Глава 2 Проектирование скважин
Проектирование горизонтальных скважин
Стадии проектирования горизонтальных скважин
Постановка задачи
Определение условий продуктивного пласта
Толщина пласта
Газонефтяной контакт (GOC)
Водонефтяной контакт (OWC)
Наличие трещин и их ориентация
Наличие неоднородностей
Непроницаемые преграды на пути движения флюидов
Относительная проницаемость
Определение необходимости пилотной скважины
Определение устойчивости ствола скважины
Определение схемы заканчивания скважины
Глубина установки обсадных колонн и их диаметр
Определение соответствия схемы заканчивания условиям продуктивного пласта
Определение требований, накладываемых вскрываемым объектом
Глубина скважины по вертикали (TVD)
Горизонтальный участок
Точка входа в продуктивный объект
Точка выхода из продуктивного объекта
Необходимые геологические реперы
Параметры пилотного ствола
Проектный профиль скважины
Точка отклонения от вертикали (КОР) (как можно глубже)
Участок набора зенитного угла (выбранный для обеспечения попадания в заданную точку)
Участок стабилизации зенитного угла (если есть)
Контроль направления
Заканчивание скважины (установка глубинного насоса в прямом участке)
Проложение горизонтального участка (большой протяженности)
Анализ данных по пробуренным скважинам
Определение возможных осложнений и меры их предупреждения и ликвидации
Определение порядка внесения изменений в проект строительства скважины
Проектирование бурового раствора
Загрязнение, продуктивных пластов
Очистка скважины
Устойчивость стенок скважины
Уменьшение сил сопротивления
Проектирование бурильной колонны
Гидравлические расчеты промывки скважины
Выбор компоновок нижней части бурильной колонны
Группа составления проекта на строительство скважины
Группа составления проекта на строительство скважины должна включать инженера по бурению, инженера по разработке месторождений, промыслового инженера по заканчиванию скважин и представителей компании по бурению и по направленному бурению. Раньше, в соответствии со сложившейся практикой, представители компании по направленному бурению и компании по бурению на ранних стадиях проектирования в группу не включались. Включение этих двух подгрупп на ранних стадиях проектирования приведет к повышению эффективности проектирования с меньшим количеством изменений на стадии детального планирования. Инженер-буровик является руководителем проекта и обеспечивает координацию всех членов группы.
Постановка задачи
Первым шагом в проектировании скважины является постановка задачи. Это дает каждому члену группы глубокое понимание важности вопросов, связанных с проектом на строительство скважины. Каждый член группы определяет после этого возможные вопросы, которые необходимо учесть при разработке проекта строительства скважины.
Определение условий продуктивного пласта
Условия залежи должны быть определены и доведены до сведения каждого члена проектной группы. Эти условия будут влиять на все аспекты проекта на строительство горизонтальной скважины. Ниже приведены самые важные факторы, которые необходимо учитывать при проектировании. В зависимости от конкретной области применения и сложности строения залежи, существуют и другие факторы, которые необходимо учитывать.
Толщина продуктивного пласта
Положение газонефтяного контакта (GOC)
Положение водонефтяного контакта (OWC)
Наличие трещин и их ориентация
Разнородность
Непроницаемые преграды на пути движения флюидов
Относительная проницаемость
Описание залежи будет определять соответствующий тип заканчивания скважины, положение горизонтального участка скважины в продуктивном пласте, допуски на заданный коридор и необходимость в пилотном стволе. Если в заданной точке входа скважины в пласт нет известных геологических реперов, для точного определения точки входа в пласт и заданной глубины горизонтального участка может потребоваться проводка пилотного ствола. Важно также определить, будут ли проблемы с устойчивостью ствола скважины. Это повлияет на проектирование заканчивания скважины и план бурения.
Определение схемы заканчивания скважины
Схема заканчивания должна быть определена на этом этапе работ. Схема заканчивания должна соответствовать области применения и быть совместимой с условиями залежи. Необходимо учитывать и требования капитальных ремонтов в дальнейшем. В частности, возможно, появится необходимость изолировать отдельные интервалы для интенсификации притока или прекратить поступление в продукцию скважины нежелательных флюидов.
Выбор схемы заканчивания скважины будет влиять на диаметр скважины и интенсивность набора зенитного угла или радиус искривления скважины. После определения схемы заканчивания скважины может быть завершена и конструкция скважины в целом. Конструкция скважины должна быть рассчитана на то, чтобы обсадить все зоны осложнений еще до бурения горизонтального участка.
Определение требований, накладываемых вскрываемым объектом в заданной точке
Ограничения, накладываемые вскрываемым объектом, должны быть выяснены до разработки профиля скважины. Ограничения должны основываться на исходных данных о характеристике залежи и границах арендуемой территории. Определение параметров заданного объекта должно учитывать также и такие исходные данные, как точность инклинометрии и возможности управления траекторией скважины. Точность проводки скважины значительно повышается при наличии геологических реперов. Геологические реперы могут использоваться для определения глубины залегания заданного объекта. Если такие реперы отсутствуют, вопрос о глубине расположения горизонтального участка является решающим. Для того, чтобы лучше определить глубину залегания объекта, целесообразно серьезно рассмотреть вопрос о бурении пилотного ствола.
Проектирование профиля скважины
Профиль скважины можно рассчитать только после определения параметров залежи и решения вопросов заканчивания скважины. Отклонение скважины от вертикали должно быть предусмотрено на максимально возможной глубине с учетом следующих условий:
Радиус искривления скважины должен соответствовать схеме заканчивания скважины.
Участок набора зенитного угла и участки стабилизации зенитного угла (если они есть) должны быть выбраны так, чтобы обеспечить горизонтальное отклонение, необходимое для входа в пласт в заданной точке. Использование участка стабилизации зенитного угла (при угле наклона 45 град.) уменьшит требования к глубине вертикального участка и, в то же время, увеличит горизонтальное смещение до входа в пласт в заданной точке.
Участок стабилизации зенитного угла может включаться в проект скважины, чтобы предусмотреть прямолинейный участок для установки глубинного насоса.
Для упрощения ведения буровых работ целесообразно составить такой проект скважины, чтобы требовалось только один или два диаметра инструмента для направленного бурения. Важно провести анализ данных по бурению соседних скважин для определения возможных осложнений при бурении. С целью снижения вероятности этих осложнений следует усовершенствовать проектные решения, профиль и конструкцию скважины.
Выбор бурового раствора
Детальную программу работ по бурению начинают разрабатывать после составления профиля скважины. При составлении программы буровых работ имеется много своих тонкостей и возможны разные подходы.
При разработке программы бурения прежде всего должны быть рассмотрены вопросы выбора и приготовления буровых растворов. В процессе бурения горизонтальных скважин, скважин, объединенных в кусты при забуривании вторых стволов часто используют несколько буровых растворов. Основное назначение бурового раствора меняется в зависимости от того, какой участок находится в бурении. Для участка набора зенитного угла в первую очередь принимают во внимание очистку скважины и устойчивость ствола.
Вопросы очистки скважины, устойчивости стенок ствола и загрязнения продуктивного пласта важны в процессе бурения горизонтального участка. Буровой раствор при бурении горизонтального участка должен быть выбран так, чтобы свести до минимума загрязнение продуктивного пласта и обеспечить надлежащую очистку скважины и устойчивость стенок. Для длинных горизонтальных участков буровой раствор должен обеспечивать низкий коэффициент трения, чтобы уменьшить крутящий момент и усилия сопротивления при поступательном движении колонны.
Проектирование бурильной колонны
Бурильная колонна занимает важное место в проекте на горизонтальное бурение. Ее оптимизация невозможна до тех пор, пока не выбраны профиль скважины и тип бурового раствора.
Гидравлические расчеты промывки скважины
После проектирования бурильной колонны должны быть выполнены гидравлические расчеты для выбора насадок буровых долот. Гидравлические расчеты следует провести так, чтобы гарантировать надлежащую очистку скважины и оптимальную характеристику забойных двигателей. Может оказаться необходимым принять компромиссное решение при расчете гидравлики долота, чтобы удовлетворить первым двум критериям.
Выбор компоновок низа бурильной колонны (BНA)
Выбор компоновок (ВНА) в процессе проектирования скважины помогает составить список инструмента, необходимого для работ; на скважине. Список оборудования, помимо проектных компоновок, должен включать пару запасных компоновок на случай непредвиденных обстоятельств (ВНА), способных обеспечить более высокую интенсивность набора зенитного угла. Это обеспечит бурение скважины имеющимся на буровой инструментом и исключить необходимость срочной доставки инструмента во время бурения. Это уменьшит вероятность простоев, связанных с ожиданием инструмента. Естественно, если склад расположен недалеко от буровой, необходимости в дополнительном инструменте непосредственно на буровой может и не быть.