Книга Бурение горизонтальных скважин
Оглавление учебника по бурению горизонтальных скважинГоризонтальное и разветвленно-горизонтальное бурение - метод резкого повышения нефтегазоотдачи пластов
В последние годы новые технологии, основанные на горизонтальном бурении, произвели настоящую революцию в практике и теории нефтедобычи. Дебиты скважин, имеющих горизонтальные окончания большой протяженности, значительно возросли. В результате разрядились сетки скважин, снизились, депрессии, значительно увеличилось время безводной эксплуатации, изменились категории запасов, считавшиеся ранее неизвлекаемыми, которые в настоящее время могут эффективно извлекаться в промышленных масштабах, повысилась эффективность многих старых методов воздействия на пласт при их реализации с помощью горизонтальных скважин. По многим показателям достигнуты впечатляющие результаты.
На рис. 7 показано преимущество горизонтального бурения по сравнению с вертикальным в отношении отрицательного влияния подошвенных вод на качество извлечения углеводородов. Вертикальная, а также и наклонная скважины, попадая в продуктивный пласт, зачастую вскрывают и подошвенную воду. В то время, как горизонтальную скважину направляют в продуктивном горизонте выше этой подошвенной воды.
При режимах с неподвижными контурами принимается равномерная сетка размещения скважин на площади. После выбора схемы размещения скважин на площади определяют возможные варианты разработки данной залежи. Для этого задаются различными числами рядов, а для каждого ряда — различными расстояниями между скважинами.
Для каждого варианта размещения скважин на площади производятся гидродинамические расчеты по определению текущих дебитов скважин во времени, текущего и суммарного отбора нефти из залежи, срока разработки залежи и т. д. При этом учитываются ресурсы естественной пластовой энергии, а в случае необходимости предусматривается восполнение этой энергии извне.
Следует заметить, что в случае разбуривания залежи горизонтальным, а еще лучше разветвленно-горизонтальными скважинами резко упрощается система разработки месторождения, поэтому становятся дешевле и работы по его эксплуатации.
Известно, что в горной породе нефть фильтруется десятки лет на сотни метров сквозь мельчайшие поры пласта от периферии к забоям скважин, встречая часто на своем пути естественные преграды. Эти преграды либо естественные, литологические или тектонические экраны, либо застойные зоны с низкими градиентами давления в фильтрационном поле, либо "языки" воды, прорвавшиеся и разрезавшие нефтяное поле и т. п., и являются основной причиной потерь огромных запасов нефти в пластах. В недрах остаются миллиарды тонн "остаточной" нефти.
К сожалению не разрабатываются многие месторождения с большими запасами углеводородов, но с низкими коллекторскими свойствами или с тяжелой нефтью, где малые дебита не оправдывают затрат на бурение.
Рис. 7. Схема подтягивания водонефтяного контакта (ВНК)
при разработке залежей с подошвенной водой
Вследствие огромной конкуренции на нефтяном и газовом рынке в настоящее время требуется резко снизить себестоимость добываемых углеводородов путем коренного усовершенствования дренажных способностей коллекторов. Такому требованию удовлетворяет разветвленно-горизонтальное бурение (РГ). Основным направлением применения разветвленно-горизонтального бурения у нас в стране должно стать возрождение старых нефтяных месторождений и извлечение из них оставшихся запасов нефти (которые составляют до 60 - 80 % от начальных запасов). По мере развертывания работ, развития техники и технологии, приобретения опыта, эта технология будет постепенно переноситься и на другие объекты (залежи с нефтяными оторочками, высоковязкие нефти, плотные коллекторы и др.). С 1949 по 1980 гг. в 13 районах, на 30 площадях бывшего Советского Союза пробурено 110 РГ скважин при глубинах по вертикали от 400 до 2300 м, в том числе 57 эксплуатационных, 35 разведочных, 8 противофонтанных, 10 водо-понизительных и нагнетательных скважин.
В разветвленных скважинах забурено 320 дополнительных стволов общей протяженностью 175440 м, в том числе забурено 210 резко искривленных ответвлений с общей проходкой 21000 м из "открытого" ствола. Максимальная интенсивность искривления достигла 10 - 12 VIO м проходки. Максимальная длина горизонтального участка 632 м. Технологические модели систем разработки ГС представлены на рис. 8.
Примером мощного прироста добычи нефти за счет применения РГС является разработка одной залежи объединения Бориславнефть (Западная Украина), эксплуатировавшейся ранее 43 года (с 1914 г.) очень густой сеткой скважин с расстоянием 90 - 100 м.
Рис. 8. Технологические модели систем разработки ГС
Суточные дебиты там составляли 0,05 - 2 т/сут после "истощения" залежи, в 1957 г. были пробурены 4 РГС, которые дали дебит в 8 - 14 раз выше самой высокодебитной старой вертикальной скважины. За 15 лет работы эти 4 скважины дали 47,2 % добытой нефти. Таким образом, нефтеотдача повысилась на 50 пунктов.
Рост дебита горизонтальных скважин по сравнению с вертикальными для различных месторождений мира приведен в табл. 3.