- •Введение
- •Историческая справка
- •1. Общие сведения об искривлении скважин
- •1.1. Элементы, определяющие пространственное положение и искривление скважин
- •1.2. Причины и закономерности естественного искривления скважин
- •1.2.1. Геологические причины искривления скважин
- •1.2.2. Технологические причины искривления скважин
- •1.2.3. Технические причины искривления скважин
- •1.3. Методика выявления закономерностей искривления скважин
- •1.4. Общие закономерности искривления скважин
- •2. Измерение искривления скважин
- •2.1. Датчики инклинометров
- •2.1.1. Датчики зенитного угла
- •2.1.2. Датчики азимута
- •2.2. Инклинометры, опускаемые на кабеле
- •2.3. Автономные инклинометры
- •2.4. Забойные телеметрические системы
- •2.5. Периодичность и шаг измерений
- •2.6. Ошибки измерения искривления
- •3. Проектирование профилей направленных скважин
- •3.1. Типы профилей и рекомендации по их выбору
- •3.2. Определение допустимой интенсивности искривления скважин
- •3.3. Расчет профиля скважины
- •3.3.1. Теоретические основы расчета профиля скважины
- •3.3.2. Трехинтервальный профиль
- •3.3.3. Четырехинтервальный профиль
- •3.3.4. Пятиинтервальный профиль
- •4. Построение проекций скважин по данным инклинометрических замеров и контроль за траекторией ствола
- •4.1. Графический способ построения проекций скважин
- •4.2. Допустимые отклонения забоя скважины от проекта
- •4.3. Расчет величин ошибок в положении забоя скважин
- •4.4. Аналитическое определение координат ствола скважины
- •4.5. Вероятность попадания скважины в круг допуска
- •5. Технические средства направленного бурения
- •Основные размеры отклонителей и их энергетические параметры
- •Технические характеристики взд для бурения направленных скважин
- •6. Ориентирование отклонителей
- •Угол закручивания инструмента при бурении под кондуктор
- •Угол закручивания инструмента при бурении под эксплуатационную колонну
- •7. Неориентируемые компоновки для управления искривлением скважин
- •7.1. Компоновки для бурения вертикальных участков скважин
- •7.2. Компоновки для регулирования зенитного угла наклонных скважин
- •Размеры компоновок с центраторами для управления искривлением наклонных скважин
- •8. Бурение скважин с кустовых площадок
- •8.1. Особенности проектирования и бурения скважин с кустовых площадок
- •8.2. Оптимальное число скважин в кусте
- •8.3. Специальные установки для кустового бурения
- •9. Бурение горизонтальных скважин
- •9.1. Особенности и преимущества горизонтальных скважин
- •Таким образом, применение горизонтальных скважин при добыче углеводородного сырья позволяет:
- •9.2. Профили горизонтальных скважин
- •9.2.1. Классификация профилей
- •9.2.2. Положение и профиль ствола в продуктивном горизонте
- •9.2.3. Рациональная длина горизонтального ствола
- •9.2.4. Расчет профиля горизонтальной скважины
- •Для участка уменьшения зенитного угла
- •9.3. Компоновки низа бурильной колонны для бурения горизонтальных скважин
- •9.4. Промывка горизонтальных скважин
- •9.5. Исследования и измерения при бурении горизонтальных скважин
- •9.6. Заканчивание горизонтальных скважин
- •10. Бурение дополнительных стволов
- •11. Радиальное бурение
- •12. Силы сопротивления перемещению труб в скважине
- •Заключение
- •Литература
- •Содержание
- •9.2. Профили горизонтальных скважин 83
- •9.6. Заканчивание горизонтальных скважин 101
9. Бурение горизонтальных скважин
9.1. Особенности и преимущества горизонтальных скважин
Горизонтальными называются такие скважины, которые вскрывают продуктивный пласт на интервале не менее чем вдвое превышающем толщину пласта. Такие скважины позволяют увеличить дебит нефти или газа, и что более существенно, повысить коэффициент отдачи пласта. Следует отметить, что наибольший эффект может быть получен при бурении не единичных, а нескольких горизонтальных скважин, увязанных в общую систему разработки месторождения. Это позволяет получить параллельно‑струйную фильтрацию флюида в пласте вместо радиальной, имеющей место при эксплуатации вертикальной скважины. В последнем случае в пласте образуются нейтральные зоны («ромашки», целики) нетронутой нефтенасыщенности. Снижение дебита скважины при радиальной фильтрации можно объяснить тем, что по мере приближения флюида к скважине площадь сечения, через которую проходит поток, непрерывно уменьшается, следовательно, соответственно должна увеличиваться скорость его движения. Кроме того, увеличивается объем движущейся смеси в связи с выделением из нефти растворенного газа и его расширением вследствие понижения давления вблизи скважины. По этим причинам гидравлические сопротивления движению жидкости, создаваемые пористой средой, возрастают. Как следствие, при установившемся радиальном потоке большая часть напора и энергии будет затрачена на преодоление сопротивлений непосредственно около скважины. Как показывают теоретические расчеты, даже для негазированной жидкости скорость потока непосредственно у самой скважины будет в 100 раз больше, чем на расстоянии 10 м от нее.
При параллельно‑струйной фильтрации влияние этого фактора существенно снижается, и по расчетам при толщине пласта 10 м и длине горизонтального ствола 100‑150 м приток нефти увеличится не менее, чем в 3 раза по сравнению с вертикальной скважиной. В реальной практике в отдельных случаях имеет место стократное увеличение дебита скважины, но в среднем коэффициент увеличения дебита равен трем.
Благодаря горизонтальным скважинам текущий коэффициент нефтеотдачи по зарубежным месторождениям за 5 лет повысился на 30 %. Конечная нефтеотдача по расчетам специалистов может повыситься на 10‑20 %.
По мнению многих исследователей, бурение горизонтальных скважин наиболее эффективно в продуктивных пластах, сложенных трещиноватыми карбонатными породами. Естественные трещины в пласте располагаются, как правило, вертикально, и при пересечении их горизонтальным стволом существенно увеличивается объем дренирования, а следовательно, и дебит.
Такие скважины имеют существенное преимущество при добыче нефти из оторочек нефтегазовых залежей. В этом случае снижается отрицательное влияние конусов газа и воды при эксплуатации скважин (менее вероятен прорыв газа и меньше обводненность продукции).
Практически только с помощью горизонтальных скважин возможна добыча нефти и газа из низкопроницаемых и карбонатных с высокой неоднородностью коллекторов, тяжелых и высоковязких нефтей, залежей с высокой степенью выработанности. В то же время прогнозные запасы углеводородного сырья в таких месторождениях в России составляют около 25 млрд. т.
С экономической точки зрения при бурении горизонтальных скважин происходит увеличение объемов бурения по каждой скважине за счет удлинения ствола, повышается расход материалов и инструмента, усложняется технология, требуются дополнительные затраты средств на отклонители, системы их ориентации, специальные забойные двигатели и др. К буровым растворам предъявляются более высокие требования, в результате чего их стоимость существенно возрастает. Значительно усложняются геофизические работы. Велика вероятность осложнений, особенно в горизонтальном стволе. Все это приводит к тому, что продолжительность бурения горизонтальной скважины в ряде случаев возрастает в 1,5‑2 раза, а себестоимость 1 метра‑ в 1,3‑1,8 раза, причем на начальной стадии при освоении новых технологий, и более. Однако в ряде случаев стоимости 1 м вертикальных и горизонтальных скважин сравнялись.
Вместе с тем, за счет снижения общего числа горизонтальных скважин по сравнению с вертикальными (в ряде случаев в 10 раз [6]), затраты на их эксплуатацию, обустройство промыслов, т.е. общие расходы по разработке месторождений, в некоторых случаях могут быть снижены до 5 раз. В результате удельные капитальные вложения на 1 т добываемой нефти снижаются в 1,5‑2 раза.
Бурение горизонтальных скважин имеет значительное преимущество и с экологической точки зрения. Это связано с тем, что сокращается общее количество скважин и сохраняется возможность бурения с кустовых площадок, в результате уменьшается:
отчуждение земель;
загрязнение поверхностных вод нефтепродуктами и химреагентами;
объем сооружаемых инженерных коммуникаций (дороги, ЛЭП, водо‑ и нефтепроводы);
поступление в водоносные и продуктивные горизонты различных примесей;
объем отходов;
воздействие на окружающую среду при работах, связанных с интенсификацией притока флюида в скважину (кислотные обработки, гидроразрыв пласта, термическое воздействие).