книги / Техника и технология строительства боковых стволов в нефтяных и газовых скважинах

УДК 622.279(075.8) ББК 33.36я73

Ш47

Ре ц е н з е н т ы : В. П. Зозуля д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Бурение нефтяных и газовых скважин» Альметьевского нефтяного института; С. И. Грачев д-р техн. наук, профессор, зав.кафедрой «Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений» Тюменского государственного нефтегазового университета

Reviewer: chief of branch “Drilling Oil and Gas Wells” of Almetyevsk Oil Institute, doctor of technical sciences, pro­ fessor Zozulya V P., chief of branch “Development and Exploitation of Oil Fields” Tyumen State Oil and Gas Uni­ versity, doctor of technical sciences, professor Grachev S. I.

Шенбергер В. M., Зозуля Г. IL, Гейхман М. Г., Матиешин И. С., 1П47 Кустышев А. В.

Техника и технология строительства боковых стволов в нефтяных и газовых скважинах: Учебное пособие,— Тюмень: ТюмГНГУ, 2007.— 496 с ,- ISBN 978-5-902665-24-3

' Приведены результаты анализа зарубежного и отечественного опыта бурения и заканчивания боковых стволов из бездействующих и малодебитных скважин. Представ­ лены основные аспекты инженерных расчетов при составлении планов работ (проек­ тов) на строительство боковых стволов (БС), в том числе с горизонтальным оконча­ нием.

Рассмотрены отечественные и зарубежные технические средства для вырезания ок­ на (удаления участка) в эксплуатационной колонне, набора параметров кривизны, бу­ рения БС и крепления их потайными колоннами-«хвостовиками». Обоснована необхо­ димость и показана эффективность применения новых рецептур буровых растворов на биополимерной основе при первичном вскрытии продуктивных горизонтов.

Показаны перспективы и доказана эффективность бурения разветвлено-горизон- тальных и многоствольных скважин на примере опыта их бурения в ОАО «Сургутнеф­ тегаз» и ООО «НК «Красноленинскнефтегаз».

Учебное пособие предназначено для студентов направления 130 500 «Нефтегазовое дело», обучающихся для получения степени бакалавров и магистров, а также подготов­ ки дипломированных инженеров по специальности 130 503 «Разработка и эксплуата­ ция нефтяных и газовых месторождений»

У. М. Shenberger, G. Р. Zozulya, М. G. Geihman, I. С. Matieshin, А. V. Kustishev

Technique and Technology of Rat Holes Building into Oil and Gas Wells: Study guide.— Tyumen: TSOGU, 2007.— 496 p.

Had constituted the main aspects of designs engineering when plans of works (projects) in­ diting for rat holes building including horizontal ending. Had resulted of analysis of foreign and native drilling and completion rat holes experiments from idle and marginal wells produc­ er.

Had considered foreign and native technical means for cutting of special «window» (dele­ tion of casing sector) into exploitative casing, direction of well parameters, drilling of rat holes and them consolidation applying countersunk pipe liners. Had proved necessity and had dem­ onstrated efficiency of applying new formulations of biopolymer base mud flushes when pri­ mary drilling in producing formations.

Had demonstrated of challenges and efficiency of ramified horizontal and multichannel wells in «Surgutneftegas».

For students of direction 130 500 «Oil and Gas Concern» which are learning for receiving of bachelors’s and magisters’s degree, and also for preparation of diploma’s specialists of speci­ ality 130 503 «Development and Exploitation of Oil and Gas Fields».

Содержание

6.8.3.Расчет координат и пространственных параметров фактического профи­

10.2.Определение длины интервала забуривания бокового ствола с учетом эксцен­ тричности расположения обсадной колонны, кавернозности ствола, простран­

Введение

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что реконструкция скважин методом бурения из них боковых стволов является сложным, но очень важным технологическим процессом, позволяющим при определен­ ных капитальных вложениях восстановить аварийные, осложненные и ма­ лодебитные скважины, проводить доразработку месторождений за счет уп­ лотнения сетки, что в конечном итоге способствует стабилизации и повы­ шению объемов добычи нефти прежде всего при эксплуатации длительное время разрабатываемых месторождений.

Таким образом, бурение боковых стволов (БС) зарекомендовало себя в отечественной практике как один из методов реконструкции с целью вос­ становления работоспособности эксплуатационных нефтяных и газовых скважин.

В последнее время в связи с активным использованием геолого-гидроди­ намического моделирования разработки месторождений нефти и газа, по­ явлением новейших видов навигационного оборудования, надежного и из­ носостойкого бурового инструмента, новых технологий и технологической оснастки бурение боковых стволов приобретает все большее значение. Поя­ вилась возможность довыработки остаточных запасов нефти из застойных и тупиковых зон и полулинз на месторождениях, находящихся на поздней стадии разработки, вовлечение в активную разработку запасов нефти прикровельных водонефтяных зон и перехода на нижележащие продуктивные пласты с использованием пробуренного фонда скважин, находящихся в простое из-за аварий или по причине нерентабельной эксплуатации.

Стоимость и срок окупаемости капитальных затрат на реконструкцию (восстановление) скважин методом бурения боковых стволов значительно ниже аналогичных показателей бурения новой скважины за счет использо­ вания большей части ствола существующей скважины и имеющейся ин­ фраструктуры месторождения.

Применение метода горизонтального бурения при строительстве БС по­ зволяет перевести вертикальные скважины или обычные наклонные в раз­ ряд горизонтальных или многоствольных со значительным увеличением зо­ ны дренирования.

Помимо экономического эффекта, бурение БС уменьшает техногенное воздействие буровых работ на окружающую среду.

В отличие от строительства обычных наклонных или горизонтальных скважин реконструкция (восстановление) и ремонт скважин методом буре­ ния боковых стволов включает дополнительные операции, связанные с формированием «окна» в обсадной колонне.

Типовые технические средства для бурения и крепления обычных сква­ жин не могут быть использованы при бурении БС (ДС) ввиду их малого диаметра.

Бурение и крепление БС осуществляется с помощью комплекса специ­ альных технических средств, который позволяет решать следующие основ­ ные технологические задачи:

—вырезание участка или бокового «окна» в эксплуатационной колонне скважины;

—ориентирование двигателя-отклонителя или клина-отклонителя внут­ ри эксплуатационной колонны, то есть в магнитной среде;

—оперативное управление двигателем-отклонителем и контроль траек­ тории бурения;

—спуск, подвеска и цементирование хвостовика.

В настоящее время бурение БС (ДС) является интенсивно развиваю­ щимся направлением в области строительства эксплуатационных нефтяных и газовых скважин.

Техническое обеспечение работ по бурению БС (ДС) включает широкий спектр различного оборудования, инструмента, систем бурового раствора и рецептур специальных жидкостей.

Технико-технологические решения, представленные в данном учебном пособии, позволяют студентам овладеть теоретическими знаниями и прак­ тическими навыками по проектированию и строительству БС скважин и наиболее полно соответствовать требованиям по формированию высоко­ квалифицированного специалиста по нефтегазовому делу со специализаци­ ей «Капитальный ремонт скважин».

Учебное пособие содержит современные технико-технологические ре­ шения в области строительства боковых стволов из обсаженных скважин, основные инженерные расчеты при их бурении и заканчивании. При со­ ставлении учебного пособия использованы руководящие документы терри­ ториальных научно-исследовательских и проектных институтов (СургутНИПИнефть, ТюменНИИгипрогаз, НПО «Буровая техника» — ВНИИБТ), а также опыт бурения БС, достигнутый и применяемый в настоящее время ведущими отечественными (ОАО «Газпром», ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО «ЛУКОЙЛ», ООО «НК «Красноленинскнефтегаз» и др.) и зарубежными фирмами (Schlumberges, Halliburton, Bakez HUGhes и др.).

Термины и определения основных параметров наклонно направленных, горизонтальных

ибоковых стволов скважин

1.Наклонно направленная скважина — горная выработка, забой которой имеет отклонение в заданном направлении от вертикали, проходящий че­ рез ее устье, а ствол проводится по проектной кривой.

2.Горизонтальная скважина (ГС) — наклонно направленная скважина с горизонтальным окончанием ствола определенной длины по продуктивно­ му пласту; профиль ГС состоит из направляющего участка (от устья до

кровли проектного горизонта) и горизонтального (1г) — по продуктивному пласту.

3.Боковой ствол (боковой горизонтальный ствол) скважины (БС, БГС) —

дополнительный ствол (стволы) из эксплуатационной колонны бездейст­ вующей или малодебитной скважины.

4.Ось скважины — пространственная кривая, состоящая из сопряжен­ ных между собой отрезков прямых и кривых линий.

5.Пространственное положение скважины определяется тремя текущи­ ми параметрами: длиной ствола (L), зенитным углом (а), азимутальным уг­ лом (<р).

6.Глубина скважины по вертикали (Н) — расстояние от устья скважины до горизонтальной плоскости, проходящей через ее забой.

7. Длина ствола скважины (L) — расстояние от устья до забоя (или лю­ бой точки измерения углов) по ее оси.

8.Зенитный угол (а) — угол между касательной к оси ствола в рассматри­ ваемой точке и вертикалью, проходящей через ту же точку.

9.Угол наклона ствола скважины (8) — угол между осью скважины или касательной к ней в рассматриваемой точке и горизонтальной проекцией оси на плоскость, проходящею через данную точку.

10.Азимутальный угол (ц>) — угол между апсидальной и меридиональной плоскостями. Апсидальной называется вертикальная плоскость, проходящая через касательную к оси ствола скважины.

11.Профиль скважины — проекция оси ствола скважины на вертикаль­ ную плоскость, проходящую через ее устье и забой.

12.План скважины — проекция оси ствола скважины на горизонтальную плоскость, проходящую через ее устье.

13.Отклонения забоя скважины от вертикали (А) — расстояние от забоя скважины до вертикали, проходящей через ее устье.

14.Зенитное искривление ствола скважины — изменение зенитного угла между двумя точками замера — Да = а2 —а,.

15.Азимутальное искривление — изменение азимута скважины между дву­ мя точками замера — Дер = ср, —<р,.

16.Радиус искривления R — величина обратная интенсивности искривле­

ния

_ 573

Aam Да,о = R Аа,оо