Использование горизонтальных и наклонно направленных скважин является важным направлением в современной нефтяной и газовой отрасли. Горизонтальное бурение играет важную роль в повышении эффективности разработки месторождений за счет минимизации водного притока в скважины, улучшения воздействия на пластовые флюиды и повышения коэффициента извлечения углеводородов. Это также позволяет улучшить качество бурения на разных этапах разработки месторождений, снизить стоимость бурения и улучшить технические характеристики, что в свою очередь способствует более эффективному восстановлению продуктивности нефтяных пластов.
Ключевые слова: горизонтальное бурение, наклонно направленные скважины, низкопроницаемые коллекторы, приток, коэффициент, восстановление продуктивности.
Использование горизонтальных скважин для разработки нефтяных месторождений представляет собой важный приоритет в нефтегазовой отрасли, особенно когда речь идет о трудноизвлекаемых запасах нефти. Такие запасы встречаются в низкопроницаемых и неоднородных коллекторах, а также в зонах с высокой вязкостью нефти или при наличии зависших слоев, природного газа и нефтяных отложений.
Горизонтальное бурение используется для решения нескольких важных задач. Оно помогает снизить водный приток в скважину, минимизируя конусные отверстия. Также это позволяет применить более эффективные методы воздействия на пластовые флюиды, что способствует восстановлению продуктивности нефтяных месторождений и улучшению коэффициента извлечения углеводородов. Кроме того, такие методы позволяют повысить качество бурения как на первых, так и на вторых этапах разработки продуктивного пласта, а также снизить стоимость бурения за счет улучшения технических характеристик и внедрения новых подходов [1].
Проектирование профиля скважины проводится на этапе составления рабочих проектов, основываясь на исходных данных, а также требованиях нормативных документов, таких как «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» (ПБ 08–624–03, утвержденные Госгортехнадзором РФ в 2003 году) и «Инструкция по бурению наклонных скважин» (РД 39–018070–6.027–86) [2].
При проектировании профиля скважины необходимо учитывать возможность пересечения стволов, что требует внимательного подхода к архитектуре наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Важно правильно разместить забои как в нижних, так и в верхних горизонтах для обеспечения эффективной разработки месторождения. С учетом используемых методов бурения, характеристик прочности пород и особенностей искривления скважин выбираются различные типы профилей.
Трехинтервальный профиль включает вертикальный участок, интервал набора и корректировки кривизны, а также интервал стабилизации или уменьшения зенитного угла. Этот профиль подходит для добывающих и нагнетательных скважин с отклонением забоя от вертикали до 300–400 м. Для скважин с отклонением более 300 м рекомендуется использовать четырехинтервальный (S-образный) профиль. Он включает те же участки, что и трехинтервальный, а также участок стабилизации зенитного угла до кровли продуктивного пласта. Такой профиль обеспечивает смещение забоя до 2200 м при зенитном угле до 50° [3].
Для более сложных случаев, таких как глубокие нефтяные пласты, применяют пятиинтервальный профиль с горизонтальным участком в нефтеносном слое. Схемы профилей наклонно-направленных скважин, представленные на рисунке 1, соответствуют вышеописанным типам профилей и варьируются в зависимости от величины отклонения забоя от вертикали.
Рис. 1. Схемы профиля наклонно-направленных скважин
При проектировании глубины наклонно-направленных скважин следует учитывать наличие зумпфа, который должен быть длиной 40–50 м ниже продуктивной зоны объекта эксплуатации. Кроме того, в интервале стабилизации зенитного угла при значениях от 35 до 55° наблюдается ухудшение условий выноса шлама, что ведет к образованию «шламовой подушки» и сальников. Это, в свою очередь, ухудшает вытеснение бурового раствора при цементировании скважины.
Согласно «Правилам безопасности в нефтяной и газовой промышленности» (ПБ 08–624–03) и другим нормативным актам, глубина вертикального интервала должна быть такой, чтобы исключить набор кривизны в неустойчивых верхних отложениях, при этом глубина выбирается с учетом величины отклонения забоя от вертикали, а также для предотвращения пересечения стволов скважин.
Для конкретных условий месторождения длина вертикального участка должна быть не менее 150 м. Поскольку начальный набор угла происходит при бурении под кондуктор диаметром 245 мм, интенсивность искривления на этом участке не должна превышать 1,5°/10 м.
Что касается траектории горизонтальных скважин, то она в основном имеет пространственную архитектуру, что позволяет оптимально проложить горизонтальные участки в пределах продуктивного объекта. При этом важным моментом является обеспечение плавного сопряжения между различными участками скважины для достижения наилучших эксплуатационных характеристик.
Многоствольные скважины, состоящие из основного и боковых стволов, классифицируются по уровням сложности. Скважины 1 и 2 уровня сложности могут быть построены без использования специализированного оборудования для формирования сочленений между стволами (рис. 2).
Это позволяет ускорить процесс строительства, однако при этом не обеспечивается защита стыка от обрушения породы. Также использование стыков первого и второго уровня сложности не гарантирует успешность повторного попадания в боковой ствол при проведении ремонтно-изоляционных работ (РИР) в процессе эксплуатации скважины.
Для многоствольных скважин 3 и 4 уровня сложности применяются специальные технические средства, которые обеспечивают формирование прочных и надежных сочленений. Это позволяет гарантировать повторное вхождение в боковые стволы и сохраняет механическую целостность соединений. В таких скважинах гидравлическая герметичность стыков достигается с помощью специализированных конструкций, а также за счет использования особых материалов для тампонажа [4].
Спуск и цементирование, выполненные совместно с «материнской» колонной, создают цельный, гидравлически изолированный и герметичный узел многоствольного стыка, после чего осуществляется бурение (при необходимости с креплением) стволов скважины.
Многоствольные скважины 5 и 6 уровня сложности обеспечивают полную гидравлическую изоляцию интервала многоствольного стыка. Однако, этот подход приводит к усложнению конструкции, а также значительно увеличивает продолжительность строительства и завершения скважины.
На мировой практике наибольшее распространение получили системы с уровнями сложности 3 и 4, которые являются наиболее эффективными при бурении многоствольных скважин. В России также имеется опыт строительства многоствольных скважин всех уровней сложности, однако массовое внедрение технологий произошло в основном на предприятиях ОАО «Татнефть», где реализуются конструкции 1 и 2 уровня сложности.
Рис. 2. Типы многоствольных скважин
Одним из предпочтительных вариантов являются многоствольные скважины с горизонтальным окончанием. Когда боковые ответвления выходят из горизонтального участка одного пласта с дальнейшим завершением по 1 или 2 уровню сложности, такая конструкция скважины называется многозабойной.
Для формирования многоствольного стыка 3–6 уровня, в боковой ствол спускается обсадная колонна, которая подвешивается в нужном положении для обеспечения необходимой изоляции и прочности сочленений.
Литература:
- Бревдо Г. Д. Проектирование режима бурения. — М: Недра, 1988.
- Булатов А. И., Аветисов А. Г. Справочник инженера по бурению: В 4 т. — М: Недра, 1993–1996. — Т. 1–4.
- Иоанесян Ю. Р., Попко В.В, Симонянц С. Л. Конструкции и характерис тики современных турбобуров. — М: ВНЙИОЭНГ, 1986.
- Шенбергер В. М., Зозуля Г. П., Гейхман М. Г., Матиешин И.С, Кустышев А. В. Техника и технология строительства боковых стволов в нефтяных и газовых скважинах: Учебное пособие. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2007. — 594 с
