На сегодняшний день бурение и добыча углеводородной продукции является приоритетным направлением по достижению энергонезависимости Украины. Стоимость углеводородов в значительной степени регулируется рынком, как внутренним, так и внешним. Однако при формировании цены продукта прежде всего учитывается его себестоимость, т.е. количество ресурсов затраченных на добычу единицы продукции. Также необходимо отметить, что цена продукции влияет на объем ее добычи, которая в свою очередь связана с процессом формирования себестоимости. Таким образом, себестоимость добычи единицы продукции и процесс формирования рыночной цены являются взаимозависимыми величинами. Безусловно, мировая структура энергопотребления так или иначе зависит от сбалансированности этих процессов.

Важнейшим фактором данной балансировки, который в большей степени влияет на себестоимость добычи продукции, является самый экономически затратный и наиболее «рископодверженный» процесс – бурение скважины.

Объем добычи углеводородов из каждой отдельной скважины зависит от большого количества факторов. Однако все эти факторы могут быть объединены в основные три группы:
- естественная геология скважины;
- технико-технологический процесс строительства скважины;
- режимы и способы эксплуатации скважины, в том числе методы интенсификации добычи.

Очевидно, что первая группа факторов не может поддаваться техническому влиянию, однако вторая и третья являются результатом определённого выбора при строительстве и эксплуатации скважины. Необходимо отметить существенную взаимозависимость второй и третьей групп факторов - технические характеристики скважины влияют на ее эксплуатационные параметры и наоборот (процесс эксплуатации, в особенности использование активных методов интенсификации, влияет на техническое состояние скважины). Наиболее важным требованием к техническим характеристикам скважины является обеспечение максимального уровня надежности, который зависит от способности крепи выдерживать знакопеременные гидравлические нагрузки в процессе освоения и эксплуатации без критического ухудшения технических характеристик. Исходя из того, что скважина является гидротехническим сооружением, работающим с газами и жидкостями в условиях перепадов давлений, основным критерием надежности будет показатель герметичности крепи. Достижение максимального значения именно этого показателя гарантирует долгосрочную и бесперебойную работу скважины. Основным технологическим процессом, который отвечает за герметичность скважины является крепление.

Достижение определенных значений параметра герметичности или, если быть точнее, снижения риска возникновения негерметичности, может быть получено несколькими путями – использованием различных технологических комплексов (технологический комплекс – это предлагаемый вариант по креплению скважины состоящий из тампонажных систем с их определенным набором физико-механических и реологических параметров и набора технологических приемов по процессу крепления скважин (оснастка ОК, режимы закачки и т.д.). Для оптимального и аргументированного выбора технологического комплекса, его аналитики и оценки эффективности, а также для прогнозирования рисков возникновения негерметичности был создан комплексный программный продукт CemExpert.

CemExpert – это программный продукт, который позволяет оценить технологические комплексы, а в их составе и тампонажные системы и их комбинации по степени эффективности. С помощью данного ПО появляется возможность расчета экономических и экологических рисков, связанных с цементированием скважин.
Разберем алгоритм работы ПО «CemExpert» на примере цементирования эксплуатационной колонны одной из скважин на территории Украины (рис.1).
Первым этапом происходит анализ сложности горно-геологических условий крепления каждой из секций с точки зрения крепления скважины. Для этого выделяются основные горно-геологические факторы, которые напрямую или косвенно могут влиять на процесс цементирования, а также нагрузки, возникающие при освоении и эксплуатации скважины. Оценка коэффициента сложности объекта (I секция экс. колонны) составила 57,8 баллов.

Затем происходит оценка параметров тампонажных систем, которые влияют на создание изоляции для противодействия негативному влиянию горно-геологических факторов и нагрузок, возникающих при освоении и эксплуатации скважины. Исходя из нашего опыта, для крепления эксплуатационных колонн мы предлагаем использовать тампонажные системы с оценкой эффективности не менее 80 баллов. Это позволяет достичь максимальных показателей снижения рисков потери герметичности при одновременном балансировании экономических показателей проекта.

Для крепления продуктивных горизонтов нами была предложена тампонажная система РТМ-120 ПВ с оценкой эффективности равной 80,2 балла (рис. 3,4). При оценке эффективности тампонажной системы программа выводит на экран CemSurface - 3Д-график, на котором отображена поверхность эффективности параметров тампонажной системы относительно каждого из заданных факторов сложности. С помощью данной поверхности легко визуально понять какие из параметров тампонажной системы эффективно противостоят заданным технологическим вызовам (пики), а какие необходимо по возможности корректировать (впадины). По данному алгоритму была проведена оценка и второй тампонажной системы, которая предлагалась к использованию «на смывку». Результат эффективности данной тампоанжной системы составил 42,8 балла. Тампонажная система с данной эффективностью была предложена, исходя из экономических соображений и ее роли, как порции «на смывку».

Далее по алгоритму происходит оценка эффективности предлагаемой технологии крепления. Ряд таких параметров, как реологические параметры бурового раствора перед цементированием, толщина стенки ОК, оснастка ОК, расчетный эксцентриситет колонны, использование турбулизаторов в зоне каверн и др. подвергаются систематической обработке, результатом которой является бал эффективности применяемой технологии крепления. В нашем случае он составил 69 баллов.
Оценив все вышеуказанные параметры относительно факторов сложности, можно получить интегральную оценку всего технологического комплекса цементирования для конкретных условий скважины. Данная методика оценки применяется для расчета рисков (рис. 5). Расчетный риск возникновения негерметичности в системе «обсадная колонна – цементный камень – стенка скважины» при креплении I-секции эксплуатационной колонны составил 7,3%.

Практическим результатом внедрения комплексного подхода ООО «УКРСКС» и работы ПО «CemExpert» стали показатели качества крепления данной скважины. Согласно данных АКЦ жесткий контакт цементного камня с обсадной колонной составил более 75%. Скважина введена в эксплуатацию и дает промышленный приток газа.
На рисунке 6,7 представлен другой пример, но уже массового внедрения данного подхода и длительностью более 3 лет. Компания-заказчик в течение трех лет применяла стандартные технологические комплексы для крепления скважин на одном из своих месторождений, что постепенно привело к росту показателя обводненности продукции до 37,4% и снижению среднего дебита до 18,8 т/сут. Также проблемы с герметичностью привели к тому, что из всего фонда скважин на данном месторождении более 20% были с заколонной циркуляцией флюидов. Внедрение комплексного подхода в процессе цементирования, а также использование ПО «CemExpert» позволило нашей компании снизить средний показатель обводненности продукции до 28,2% при одновременном снижении темпа роста данного показателя, а также повысить средний дебит продукции до 19,1 т/сут с одновременным ростом тренда данного показателя. Аналитика результатов, ведение и анализ базы данных позволили снизить количество скважин с наличием заколонной циркуляции флюидов до менее 1%.

Таким образом, справедливо будет утверждать, что использование ПО «CemExpert» и комплексный подход, учитывающий все особенности каждой скважины, позволяют добиваться максимальных показателей добычи и снижения рисков при строительстве скважин. Данная методика гарантирует, что каждый инвест-проект будет максимально прибыльным, разработка месторождений наиболее эффективной, а фактические дебиты будут выше плановых.
Нашей компанией накоплен огромный объем опытной статистической информации по результатам цементирования скважин в самых разных горно-геологических условиях, в том числе и с максимальной сложностью, с использованием практически всех существующий технологий и комбинаций тампонажных систем. Результаты при этом, при согласовании с заказчиком, были оценены с учетом параметров эксплуатации.

Данная база данных составляет основу нашей комплексной работы и выработки эффективных технологических решений, а также ядро программного продукта «CemExpert».
Для выработки четких и эффективных технологических решений, с максимальной степенью надежности недостаточно лишь существующей в мире системы обобщенных стандартов. Необходимо учитывать индивидуальные особенности каждого объекта и поэтому дополнив существующую базу стандартов по цементированию комплексной системой принятия технологический решений, основанной на ПО «CemExpert», мы смогли реализовать эффективный механизм создания герметичных, надежно работающих скважин. А алгоритм оценки рисков потери герметичности позволяет повышать экономическую эффективность инвест-проектов по строительству скважин в текущей экономической ситуации.