Eng

Изготовление и инжиниринг сложного оборудования мирового класса

Экспертное мнение, журнал "Нефтегазовая промышленность", №2, 2022 г.

03.10.2022

Руководитель проекта по разработке телеметрического оборудования
 АО «ОКБ Зенит» Теодор Продан
1.    Телеметрия применяется при бурении горизонтальных и наклонных скважин. Насколько в России распространено горизонтальное бурение и на каких месторождениях оно применяется? Какие существуют альтернативы методу горизонтального бурения в деле повышения нефтеотдачи? 
Ответ. На самом деле телеметрическое оборудование применяется не только при бурении горизонтальных и наклонных скважин, но также в любых других видах бурения скважин, где требуется управление траекторией ствола скважины или каротаж горных пород, например, при бурении под геотермальные электростанции, бурении при добыче урана, бурении исследовательских скважин и т.д. В том или ином виде телеметрические системы или системы каротажа используются практически на всех месторождениях как при бурении новых скважин, так и при операциях ЗБС (зарезка бокового ствола) и иногда КРС (капитальный ремонт скважин). Общее число скважин с горизонтальным окончанием выросло с порядка 1000 скважин в 2012-м году до 3500-3700 в 2018-м году. В данный момент в год бурится свыше 3000 скважин с горизонтальным окончанием, и их доля в общем количестве пробуренных скважин увеличивается каждый год, что говорит о том, что ВИНКи считают это наиболее эффективным способом разработки своих месторождений. Само по себе бурение горизонтальных скважин не может способствовать повышению нефтеотдачи, так как этот фактор зависит от множества переменных и эффективности работы многих компаний, принимающих участие в процессе разработки месторождений, конкретная альтернатива зависит от себестоимости работ, особенностей месторождения, условий бурения, характере и глубинах залегания продуктивных пластов и т.д. Например, СургутНефтегаз до недавнего времени бурил относительно небольшое количество горизонтальных скважин при весьма приличном объеме наклонно-направленных, в то время как разработка некоторых месторождений без горизонтального бурения невозможна. 
2.    Какие задачи при горизонтальном бурении призвано решать телеметрическое сопровождение? Какие параметры процесса бурения нужно контролировать? Какое оборудование при этом используется?
Ответ. Если брать верхнеуровнево, то телеметрическое сопровождение необходимо для осуществления контроля траектории скважины и предоставления необходимой заказчику геологической и технологической информации в процессе бурения. В частностях сам телеметрический сервис может быть очень сильно разнесен по стоимости вовлеченного оборудования, методах исследования, объеме и качестве предоставляемой информации от простых работ, где необходимы показания только инклинометрического модуля, измеряющего угол и азимут в скважине, до работ по предоставлению высокотехнологического сервиса. Самым распространенным примером высокотехнологичного сервиса может являться так называемый «PentaCombo», компоновка с модулями резистивиметрии, радиоактивного и акустического каротажа, натурального гамма-каротажа, измерением скважинного давления и температуры в реальном времени совместно с Роторной Управляемой Системой (РУС)
3.    Расскажите, пожалуйста, какие виды телеметрических систем существуют и от чего зависит выбор системы в каждом конкретном случае? 
Ответ: Если не брать всевозможные вариации и гибриды, то все телесистемы делятся по типу передаваемого сигнала или по тому, что используется в качестве рабочего тела для передачи сигнала с забоя на поверхность. Их можно классифицировать следующим образом:
•    Кабельные системы. Сигнал передается по геофизическому кабелю на поверхность. Один из самых первых типов систем.
•    Электромагнитные системы. Сигнал передается посредством электромагнитных волн через породу от передатчика внизу до приемных антенн на поверхности.
•    Акустические системы. Сигнал передается посредством акустических волн по буровой колонне.
•    Гидравлические системы. Сигнал передается посредством создания положительного или отрицательного перепада давления бурового раствора передатчиком внизу и детектируемый датчиком давления на поверхности. Самый распространенный тип телесистем.
•    Wired pipe. Сигнал передается через кабель, проложенный в буровом инструменте. Это самый быстрый способ передачи информации, но одновременно и самый дорогой на текущий момент.
Выбор конкретной телесистемы зависит от поставленных заказчиком задач, с учетом особенностей геологии конкретной скважины. Например, самым распространенным видом являются системы с гидравлическим каналом связи, но их применение сильно ограничено и даже невозможно при бурении на депрессии, вспененных и аэрированных растворах, а также в верхних секциях скважины из-за высокой себестоимости.  Электромагнитные системы весьма недороги с точки зрения себестоимости, но имеют ограничения, связанные как с максимальной глубиной скважины, так и с геологическими особенностями того или иного месторождения. Так электромагнитные системы, работающие в Канаде на глубинах до 3000 метров, в Западной Сибири могут перестать работать с глубины всего 600 метров по стволу. Я предполагаю, что свыше 95% всех скважин в мире можно пробурить системами с гидравлическим каналом связи, если отбросить вопросы себестоимости.
4.    Существует несколько способов обеспечения устойчивого канала связи между комплексом датчиков на рабочем горизонте и аппаратурой, предназначенной для обработки получаемых данных при проведении телеметрических работ. Каковы основные преимущества и возможно недостатки, каждого из них? Какие технические решения используются на Вашем предприятии?
Ответ:  В разбивке по различным типам систем можно определить следующие достоинства и недостатки:
Кабельные системы. Достоинства: простота конструкции, дешевизна и невысокая стоимость работ. Недостатки: сложная для буровой бригады процедура работы с такими системами, низкая надежность, небольшой выбор производителей с достаточно ограниченной линейкой модулей каротажа.
Электромагнитные системы. Достоинства: невысокая себестоимость, возможность использования при работе на депрессии, а также в некоторых случаях, когда использование гидравлических систем невозможно, низкая требовательность по качеству наземного оснащения буровой, высокая скорость передачи данных. Недостатки: геологические ограничения по работоспособности, ограничения по максимальной глубине скважины (частично это решаемо, но тогда растет себестоимость и повышаются требования к качеству наземного оборудования), не всегда возможно использование при кустовом бурении и бурении на платформе, относительно ограниченная линейка модулей каротажа.
Гидравлические системы. Достоинства: независимость от геологических пород, самая большая линейка оборудования для каротажа, большой выбор различных производителей, возможность работы как на шельфе, так и при кустовом способе разработки месторождений. Недостатки: выше себестоимость работ, выше требования к качеству насосов, раствора и наземного оборудования буровой, невозможность работать при бурении на депрессии и ограничения по аэрированным растворам, низкая скорость передачи данных.                                                                                                                     Wired pipe. Достоинства: высокая скорость передачи данных, можно применять практически в любых условиях. Недостатки: высокая себестоимость, необходима замена бурового инструмента.  
АО  “ОКБ Зенит” специализируется на производстве телеметрического оборудования и ЗИП для телеметрических систем с гидравлическим каналом связи. В результате реализации моего проекта, мы выведем на рынок принципиально новый продукт, позволяющий как повысить скорость передачи данных от скважинных модулей без серьезного увеличения себестоимости работ, так и заменить более дорогие решения других производителей. Достигается это многоступенчатым процессом анализа, разработки, производства и тестирования оборудования, а также нацеленностью на партнерство с теми, кто обладает большими компетенциями в смежных областях, таких как разработка программного обеспечения и электроники. Такой подход позволяет улучшать отдельные элементы без необходимости приобретать компетенции за пределами своей специализации, что в итоге приводит к совершенствованию всего продукта в целом за счёт интеграции лучших решений.
5.    В каком направлении, по Вашему мнению, будет развиваться прогресс в сфере телеметрического сопровождения бурения скважин? Какие новые разработки в сфере телеметрии имеются у российских компаний? 
Ответ: В ближайшие годы российские производители будут в основном заниматься вопросами замещения западных технологий и действительным импортозамещением, а не импортозамещением «на бумаге». К сожалению, в данный момент у нас есть серьезное отставание как в разработке самого телеметрического оборудования, так и в смежных областях телеметрического сервиса: программном обеспечении, методологии, интерпретации данных, метрологии, надежности и само собой себестоимости конечного продукта. Все новые разработки российских производителей, такие как: прибор литоплотностного-нейтронного каротажа, акустический каверномер, спектральный гамма зонд, картограф границ, роторные управляемые системы и другие - на самом деле, попытки переосмыслить западные образцы с целью получить отечественные аналоги, обладающие  схожими характеристиками. Говорить о каких-то принципиально новых прорывных технологиях не приходится. Для сравнения, компания Schlumberger тратила, причем я бы хотел подчеркнуть слово «тратила», а не «осваивала», порядка полутора-двух миллиардов долларов в год на собственные разработки, что позволило ей занять лидирующие позиции на рынке, бюджет разработок у отечественных компаний вряд ли превышает 2 миллиона долларов в год, которые им приходится выделять из своей достаточно незначительной прибыли. Но процесс идёт, и если текущая ситуация сохранится, то при минимальной законодательной поддержке со стороны государства и при помощи выработки реально работающих, а не номинальных механизмов поддержки со стороны ВИНК, отечественные компании вполне способны, если не убрать отставание, то серьезно сократить разрыв. И дальнейшее развитие рынка будет зависеть от того, насколько у них это получится. Альтернативой будет уход под китайских производителей и, соответственно, дальнейшая деградация отрасли разработки отечественного телеметрического оборудования.
6.    Насколько сильна зависимость от импортного оборудования, комплектующих, технологий (в том числе программного обеспечения) у российских компаний, оказывающих услуги по телеметрии? Как скажется на объёмах бурения уход крупных зарубежных нефтесервисных компаний? Готовы ли российские компании занять освободившуюся нишу? Имеются ли для этого необходимые компетенции и оборудование?
Ответ:  Для ответа на данный вопрос необходимо определить сегмент рынка, в котором работают отечественные компании, а также разделить сами сервисные компании и отечественных производителей оборудования, так как достаточно часто производители оборудования не оказывают услуг по сервису, а сервисные компании не производят сами своё оборудование в полном объеме. В низкотехнологичном сегменте у сервисных компаний зависимость не критична, так как есть отечественные решения, позволяющие оказывать сервисные услуги на уровне международных компаний и даже лучше. В высокотехнологичном сегменте зависимость весьма серьезная не только в области самого телеметрического оборудования, но и в специализированном программном обеспечении. У отечественных производителей оборудования ситуация гораздо более плачевная, даже для производства модулей для выполнения низкотехнологичного сервиса нет необходимых компонентов, производимых нашей промышленностью, нет отечественного программного обеспечения для разработки и моделирования, отсутствуют даже аналоги некоторых материалов и сплавов, включая немагнитные, без которых создание продукции, способной конкурировать с западными аналогами, невозможно. И я сейчас даже не говорю о том, что многие решения построены на архитектуре, использующей западные компоненты, для выполнения технических параметров, заданных заказчиками, а изменение архитектуры - это годы разработки и сотни тысяч часов отработок и тестирований, которые тоже придется проводить, договариваясь с заказчиками, так как полигоны для полномасштабных натурных испытаний у нас тоже отсутствуют. Да, уход западных компаний с российского рынка, безусловно, фактор роста для отечественных производителей. Но они не смогут заместить такие объемы в краткосрочной перспективе даже аналогами ненадлежащего качества, а вот смогут ли они заместить оборудование в долгосрочной перспективе, зависит в первую очередь от действий, которые государство и ведущие заказчики в лице ВИНК будут предпринимать для решения данной проблемы. Перед нами очень широкий спектр задач: не во всех областях есть достаточный уровень компетенции, зачастую отсутствует необходимая материально-техническая база и  оставляет желать лучшего уровень промышленности в стране. Но «дорогу осилит идущий».