) показатели себестоимости имеют важнейшее значение. Чтобы оставаться прибыльными, предприятиям приходится искать способы сокращения затрат и повышение своей эффективности. И решать эти задачи помогают новые технологии.
Сегодня многие отечественные нефтегазовые компании, осознавая преимущества интеллектуальных технологий, интересуются возможностью их использования. Новые технологии могут помочь освоению глубоководных месторождений морей и океанов, арктических месторождений, а также открыть возможности для извлечения и переработки сверхтяжелой нефти.
Для добычи нефти в Арктике приходится учитывать и большие глубины залегания ресурсов, и низкие температуры, и большую удаленность от населенных пунктов, и продолжительность полярной ночи, и большое скопление льда. Для разработки этих месторождений необходимо придумывать новые технологии или заимствовать их у иностранных компаний, ведущих добычу в таких же условиях. Бурение на шельфе осуществляется с плавучих буровых платформ, способных работать в холодных водах и выдерживать столкновения со льдами. В России таких нет, поэтому наши компании вынуждены арендовать их в Норвегии, США и других странах. Так, «Роснефть», открывшая в 2014 г. месторождение «Победа» в Карском море, вела работы совместно с ExxonMobil с помощью норвежской платформы West Alpha. Запасы месторождения «Победа» по категории С1+С2 оцениваются в 130 млн тонн нефти и около 500 млрд куб. м газа. Но из-за введенных американцами санкций ExxonMobil была вынуждена свернуть деятельность в России. По мнению чиновников, разрабатывать месторождение Победа на шельфе Карского моря, можно только при цене нефти в $130–140 за баррель, так заявил глава Роснедр Евгений Киселев.
Бурение остается самым дорогим звеном в цепочке поиска-разработки и добычи. Однако и здесь существуют технологии, способствующие значительному снижению издержек. Так, применение скважин малого диаметра снижает операционные затраты и капитальные вложения на 40 %, а также является более экологически безопасным. Горизонтальные и наклонные скважины также активно используются и при организации промышленной добычи углеводородов. Они помогают уменьшить количество скважин и увеличить объем добывающей нефти. Совершенствование бурового оборудования может привести к сокращению времени бурения более чем на 40 %. К новым технологиям здесь можно отнести бурение с управлением потока давления бурового раствора на устье скважины, роторные системы направленного бурения и пр. Главное требование к этим сооружениям — способность выдерживать подводные течения, агрессивную морскую среду, противостоять «ледяным атакам». Проектировщикам зачастую приходится придумывать уникальные технологии. Например, на норвежском шельфе есть платформа «Драуген», которая стоит не на четырех опорах, а на одной. Одна «нога» позволяет сохранять сооружению подвижность под напором течений.
Наша российская арктическая ледостойкая платформа «Приразломная», которая находится в Печорском море, имеет традиционное основание, вокруг которого отсыпано около 120 тыс. т. щебня и камня — «защитная берма», которая нужна для того, чтобы предотвращать размыв грунта по периметру кессона. Эксплуатационные скважины находятся внутри основания и непосредственно не соприкасаются с открытой водой. Кессон является одновременно хранилищем добытой нефти. При этом он всегда заполнен нефтью или балластной водой. Верхняя часть «Приразломной» защищена от воздействия льда и волн специальными ледовым и волновым дефлекторами, установленными по периметру платформы. Ледовый дефлектор — это стена высотой 16,4 м, наклоненная верхняя часть которой предотвращает переливание набегающих волн.
В условиях текущей экономической ситуации и падающей добычи, внедрение технологий «умного месторождения» становится критически важным условием для поддержания конкурентоспособности нефтедобывающих компаний.
«Умное месторождение» (Smart Field) — это комплекс программных и технических средств, который позволяет управлять нефтяным пластом с целью увеличения показателей добычи углеводородов, а также повышение энергоэффективности оборудования и технологических процессов. Внедрение этой концепции помогает компаниям сокращать затраты на энергоресурсы и приводит к совокупному снижению выбросов углекислого газа в атмосферу.
Одной из лидирующих компаний на рынке является французская компания Schneider Electric, которая является экспертом в области управления электроэнергией и промышленной автоматизации, и может предложить целостную концепцию интеллектуального месторождения и выступить в качестве MAC–MEC, то есть сдать «под ключ» систему автоматизации процессов добычи и организовать эффективное электроснабжение на месторождении. Уже реализованные Schneider Electric проекты по внедрению систем снижения удельного энергопотребления показывают, что экономия может достигать 20–25 %. Компания рекомендует оснащать приводы насосов и других мощных потребителей частотными преобразователями. Только эта мера может обеспечить до 30 % экономии электроэнергии, потребляемой этим оборудованием, и внести весомый вклад в общую экономию.
Также составной частью системы «умное месторождение» является решение Foxboro NetOil&Gas, позволяющее измерять дебит скважины непосредственно в устье и определять показатели расхода воды, нефти и газа. Новая технология измерения многофазового потока, разработанная компанией Invensys Foxboro, позволяет измерять производительность прямо в устье скважины и выдавать значение дебитов по нефти и газу, включая режимы с объемной долей газа в потоке до 50 %. Это позволяет исключить капитальные затраты на тестовые сепараторы и затраты на обслуживание вспомогательного оборудования. С этой системой нет необходимости разделять поток на составляющие для точного измерения нефти, воды и газа. Система может управлять как одной скважиной, так и кустами скважин за счёт кустовой механики. Ею контролируются нефтеперекачивающие станции и резервуарные парки. «Умная скважина» наблюдает за факельными системами, системами подготовки нефти и газа, также управляет системами поддержания пластового давления, в том числе водозаборными станциями, узлами учета воды, нагнетательными скважинами. Она позволяет вести одновременно-раздельную эксплуатацию двух объектов разработки. При использовании этой технологии применяется автоматизированное внутрискважинное оборудование, обеспечивающее непрерывный сбор и передачу на поверхность данных о параметрах добычи или закачки жидкости в пласт в реальном времени. Система предполагает использование различных интеллектуальных и многопараметрических датчиков, а также внедрение систем физической (видеонаблюдение, контроль доступа, пожаротушение) и информационной безопасности.
«Умные» технологии обеспечивают удаленный доступ ко всему полевому оборудованию, позволяют диагностировать его состояние и при необходимости конфигурировать. Верхний уровень SF — автоматизированное управление всем производственным процессом MES (Manufacturing Execution System), позволяющее увязать собственно добычу с остальными процессами, протекающими на предприятии.
Примером использования «умных скважин» является совместный проект Shell и «Газпром нефти» в Ханты-Мансийском автономном округе. На предприятии действуют более 20 «умных» скважин, система Smart Field оптимизирует производство и сокращает эксплуатационные расходы. Это позволило увеличивать объемы добычи на салымском проекте в среднем на 2,5 % в год и сократить время простоя скважин. Также «Газпром нефть» внедряет проекты в области блокчейна (непрерывная последовательная цепочка блоков), систем с искусственным интеллектом, предиктивной аналитики на основе big data, промышленного интернета вещей. Предиктивная аналитика — это обучение в процессе работы на основе совместного опыта компании для принятия более аргументированных решений. В «Газпром нефти» подсчитали, что цифровизация повышает эффективность бизнеса на 10–15 %, а снижение затрат на 10 % при добыче позволит ежегодно экономить компаниям более 200 млрд руб.
Тем не менее реализация концепции «умное месторождение» была бы невозможна без использования и других ИТ-достижений: безопасных открытых протоколов передачи данных, обеспечивающих легкую интеграцию оборудования разных типов от разных производителей; скоростных, в том числе беспроводных, каналов связи, специализированного программного обеспечения.
Литература:
- Девликамов В. В., Зейгман Ю. В. Техника и технология добычи нефти. Уфа: Изд-во УНИ, 1987. 116 с.
- Еремин Н. А., Еремин А. Н. Управление разработкой умных месторождений: Учеб. пособие для вузов: М.: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2012. 210 с.
- Калашникова Т. В. Роль новых технологий в мировом нефтегазовом бизнесе // Нефть, газ и бизнес. — 2007. — № 5
- https://salympetroleum.ru/technologies/production/smartwells/
