В последнее время число крупных, новых, вновь разрабатываемых месторождений снизилось. Также ухудшаются состав насыщающих месторождения флюидов и их коллекторские свойства. Из-за того, что при выполнении разработок новых месторождений часто используются старые технологии и техника, нефтегазодобыча пласта составляет всего 30-40%.
Для того чтобы проводить более полную добычу углеводородов, необходимо использовать новые современные технологии и проводить исследование горизонтальных скважин.
Использование горизонтальных скважин при проведении разработки пластов полезных ископаемых позволяет достичь таких результатов:
- за счет того, что увеличивается площадь фильтрации, происходит увеличение производительности;
- увеличивается период эксплуатации без появления воды;
- увеличивается процент извлечения залежей из месторождения, особенно на поздней стадии разработки;
- повышается интенсивность закачивания в пласт агентов;
- появляется возможность разрабатывать пласты, что имеют низкие коллекторные свойства и нефть высокой вязкости;
- появляется возможность разрабатывать труднодоступные месторождения, например, те, что находятся под водой;
- улучшается технология подземных газовых хранилищ.
Особенности скважин
Если бурение выполнили вдоль запланированной трассы и попали в цель, то она будет называться направленной. Забой и зона фильтрации должны находиться в заданной зоне пород и быть ориентированы относительно залежи, согласно с разработанным проектом.
Если применять направленное бурение, то это позволяет усовершенствовать разработку нефте- и газоместорождений и будет эффективным в следующих случаях:
- когда надо проводить бурение с применением обхода сложных горных зон;
- если надо проводить бурение под участками, что заняты или недоступны;
- при необходимости глушения открытых фонтанов;
- когда необходимо провести вскрытие пластов, что круто падают вниз.
Направленные скважины бывают двух видов: вертикальные и горизонтальные скважины.
Если сделано бурение в основном вдоль пласта, между подошвой и верхом залежи в заданном азимутном направлении и ее зона фильтрации соизмерима с размерами вертикального ствола, то она носит название горизонтальная скважина.
Если проводить сравнение с вертикальными конструкциями, за счет того, что расширяется область дренирования и увеличивается поверхность фильтрации, у горизонтальных скважин дебет будет в 2-10 раз больше.
Проведение исследования горизонтальных скважин надо для того, чтобы определить их возможности. Они могут использоваться на следующих объектах:
- при разработке морских месторождений;
- при разработке месторождений, где нет возможности проводить полномасштабные буровые работы;
- если ведется разработка залежей высоковязкой нефти при естественной фильтрации;
- если разрабатываются маломощные и неоднородные пласты;
- при разработке карбонатных коллекторов, в которых есть вертикальная трещиноватость;
- в тех случаях, когда залежи нефти и газа переслаиваются между собой;
- при осваивании залежей, при проведении поздней стадии их разработки.
Если назвать основной недостаток, что есть у горизонтальных скважин, то это достаточно высокая стоимость их создания. Еще совсем недавно цена создания вертикальных скважин была дешевле почти в 8 раз, но технологии развиваются, и сейчас стоимость создания горизонтальных скважин больше стоимости создания вертикальных конструкций всего в 2-3 раза.
Для того чтобы было выгодным использование горизонтальных скважин с экономической точки зрения, необходимо, чтобы добыча из нее была больше в такое же количество раз, во сколько дороже обошлось ее создание.
На составление проекта и выполнение исследования горизонтальных скважин влияет много факторов: ландшафт поверхности, расположение цели бурения, наличие геологических и технических причин, что препятствуют бурению, проходимость пород на пути проведения строительства горизонтальных скважин, возможности используемого оборудования.
Горизонтальные скважины имеют сложную конструкцию. Они состоят из вертикальной и наклонной выработки, обсадных колонн и оболочек из цемента, что играют роль крепи, фильтров, что расположены в самой зоне пласта.
Для исследования, конструирования горизонтальных скважин надо выбрать такие элементы их конструкции, что помогут достичь заданной цели без аварий, надежно укрепить ствол при помощи обсадных колонн и материалов для проведения тампонажа, создать с продуктивным слоем прочную гидродинамическую связь и позволить эксплуатацию горизонтальных скважин на протяжении длительного периода времени.
Создание горизонтальных скважин включает в себя следующие этапы: технологическое обоснование выбора места бурения, разработка конструкции, разработка конструкции фильтра, способы проведения бурения, используемое оборудование, используемый буровой инструмент, технология разработки несущих слоев.
Выбор формы
При совершении выбора формы горизонтальных скважин надо учитывать такие параметры:
- проведено одиночное бурение или кустовое;
- есть ли препятствия при приложении устья;
- конструкция ствола должна обеспечивать высокую продуктивность горизонтальных скважин;
- скважинное оборудование должно надежно работать;
- должна быть возможность одновременно эксплуатировать несколько слоев в межпластовых залежах;
- стоимость создания горизонтальных скважин должна быть минимальной.
Если выполняется кустовое бурение, то профиль бурения должен обеспечивать оптимальные параметры сетки, а число выполненных стволов должно быть экономически рациональным.
При проведении проектирования и исследования направленных скважин надо учитывать глубину ствола, его возможные отклонения по вертикали, размер горизонтального участка, максимальные значения кривизны.
При выборе формы необходимо учитывать назначение, особенности строения ствола, это как технологические особенности, так и геологические. Учитываются ограничения величины зенитного угла скважины и угла его наклона на расчетной глубине.
Существующие профили
Профили горизонтальных скважин делятся на такие виды:
- тангенциальные профили;
- S-образные профили;
- J-образные профили.
Тангенциальные
Их отклонение выполняют вблизи поверхности, после чего проходка проводится под заданным углом. Этот тип используется при необходимости бурения скважин сравнительно небольшой глубины, при наличии нормальных геологических условий, когда нет необходимости применения промежуточных колонн.
Если надо бурить скважину большой глубины, то обсадная колонна устанавливается внутри или после окончания искривления, ствол, что не обсажен, бурят до месторождения при неизменном направлении. Данный вид профиля позволяет максимально отклоняться от вертикали при незначительном изменении зенитного угла, что позволяет его использовать при проведении кустового бурения.
S-образные
После того как выполнят вертикальную часть ствола до заданного зенитного угла, бурение проводят под наклоном, после чего наклон уменьшают до достижения вертикали. Во втором отклонении есть возможность установить промежуточную колонну.
Такой тип профиля обычно используют, где есть геологические факторы в виде соленой воды, газовых окон и требует установки обсадных колонн. Часто этот тип бурения используется, когда необходимо заглушить фонтанирующую скважину и когда надо развести забои во время выполнения бурения в море.
J-образные
Здесь отклонение от вертикали происходит на значительных глубинах. Этот способ используют, когда месторождения находятся под солевым куполом и во время разработки глубокозалегающих объектов. К этому типу относят горизонтальные скважины.
Направленный способ бурения дает возможность добычи нефти и газа из месторождений, что расположены в море, далеко от берега. Этот метод дает возможность с платформы делать много скважин, что дает возможность оптимально расположить их в коллекторе, для этого обычно используют S-образные профили.
Часто месторождения находятся под водой, но недалеко от берега, в таком случае могут использоваться как S-образные скважины, так и тангенциальные скважины. Использование направленного бурения помогает разрабатывать пласты, которые невозможно достать вертикальными скважинами, например, из-за наличия зданий, холмов, озер и др.
Особенности бурения
Сложно бурить через соляные пласты, так как происходит размывание соли, поэтому для обхода соляного купола также используются вертикальные или горизонтальные скважины.
Если надо создать горизонтальные скважины, применяют кабельные технологии, такие как «Горизонталь — 1,2,3,4», что позволяет эффективно проводить геофизические исследования. Но эти технологии имеют свои недостатки:
- могут происходить разрывы каротажного кабеля, что ведет к увеличению стоимости исследования;
- если не произошла синхронизация спуска каротажного кабеля и инструмента, может происходить обрыв кабеля, возникать аварии, персонал может получить травмы;
- процесс СПО идет значительно медленнее.
Чтобы устранить эти недостатки, используется новая технология доставки прибора при помощи кабеля в горизонтальную часть ствола внутри бурового инструмента.
Когда буровой инструмент находится в горизонтальной скважине, в него на каротажном кабеле вводят прибор. Чтобы обеспечить герметизацию кабеля, используют специальное разрезное устройство.
Используя тампонажный агрегат, нагнетают давление, которое и продвигает прибор в забой. К этому прибору присоединен кабель, на котором есть магнитные метки, и он сматывается с лебедки. Вращение лентопротяжного механизма происходит в каротажном регистраторе синхронно, что позволяет с применением современной техники точно определять, на какой глубине находится прибор.
В устройстве, что транспортирует прибор, есть два клапана, что позволяет выполнять циркуляцию бурового раствора. Для того чтобы указанная более совершенная технология эффективно применялась, надо использовать каротажную станцию, что программно управляется вместе с полевым комплексом для проведения вычислений.
Разработка ствола
После того как определились с типом скважины и ее назначением, а также глубиной ствола на его вертикальном участке, расстоянием по горизонтали до месторождения, при помощи компьютера специалисты разрабатывают горизонтальную и вертикальную проекцию скважин и проводят ее исследование. Это позволяет провести бурение с минимальными затратами средств и времени, соблюсти предъявляемые правила безопасности и не нанести вред окружающей среде.
Факторы, что учитываются при выполнении выбора формы скважины:
- состав грунта, в котором будет проводиться бурение;
- параметры буровой установки, ее подъемные характеристики, скорость вращения и гидравлические возможности;
- конструкция выбранной скважины и тип используемого бурового раствора;
- параметры ствола;
- характеристики оборудования, которое используется для выполнения работ.
Специалисты делают план скважины в вертикальной и горизонтальной проекции. На вертикальной проекции указывают глубинную цель, а на горизонтальной проекции обозначают расстояние, которое соответствует расстоянию от ротора до месторождения.
