3. Геолого-технологические условия и ключевые вызовы бурения глубоких и сверхглубоких скважин
3.1. Высокие давления и температуры (HPHT) и узкое окно порового–разрывного давления
В условиях высоких давлений и температур (HPHT) ключевым ограничением становится узкое окно между поровым и разрывным давлением это приводит к режимам совместного притока и поглощения: малое увеличение эквивалентной циркуляционной плотности вызывает поглощение, а малое снижение приток [1]. Поэтому критичной становится точная стабилизация забойного давления, что обосновывает MPD (бурение с управляемым давлением) с точностью порядка ±0,35 МПа. (1) В многонапорных разрезах и при высоконапорных рассолах допустимые изменения плотности могут быть крайне малы (до ~0,03 г/см³), что требует тонкого управления давлением и при цементировании [2] эти факторы напрямую конвертируются в рост непроизводительного времени (NPT) и удельной стоимости.
3.2. Неустойчивость стенок, потери циркуляции и прихваты
Для глубин более 6 км типичны сочетания абразивных пород, соляных и глинистых толщ, зон трещиноватости и разломов, что провоцирует обвалы, сужение ствола, дифференциальные прихваты и потери циркуляции [2] даже при наличии MPD часть осложнений обусловлена геомеханикой и физико-химическим взаимодействием «скважина — порода — технологические жидкости» [4]. На уровне кампании эти события проявляются через рост NPT и частоты типовых инцидентов, включая боковой ствол sidetrack (боковой ствол) [3].
3.3. Целостность ствола как «сквозная» задача
Целостность ствола (wellboreintegrity — целостность ствола) рассматривается как интегрированная система: обсадные колонны, цементное кольцо, устойчивость ствола и управляемость режимов, включая «тонкое управление давлением» при цементировании (2). Для сверхглубоких интервалов растут требования к высокотемпературным жидкостям и тампонажным системам, включая пластичные и самовосстанавливающиеся составы (2). Нарушения целостности приводят к аварийности и дополнительным изоляционным работам, то есть к росту NPT и стоимости; именно поэтому целостность должна контролироваться через КПЭ в рамках циклов бенчмаркинга и непрерывного улучшения (3).
4. Классификация технологий и оборудования (с привязкой к КПЭ)
Для практического управления deep/ultra-deep бурением технологии рационально группировать по функции и ожидаемому измеримому эффекту: (i) управление давлением (MPD и управляемое по давлению цементирование); (ii) обеспечение траектории/качества ствола и рост скорости проходки; (iii) буровые и тампонажные системы как основа устойчивости и барьерности; (iv) системные меры профилактики осложнений (включая гидромеханическое упрочнение) ([1, 2, 4] Такая структура удобна тем, что каждый блок напрямую связывается с КПЭ (скорость проходки, NPT, время без проходки, скрытые потери времени, удельная стоимость) [3].
4.1. MPD и тонкое управление давлением при цементировании
MPD (бурение с управляемым давлением) в узком «окне» обеспечивает управляемость забойного давления и снижение риска сценариев «приток/поглощение» [1]. Переход к более высокой точности управления (порядка 0,2 МПа) расширяет возможности контроля при переходных режимах и сложных интервалах, включая контроль пикового давления при спуске surgepressure (пиковое давление при спуске) (2) для цементирования развивается режим «баланса давлений» с контролем динамической эквивалентной плотности в затрубном пространстве; приводятся показатели роста качества цементирования (например, 74,32% и прирост на 23,6% по данным электрического каротажа) [2].
4.2. Траектория, качество ствола и производительность оборудования
Контроль траектории и качества ствола влияет на сопротивления, риск прихватов и надежность последующих операций крепления [1]. Рост автоматизации и оснащения буровых, включая верхний привод (topdrive — верхний привод) и механизацию спуска колонн, повышает повторяемость операций и снижает вариабельность времени без проходки [2]. Отдельно отмечены методы снижения трения, включая «торсионно-маятниковое снижение трения» torsionalpendulumdragreduction (торсионно-маятниковое снижение трения), повышающие механическую скорость проходки в режиме скольжения на 20–66% (2).
4.3. Буровые и тампонажные системы как основа устойчивости и барьерности
В deep/ultra-deep условиях буровые растворы и цементирование следует трактовать как элементы управления рисками устойчивости стенок и целостности ствола, а не как «рецептуры» [2]. Улучшение материалов и режимов вытеснения в узком «окне» давлений повышает качество изоляции и снижает вероятность последующих корректирующих работ [2] эффект целесообразно фиксировать через изменение доли NPT, частоты событий и скрытых потерь времени, выявляемых при стандартизации учета [3].
4.4. Системная профилактика осложнений: гидромеханическое упрочнение
Гидромеханическое упрочнение стенок и водоструйная обработка позиционируются как системные меры, снижающие вероятность поглощений, проявлений и прихватов за счет формирования приствольного экрана и улучшения условий бурения/цементирования [4] приводятся показатели снижения осложнений на 75–80% и до 90% (по отдельным объектам), а также сокращение сроков строительства на месяцы и рост интегральной эффективности на 20–25% (4). В логике КПЭ это интерпретируется как снижение NPT и скрытых потерь времени на фоне уменьшения частоты событий [3, 4].
5. КПЭ и бенчмаркинг в многоскважинных кампаниях
Оценка технологий должна опираться на сопоставимые показатели, а не на единичные кейсы. Базовый набор КПЭ включает: механическую скорость проходки ROP (механическая скорость проходки), непроизводительное время NPT (непроизводительное время), время без проходки flattime (время операций без проходки), скрытые потери времени invisiblelosttime (скрытые потери времени), удельную стоимость, а также частоту и структуру осложнений [3].
В deep/ultra-deep условиях именно метрики времени и событий наиболее чувствительны к качеству инженерных решений, поскольку риски узкого окна давлений и устойчивости стенок быстро превращаются в NPT и перерасход [1, 2].
Бенчмаркинг (benchmarking — сравнительный анализ) в многоскважинной кампании строится на фиксировании базового уровня baseline (базовый уровень), стандартизации учета времени/событий и регулярном цикле улучшений с разбором по итогам работ after-actionlearning (разбор по итогам работ) (3). Принципиально важно сравнивать сопоставимые интервалы и нормализовать по сложности (траектория, термобарика, интервал осложнений), иначе эффект технологии смешивается с геологией [1, 2, 3].
6. Алгоритм внедрения (без таблицы, в сжатом виде)
- Диагностика условий и рисков: выделение интервалов узкого окна давлений, зон поглощений/притоков, нестабильности стенок и требований к целостности ствола [1, 2].
- Выбор технологического пакета: MPD и управление давлением при цементировании; решения по траектории/качеству ствола; растворы/тампонаж; системная профилактика осложнений (гидромеханическое упрочнение) [1, 2, 4].
- Стандартизация учета: единые определения NPT, времени без проходки и скрытых потерь времени; единая кодировка причин простоев и инцидентов [3].
- Сбор данных: дневные отчеты (DDR), журналы давления/режимов, отчеты по растворам и цементированию, реестр осложнений и подтверждение качества (например, по каротажу цемента) [2, 3].
- Бенчмаркинг внутри кампании: сравнение КПЭ «скважина-к-скважине» на сопоставимых интервалах; оценка вклада технологий в снижение NPT и рост производительности [3].
- Корректирующие действия и закрепление результата: настройка режимов, обновление процедур и повторная проверка эффекта на следующих скважинах [3].
7. Ограничения и условия корректной интерпретации
Достоверность вывода зависит от сопоставимости данных: без единой таксономии времени часть потерь «растворяется» в плановых операциях, что и требует выделения скрытых потерь времени и стандартизации учета (3). В deep/ultra-deep разрезах геологическая вариативность (окно давлений, трещиноватость, интервалы нестабильности) может перекрывать эффект оборудования, поэтому необходима нормализация по сложности и сравнение в сопоставимых интервалах [2]. Кроме того, внедрение часто сопровождается одновременными изменениями компоновки, долот и рецептур, что требует дисциплины фиксации изменений и поэтапного внедрения для корректной причинной интерпретации [3]. Переносимость эффектов системных методов укрепления стенок требует обязательного подтверждения через КПЭ на уровне кампании [4].
Список литературы
- Ванг, Х.Г., Гэ, Ю.Х., Ши, Л. Технологии бурения глубоких и сверхглубоких скважин: текущее состояние, вызовы и перспективы в период 13-й пятилетки (2016–2020) / Х.Г. Ванг, Ю.Х. Гэ, Л. Ши. – Natural Gas Industry B, 2017. – Т. 4. – С. 319–326
- Ванг, Х.Г. и др. Natural Gas Industry B / Х.Г. Ванг [и др.]. – 2022. – Т. 9. – С. 141–157. – DOI: 10.1016/j.ngib.2021.08.019
- Ойеканми, О.Э., Онвумере, А.А. Бенчмаркинг производительности и непрерывное совершенствование в многоскважинных буровых кампаниях / О.Э. Ойеканми, А.А. Онвумере. – Advances in Engineering Design Technology, 2025. – Т. 7, № 4. – С. 62–82
- Поляков, В.Н. и др. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science / В.Н. Поляков [и др.]. – 2019. – Т. 378. – 012119. – DOI: 10.1088/1755-1315/378/1/012119
