БУРЕНИЕ СКВАЖИН
УДК 622.24.053 © В.А. Шмелев, А.И. Сухарьков, 2015
Оптимизация затрат при использовании буровых установок для строительства нефтяных скважин
В.А. Шмелев, к.т.н., А.И. Сухарьков
(Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть» в г. Волгограде)
Адрес для связи: vshmelev@lukoilvmn.ru
Ключевые слова: жизненный цикл скважины, комплекс функций буровой установки, функциональная структура буровой установки, функционально-структурный и стоимостной анализ.
Cost reduction for oil well construction by means of use of drilling rigs
V.A. Shmelev, A.I. Sukharkov (VolgogradNIPImorneft Branch of LUKOIL-Engineering LLC in Volgograd, RF, Volgograd)
E-mail: vshmelev@lukoilvmn.ru
Key words: well life cycle, complex of function of the drilling rig, drilling rig functional structure, structure-function and cost analysis.
The issues of optimal functional structure for drilling rigs used at the oil wells construction have been covered upon in the paper. One of the main principles for drilling equipment selection is minimization of production cost and reduction of wells construction time cycle. Determination of correlation between mining and geological conditions of oil wells drilling and technical and economic parameters of drilling rigs allows to optimize their use in accordance with the minimization criterion of production cost.
За последние годы в России и за рубежом наблюдается снижение интенсивности разведки новых месторождений, кроме того, новые месторождения характеризуются все более худшими показателями рентабельности. В дальнейшем, по мере исчерпания запасов «легкой» нефти, в добыче будет увеличиваться доля трудноизвлекаемой нефти (запасы нефти в низкопроницаемых коллекторах, высоковязкие нефти и др.) и соответственно - повышаться затраты на добычу [1]. По ряду оценок [2, 3] за последние 30 лет ежегодные затраты на добычу нефти увеличились от 10 млрд. до 160 млрд. долл. США, что обусловлено потребностью в применении более совершенных и дорогостоящих технологий добычи.
Стоимость строительства скважин зависит от их назначения, глубины, литологии вскрываемого разреза, особенностей залегания горных пород, развития инфраструктуры в районе строительства и других факторов. Например, на территории Волгоградской области стоимость строительства скважин глубиной около 6000 м уже превышает 600 млн. руб.
В процессе жизненного цикла скважины наибольшая доля затрат приходится на стадию ее строительства, а наиболее значительная статья расходов, формирующая стоимость - на бурение и крепление скважин, поэтому сокращение затрат на данном этапе является приоритетным направлением повышения эффективности строительства нефтяных скважин (см. рисунок).
Одним из способов сокращения затрат является обеспечение соответствия функциональной структуры буровой установки условиям строительства скважин.
Вопросы выбора функциональной структуры возникают не только на стадии строительства, но и на протяжении всего жизненного цикла скважины. Например, на стадии испытания или ликвидации применение буровой установки, используемой при бурении, может быть малоэффективным, поскольку условия проведения работ в скважине на этих стадиях отличаются от условий бурения.
Предлагаемый в статье подход к формированию структуры буровой установки основан на введении такой характеристики нефтяной скважины, как ее конструктивно-технологическая сложность. Расчетная модель конструктивно-технологической сложности скважины, а также методика определения затрат при использовании буровых установок в зависимости от конструк-
Сводные статьи затрат при строительстве нефтяной скважины на территории Нижневолжского региона
Таблица 1
Технологическая операция Технология реализации технологической операции Комплекс необходимых основных и вспомогательных функций для реализации технологических операций
Углубление скважины 1. Вращение бурового инструмента с осевой подачей 2. Компоновка бурового инструмента (сборка, разборка бурильной колонны) Г1 -грузовая (fu -спуск инструмента; -подъем инструмента; f13i -подвес инструмента; - компоновка инструмента) Г2 - автоматизация спускоподъемных операций (^ -свинчивание/ развинчивание труб; fZ2 - удержание колонны труб) Г3 -приводная (^ -привод механизмов; f.i22 -регулирование режимов бурения; f.i3i - поддержание заданных режимов) Рл-контролирующая (fiл - контроль режимов бурения) Г5-компоновка бурового оборудования (- конструктивная взаимосвязь; fъr¿ - функциональная взаимосвязь)
Удаление выбуренной породы из скважины (очистка забоя скважины) Промывка скважины жидким или воздушным агентом Р6 - циркуляционная (^ -циркуляция бурового раствора; 42 -очистка бурового раствора; -приготовление бурового раствора; - изменение свойств бурового раствора; -хранение бурового раствора) Рл-контролирующая (fiл -контроль параметров бурового раствора )
Проведение комплекса геолого-геофизических работ по исследованию горных пород и испытанию продуктивных горизонтов Проведение замеров, сбор и анализ информации
Крепление ствола скважины обсадными колоннами в процессе ее углубления Спуск обсадных труб и закачка цементного раствора в межтрубное пространство Цементный раствор закачивается цементировочным агрегатом, не входящим в комплект буровой установки
тивных и технологических характеристик скважины достаточно подробно рассмотрены и опубликованы в ведущих научных российских и международных изданиях, например [4, 5].
В условиях блочно-модульного подхода к формированию функциональной структуры буровой установки, применение которой в данных горно-геологических условиях является целесообразным, воспользуемся методологией функционально-структурного и функционально-стоимостного анализов (ФСА) [6, 7].
Идея применения функционально-структурного анализа состоит в выделении элементов функционального взаимодействия исходя из физической сущности процесса строительства скважин. В табл. 1 представлена взаимосвязь основных технологических операций Т^ и комплекса необходимых основных ^ и вспомогательных /^ функций буровой установки при формировании ствола скважины. Совокупность вспомогательных функций реализуемых отдельными функциональными блоками Мт, позволяет выполнить основные функции Например, технологическая операция Т1 - углубление скважины обеспечивается путем «осевой подачи бурового инструмента и его удлинения», для чего буровая установка должна выполнять грузовую функцию которая в свою очередь реализуется посредством четырех вспомогательных: /11 - спуск инструмента; /12 -подъем инструмента;/ 3 - удержание инструмента;/! 4 -компоновка инструмента.
Из табл. 1 следует, что для реализации всех технологических операций задействованы 6 основных и 18 вспомогательных функций.
Применение ФСА сводится к определению:
- удельного веса основных функций в общей структуре буровой установки SS(•;
- затрат на приобретение данного функционального блока
В соответствии с методологией ФСА удельный вес основной функции
ёс--£осш_
I
(1)
С
где Sосш• - число вспомогательных функций, участвую-
п
щих в реализации основной;15осш- - общее число
1
вспомогательных функций во всей структуре буровой установки.
Например, удельный вес грузовой функции SS1 = 4/18 = 0,222, функции автоматизации спускоподъемных операций SS2 = 2/18 = 0,111 и т.д. Затраты на приобретение функционального блока
где
65;
2
;=1
бЯ,-
• 100%,
(2)
п
I=1
сумма удельных весов всех основных
функций.
Результаты расчетов по формулам (1), (2) представлены в табл. 2.
Вышечный блок реализует все рассмотренные основные функции буровой установки, общий удельный вес которых равен единице. Суммарный удельный вес всех основных функций буровой установки - 5,759, следовательно, относительная стоимость вышечного блока в общей структуре буровой установки равна (1/5,759)-100% = 17,3 %.
1
НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
01'2015 39
Таблица 2
Функциональный блок Функции, в которых участвует функциональный блок Суммарный удельный вес функций Относительная стоимость функциональных блоков, %
Вышечный блок f - f6 1 17,3
Буровые основания F1, F2, fy fb/ f^ 0,88 15,3
Блок буровой лебедки f, fy fу f6 0,776 13,5
Блок буровых насосов fy fу f6 0,554 9,6
Двигатели, ДЭС f, fy f6 0,665 11,5
Трубопроводы fy, f6 0,388 6,8
Блок очистки f„ fу f6 0,554 9,6
Блок приготовления fy, fb 0,277 4,9
Блок регуляторов fy, f6 0,443 7,7
Анализаторы f4 0,111 1,9
Датчики f4 0,111 1,9
Всего 5,759 100
В табл. 2 представлена общая компоновка буровой установки, реализующая механический вращательный способ разрушения горных пород. Следует отметить, что декомпозицию буровой установки на функциональные блоки определяет заказчик бурового оборудования.
Таким образом, применение функционально-структурного и функционально-стоимостного анализов позволяет рассчитывать относительную стоимость функциональных блоков при минимуме затрат на строительство скважины. Базовая стоимость каждого блока определяется исходя из его функционального назначения в общей структуре буровой установки.
При определении фактической стоимости, помимо количественной оценки сокращения затрат на строительство скважины, следует учитывать условия, в которых предполагается эксплуатация оборудования (температура, влажность, взрыво- и коррозионно-опасная среда и др.), а также экологические требования в районе эксплуатации бурового оборудования, в том числе интен-
сивность техногенного воздействия на окружающую среду (шум, вибрация, количество загрязняющих веществ и др.). Следовательно, фактическая стоимость функционального блока определяется исходя из его базовой стоимости с учетом адаптации к условиям эксплуатации на данном нефтяном месторождении.
Список литературы
1. Сафронов А.Ф., Голоскоков А.Н. EROEI как показатель эффективности добычи и производства энергоресурсов // Бурение и нефть. -2010. - № 12. - С. 48-51.
2. Арутюнов В.С. Мировая нефтедобыча. Цены будут расти, производство падать // Промышленные ведомости. - 2006. - №1-2. - С. 3.
3. Строительство горизонтальных скважин / В.И. Кудинов, В.А. Савельев, Е.И. Богомольный (и др.). - М.: ЗАО «Издательс
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.