Что такое горизонтальная скважина
Горизонтальные скважины: преимущества и недостатки
В нефтедобывающих районах России широко применяется бурение горизонтально-направленных скважин. Искусственное отклонение скважины широко применяется при бурении нефтяных и газовых скважин. Бурение этих скважин может ускорить разработку новых нефтяных и газовых месторождений, повысить коэффициент извлечения нефти и газа из нефтегазовых пластов, снизить капитальные вложения и снизить стоимость дорогостоящих материалов. В статье описаны преимущества и недостатки горизонтальных скважин.
Журнал «Научный лидер» выпуск # 12 (14), май ‘21
Горизонтальные скважины стали играть более важную роль в добыче ископаемого топлива в 2010-х годах. С развитием технологий горизонтальное бурение снизило затраты и повысило эффективность добычи нефти и газа.
Возникновению горизонтальных скважин способствовали два компонента бурового аппарата (рисунок 1)
Рисунок 1 – Предпосылки возникновения горизонтальных скважин
Кроме того, современные методы бурения позволяют использовать гибкие сверла. Этот изгиб, достигаемый с помощью гидравлических форсунок, позволяет инженерам в определенной степени контролировать направление бурения.
К преимуществам горизонтальных скважин можно отнести:
1.Уменьшение образования конуса воды и газа из-за снижения депрессии в пласте при заданном дебите, тем самым сокращая ремонтные работы, необходимые в будущем.
2.Повышенный дебит из-за большей длины ствола скважины, выходящего на продуктивную зону.
3.Снижение перепада давления вокруг ствола скважины.
4.Снижение скорости жидкости вокруг ствола скважины.
5.Общее снижение выноса песка за счет сочетания пунктов 3 и 4.
6.Увеличенная и более эффективная схема дренажа, ведущая к увеличению общего извлечения запасов [3, с.112].
С ростом популярности компьютерных технологий горизонтальное бурение стало более популярной технологией. Угол используемого бурового долота может регулироваться компьютером с использованием сигнала глобального позиционирования (GPS) для точного позиционирования бурового долота относительно нефтегазового месторождения.
Благодаря определенным преимуществам по сравнению с традиционным вертикальным бурением, в последние годы горизонтальное бурение стало ценной технологией. Это позволяет получить доступ к подземным резервуарам, которые могут быть недоступны напрямую сверху. Горизонтальное бурение также позволяет исследовать большие подземные области на одной скважине или отправной точке.
Горизонтальное бурение также может использоваться для отключения или сброса давления в неконтролируемых скважинах путем бурения соседних переливных скважин. Наконец, помимо добычи нефти, горизонтальное бурение также может использоваться для строительства подземных трубопроводов или инженерных сетей, которые должны пересекать реки или существующие здания [4, с.157].
Было показано, что горизонтальные скважины особенно полезны как компонент процесса гидроразрыва пласта. Гидравлический разрыв пласта помогает извлекать природный газ и нефть, например, из массивных сланцевых коллекторов в США. Эти месторождения часто недоступны для традиционного вертикального бурения из-за непроницаемости сланцевых пластов.
Вместо этого нефтегазовые компании бурит сланец горизонтально и закачивают в сланец смесь воды, химикатов и гуаровой камеди. Сила этих нагнетаний разрушает породу, создавая отверстия, через которые текут нефть и природный газ [1, с.216].
Горизонтальное бурение нефтяных скважин: разбуривание, способы
В области добычи ценных энергетических ресурсов бурение горизонтальных нефтяных скважин занимает важное место: с помощью такой технологии становится возможным добыча нефти из труднодоступных мест, а также разработка сложных участков пород. Создаваемая в процессе бурения горизонтальная скважина имеет определенный угол отклонения от оси вертикального ствола, благодаря чему становится возможным выкачивать нефть наиболее быстрым и продуктивным образом.
Выполнение работ по бурению скважин должно проходить только после подготовительного этапа. К нему относится изучение грунта в месте бурения, получение разрешительной документации, которая является юридическим подтверждением законности нефтедобычи в данном месте.
Способы бурения скважин
Наклонные скважины в целом и горизонтальные в частности можно пробурить несколькими способами.
Основными методами считаются следующие технологии бурения:
Стоит заметить, что второй метод обычно проводится вместе с прокладкой коммуникаций под землей, а третий способ чаще применяется в угольном пласте, поскольку в этом случае может потребоваться отведение газа.
Технологические особенности бурения
Ввиду падения эффективности работы старых скважин многие компании увеличивают объем производства посредством интенсивной разработки уже имеющихся и обнаруженных нефтяных залежей.
В ходе горизонтального бурения образуются скважины с горизонтальными отрезками, которые становится возможным продолжить при наклонном бурении.
Бурение горизонтальных скважин имеет ряд особенностей, которые уравновешивают влияние такого способа на экологию
Применение способа горизонтального бурения
Подобный способ не только способствует увеличению количества добываемой нефти с уже эксплуатируемых месторождений. Он также позволяет с успехом разрабатывать участки, работа на которых при бурении обычной скважины считается непродуктивной и нерентабельной.
Подобный способ приносит успех в использовании в ряде случаев:
Поломки бура могут происходить из-за залегания особо твердых пластов на пути к месторождению. Также бур может заклинить на месте разработки, и извлечь из горной породы его уже невозможно. Чтобы продолжить разработку и одновременно обойти слишком прочный слой, можно применить бурение горизонтальной скважины под углом или параллельно.
В ряде случаев стандартное бурение скважины заменяется технологией горизонтальной прокладки из-за сложного рельефа, близкого расположения к водоему. Кроме того, такой метод дает возможность быстрее и легче достичь нужного слоя породы и выбрать наиболее комфортное место для извлечения нефти.
В случае, если нефть находится на океаническом или морском дне, горизонтальное бурение потребует минимальных затрат, в то время как стандартная технология требует установки морской платформы, что обойдется весьма недешево. Таким же образом можно устраивать подземные хранилища нефти.
Характерные факторы в процессе бурения
Горизонтальное направленное бурение для нефтедобычи сопровождается использованием инновационных технологий, которые дают возможность устроить скважину с большим углом отклонения от вертикального направления.
Как правило, слои, которые содержат нефть, имеют горизонтальную структуру, и подобная технологическая особенность делает добычу такой нефти возможной.
Горизонтальные скважины, в отличие от стандартных, отличаются большими показателями по производительности, если сравнивать результаты бурения в одной и той же области.
Проход делается в заранее определенном режиме в нужных слоях. Работа должна выполняться с соблюдением условий по функционированию установки, которая разрушает забой скважины.
Эффективность такого разрушения оценивается по следующим показателям:
Место бурения может располагаться на некотором расстоянии от слоя, в котором залегает нефть, и добыча будет иметь положительный результат. В то же время стандартный способ может сильно повредить окружающей среде с точки зрения экологии, и потому горизонтальные скважины не только имеют высокую производительность, но и не наносят урона природе и человеку.
Ключевое преимущество горизонтального направленного бурения заключается в сохранении баланса экосистем и отсутствии вреда ландшафтам, на которые не производится непосредственного влияния. Отрицательное влияние на условия жизни человека также стремится к минимуму, поэтому добычу нефти можно производить и около поселений и городов.
Подготовка к процессу
Процесс создания горизонтальной скважины для добычи нефтяного или газового продукта может проходить с использованием глубокого способа бурения и применением соответствующего оборудования. При этом сначала проводится оформление геолого-технического наряда и создание технической карты. Техрегламент контролирует этапы выполнения.
Ключевые этапы бурения горизонтальных скважин идут в следующем порядке:
Каждое действие подготовительного этапа требует регулярной проверки раствора для скважины и поддержания его свойств на нужном уровне, при этом его анализы периодически обновляются.
Устья стволов должны быть оснащены оборудованием, предотвращающим выброс нефтяного продукта, поскольку это позволит максимально уменьшить риск появления аварийных ситуаций в работе.
Техническое состояние устройств, которые применяются в работе, должно проверяться своевременно; для проверки исправности оборудования необходимо применять контрольно-измерительные устройства, рабочее состояние которых также должно быть проконтролировано, автоматика и предохранительные элементы.
Любые осложнения, которые появляются при бурении горизонтальной скважины, требуется устранить. После того, как подготовительный этап заканчивается, необходимо провести испытание горных пластов. Каждый процесс по бурению требует регулярного профилактического осмотра используемой техники, который проводится до и после работы.
Особенности управления в горизонтальном бурении скважин
Важным аспектом в работе является управление оборудованием в процессе бурения, поскольку сам бур находится на отдалении. Горизонтальная технология требует тщательного контроля во избежание плачевных последствий.
В работе используется система локации, которая должна воплощать функцию контроля процессов. Система представляет собой специальный зонд, который находится в головке бура.
Синхронизация действий зонда производится посредством специальной техники, и оператор регулирует эти действия, находясь на поверхности земли.
Среди прочих действий зонд будет отмечать, под каким углом производится бурение горизонтальных скважин в данный момент, а получаемые сведения отправляются на прибор, с помощью которого оператор производит управление системой.
Специалист также отслеживает количество оборотов устройства, температурный режим головки бура. Чем более оперативно сведения будут поступать на пульт, тем выше вероятность, что опасные ситуации будут предусмотрены вовремя.
Процесс горизонтального бурения проводится с применением комплексных установок, и в их состав обычно включены следующие конструктивные части:
Классификация бурового комплексного оборудования может зависеть от предела протяжки, и этот показатель измеряется в тоннах. Также важную роль играет диаметр расширения, а также длина ствола: эти значения измеряются в максимальных пределах.
Второстепенные данные служат для более полной характеристики качеств используемой в работе техники: это радиус изгиба штанговых колонн.
Этот показатель позволяет узнать силу перемены траектории, которая может потребоваться при первичном бурении, а также затратами раствора для формирования стабильной горизонтальной скважины. Все эти показатели позволяют провести работу наиболее эффективно и безопасно.
Технология бурения горизонтальных скважин буровыми установками
В результате применения одной из технологий бурения созданная горизонтальная скважина должна быть отклонена от оси, по которой проходит на определенном уровне глубины вертикальная скважина. Это позволяет препятствовать попаданию скважины в слои нефти, поскольку она должна располагаться параллельно слою залегания нефти.
Схема метода горизонтального направленного бурения.
Бурение в большей степени относится к нефтяной отрасли, чем к другим отраслям промышленного хозяйства. Технология бурения предполагает перед началом выполнения работ проведение исследования грунта. Обязательно оформляется документальное разрешение, позволяющее проведение подземных работ.
Бурить горизонтальные скважины, являющиеся разновидностью наклонных, можно тремя различными методами, связанными со следующими видами способов бурения, включая:
Сервисный инсталляционный способ зачастую связан с осуществлением прокладки внутренних подземных коммуникаций, а при внутриразломном способе — в залежах угля, что может быть связано с газоотводом.
Особенности технологии
Схема прокладки труб по технологии Бурношнек.
По причине сниженной продуктивности устаревших скважин нефтегазодобывающие компании занимаются наращиванием объемов производства путем усиленной эксплуатации разработанных нефтяных месторождений.
Эффективный метод увеличения притока добычи сырья основан на технологии ГНБ, связанной с горизонтальным бурением.
Существует несколько аспектов, позволяющих сгладить влияние технологии бурения горизонтальных скважин на окружающую среду. К производственно-техническим способам относится бестраншейное строительство в местах установки высоковольтных ЛЭП, в местах расположения плотных жилищных застроек или трасс.
Использование для бурения горизонтальных скважин высокотехнологичного бурового комплекса в значительной степени способно сокращать рабочие сроки. При этом не требуется привлечения значительного количества техники или рабочей силы. Не требуется производить процесс водопонижения, если грунтовые воды расположены на более высоком уровне.
С позиций финансово-экономического аспекта при сокращении сроков выполнения работ уменьшается сметная стоимость при строительстве трубопровода. Экономичность при использовании агрегатов позволяет минимизировать все энергозатраты. Важным является и социально-экологический аспект, связанный с минимизацией оказания негативного воздействия на условия проживания людей.
Горизонтальное бурение нефтяных скважин: разбуривание, способы
Горизонтальное бурение нефтяных скважин в процессе добычи полезных ископаемых является весьма значимой технологией, поскольку её применение дает возможность получить доступ к трудноизвлекаемым запасам углеводородов и разрабатывать сложные участки горных пород.
Создаваемая с помощью такого способа бурения горизонтальная горная выработка с определенным углом отклонения от вертикальной оси ствола позволяет добывать такой ценный энергоресурс, как нефть, наиболее быстро и эффективно.
Перед началом бурения обязательно следует подготовительный этап, процессе которого производятся следующие виды работ:
Горизонтальные нефтяные скважины. Способы их бурения
Наклонные скважины вообще и горизонтальные в частности бурят с применением различных технологий, основными из которых в настоящее время считаются:
Применение второй методики, как правило, предусматривает совместную прокладку подземных коммуникаций, а третья технология чаще применяется при разработке угольных пластов, поскольку в процессе такой работы зачастую возникает необходимость обеспечить газоотведение.
Вследствие падения дебитов давно эксплуатируемых скважин, многие нефтедобывающие компании стараются увеличить объем нефтедобычи с помощью более интенсивной разработки залежей, обнаружение и разведка которых уже закончены. Горизонтальное бурение нефтяных скважин как раз относится к методикам, позволяющим эффективно проводить такую интенсификацию.
Бурение скважин горизонтального типа имеет свои особенности, уравновешивающие воздействие таких технологий на экологическое состояние окружающей среды.
Одним из широко используемых технологических способов является бестраншейное строительство.
Применение этого метода дает возможность проводить работы вблизи высоковольтных линий электропередач, в застроенных жилыми домами массивах и в окрестностях дорог разного назначения.
С целью снижения в процессе бурения временных затрат, бурение горизонтально направленных скважин целесообразно применение комплексного оборудование, так как это позволяет сократить количество рабочего персонала и численность единиц используемой техники. Помимо этого, применение такого оборудование не требует произведения работ для снижения уровня грунтовых вод с высоким залеганием к поверхности.
Читать также: 
Как определить вязкость нефтепродуктов?
Немаловажное значение имеет и финансовая составляющая, поскольку сокращение времени рабочего процесса приводит к уменьшению сметной стоимости объекта, вследствие чего можно утверждать, что использование высокотехнологичного оборудование позволяет минимизировать материальные затраты.
Если рассматривать такое бурение в экологическом и общественном аспекте, то такого рода разработка месторождений полезных ископаемых сводит к минимуму ущерб проживающему поблизости населению и минимизирует дискомфорт, вызываемый любыми строительными работами, а также максимально обеспечивает защиту окружающей экологической среды.
Практическое применение горизонтального бурения
Применение подобной технологии не только позволяет увеличить объемы добываемого нефтяного сырья с месторождений, эксплуатация которых уже ведется в течение долгого времени. Эта методика также дает возможность успешно и эффективно разрабатывать те участки, на которых использование обычных скважин нерентабельно из-за низкой продуктивности.
Применение горизонтального способа бурения нефтяных скважин эффективно в следующих случаях:
| 1 | поломка бурового оборудования в процессе бурения обычной скважины; |
| 2 | разработка месторождений, которые расположены в труднодоступных для обычных методов местах |
| 3 | при разработке нефтяных залежей, расположенных в крупных водоемах (например, на морском или океанском шельфе) |
Поломки буровых устройств чаще всего возникают в особо твердых пластах горных пород, встречающихся на пути проходки скважины.
Кроме того, бур может заклинить в ходе проходки, и в этом случае извлечение его из горной породы зачастую не представляется возможным.
Для продолжения разработки и для одновременного обхода слишком прочного участка и применяется горизонтальное бурение, которое может идти как под определенным углом, так и параллельно.
В некоторых случаях традиционные способы бурения заменяют горизонтальными технологиями из-за сложности рельефа или близкого местоположения водоема. Помимо этого, такие технологии позволяют гораздо быстрее и значительно легче добираться до нужного продуктивного слоя и выбирать наиболее оптимальное и удобное место извлечения нефтяного сырья.
Если месторождение расположено на дне океана или моря, стандартная технология становится весьма затратной, поскольку требует установки плавучей буровой платформы, в то время, как затраты на горизонтальное бурение в таких случаях гораздо ниже. С помощью горизонтально-направленного бурения есть возможность обустраивать подземные нефтехранилища.
Особенности процесса горизонтального бурения
Горизонтальное бурение на нефтедобывающих промыслах подразумевает применение инновационных технологий, позволяющих добиваться большого угла отклонения ствола скважины от вертикальной оси (до 90 градусов).
Горизонтальное бурение скважин
Поскольку нефтеносные слои, как правило, обладают горизонтальной структурой, горизонтальные скважины (по сравнению с обычными) гораздо продуктивнее при разработке одного и того же месторождения, поскольку площадь забоя горизонтального участка больше, чем вертикального.
Проходка таких скважин производится в нужных слоях и на заранее определенных режимах. Все работы выполняются в строгом соответствии с требованиями к условиям эксплуатации буровой установки, разрушающей пласты горных пород.
Эффективность бурового процесса оцениваются по следующим параметрам:
Выбор метода горизонтального бурения производится с учетом всех особенностей конкретного промысла.
Рельеф местности, геологический состав разбуриваемых пород и прочие условия работы требуют определенного метода такого бурения, и в случае, когда выбор технологии сделан с учетом всех необходимых параметров, увеличение продуктивности скважины в ходе проведения горизонтального бурения будет максимальным.
Ключевым преимуществом горизонтальных буровых технологий является сохранение экологического баланса и минимизация ущерба, наносимого ландшафту в месте проведения работ. На жизнь местного населения такие способы также практически не оказывают никакого отрицательного влияния.
Подготовительный этап
Сам процесс формирования горизонтальной нефтедобывающей скважины может проводиться на достаточно больших глубинах, с использованием соответствующего оборудования для глубинного бурения. Перед началом процесса оформляется геолого-технический наряд и разрабатывается техническая карта. Контроль за этапами производства работ проводится в строгом соответствии с техническим регламентом.
Основные стадии подготовительного этапа горизонтального бурения (по порядку):
На каждой стадии подготовительного этапа необходима регулярная проверка бурового раствора в целях поддержания его характеристики на требуемом уровне.
Это обеспечивается проведением регулярных лабораторных анализов.
Устье скважинного ствола необходимо оснастить противовыбросовым оборудованием для минимизации рисков, связанных с возможным возникновением в процессе работы аварийных ситуаций.
Техническое состояние используемых в технологическом процессе устройств необходимо регулярно и своевременно проверять, для чего используется целый комплекс контрольно-измерительных устройств, исправность которых, в свою очередь, также должна быть под постоянным контролем. Для обеспечения безопасности работы применяются разного рода предохранительные элементы и средства автоматизации
После завершения подготовительного этапа обязательно проводятся предварительные испытания горных пластов.
На каждом этапе бурового процесса проводятся регулярные профилактические осмотры применяемого технологического оборудования до и после его непосредственного использования.
Управление горизонтальным бурением скважин
Управление оборудованием в процессе такого бурения является важной задачей, так как бур находится на значительном удалении от оператора. Для этого используется специальный зонд, расположенный на буровой головке. Синхронизация действий зонда обеспечивается специальными техническими устройствами, которыми с поверхности управляет оператор.
Зонд в процессе работы оборудования отмечает несколько параметров (например, текущий угол наклонного бурения). Все получаемые данные передаются на пункт управления, и с учетом получаемой информации оператор вносит коррективы в процесс.
Он также следит за количеством оборотов бурового инструмента и за температурой буровой головки.
От оперативности поступления информации от зонда напрямую зависит успешное и своевременно предупреждение возникновения опасных ситуаций.
Сравнение традиционного и горизонтального метода бурения
В состав комплексных установок горизонтально-направленного бурения входят:
Как бурят горизонтальные скважины
Наклонно-направленное бурение
Наклонно направленные скважины подразделяют на одно- и многозабойные.
При многозабойном бурении из основного, вертикального или наклонного ствола проходится дополнительно один или несколько стволов.
К наклонным скважинам при турбинном и роторном бурении на нефть и газ относятся в основном скважины, забуриваемые с поверхности вертикально с последующим отклонением в требуемом направлении, вплоть до горизонтального, т.е. под углом в 90 градусов.
При кустовом бурении скважин значительно сокращаются строительно-монтажные работы в бурении, уменьшается объем строительства дорог, линий электропередачи, водопроводов и т.д.
Впервые в СССР кустовое бурение было осуществлено под руководством Н. Тимофеева на о-ве Артема в Азербайджане.
При разбуривании многопластовых месторождений число скважин в кусте может пропорционально увеличиваться.
При расположении кустов вдоль транспортной магистрали число скважин в кусте уменьшается по сравнению с одним локальным кустом.
В зависимости от выбранного варианта расположения устьев в кусте объем подготовительных, строительно-монтажных и демонтажных работ может изменяться в самых широких пределах.
Кроме того, от выбранного варианта расположения устьев в кусте зависят размеры отчуждаемой территории, что очень важно для обжитых районов.
Характер расположения устьев скважин на кустовой площадке играет большую роль и при эксплуатации скважин.
При бурении скважин на кустовой площадке число одновременно действующих буровых установок может быть различным.
Опыт кустового бурения показывает, что этот метод дает возможность значительно сократить СМР, уменьшить объем строительства дорог, водоводов, линий электропередачи и связи, упростить обслуживание эксплуатируемых скважин и сократить объем перевозок.
Наибольший эффект от кустового бурения обеспечивается в условиях моря и в болотистых местностях.
В настоящее время кусты скважин становятся крупными промышленными центрами с базами МТС, вспомогательными цехами и т. д.
В целом кустовой способ бурения сокращает затраты на обустройство промысла, упрощает автоматизацию процессов добычи и обслуживания, а также способствует охране окружающей среды при освоении нефтяных и газовых месторождений.
В этом случае можно полнее осуществлять сбор всех продуктов отхода бурения и уменьшать вероятность понижения уровня грунтовых вод на огромных территориях, которое может возникнуть вследствие нарушения целостности водоносных горизонтов.
Минимальное число скважин в кусте — 2. В основном, на нефтяных промыслах России группируют до 16-24 скважин/куст, но есть отдельные кусты, состоящие из 30 и более скважин. Из зарубежной практики известны случаи, когда число скважин в кусте превышает 60. Так, в Калифорнийском заливе в США 68 скважин было пробурено с насыпного острова размером 60×60 м.
Полезная же протяженность скважин в продуктивном пласте и, следовательно, зона дренирования (поверхность фильтрации) возрастают, поэтому значительно сокращается объем бурения по верхним непродуктивным горизонтам.
Первая многозабойная скважина была пробурена в 1953 г. на Карташевском рифовом месторождении Башкортостана.
Первая горизонтальная скважина, проходящая 130 м непосредственно по пласту мощностью около 30 м, была проведена в 1957 г. на Яблоновском месторождении Куйбышевской (ныне Самарской) области.
Несмотря на то, что скважина была пробурена на сильно дренированный пласт, ее суточный дебит составил 40 т, что многократно превышало дебиты вертикальных скважин.
Горизонтально разветвленные скважины — это разновидность разветвленных наклонно направленных скважин, т. к. их проводят аналогичным способом, но при этом в завершающем интервале зенитный угол дополнительного ствола увеличивают до 90° и более.
Разветвленные скважины являются перспективной областью развития технологии направленного бурения, т.к. их промышленное применение позволит решать следующие важные задачи освоения земных недр:
эффективная разработка нефтяных месторождений с низкими коллекторскими свойствами продуктивного пласта, горизонтальной направленности;
значительное сокращение числа скважин, необходимых для разработки месторождения нефти и газа;
добыча высоковязкой нефти с больших глубин;
строительство геотермальных станций в районах с невысокими температурами пластов горных пород.
Особенности горизонтального бурения
Наклонно-направленное бурение, частным случаем которого является горизонтальное бурение, — способ сооружения скважин c отклонением от вертикали по заранее заданному направлению.
Наклонными считаются скважины, отклонение которых от вертикали составляет >2° при колонковом бурении и >6° – при глубоком бурении скважин.
Отклонение скважины от вертикали может вызываться естественными условиями или искусственно.
Естественное искривление обусловливается рядом причин (геологических, технических, технологических), зная которые, можно управлять положением скважины в пространстве.
Под искусственным искривлением понимают любое принудительное их искривление. Наклонные скважины, направление которых в процессе бурения строго контролируется, называют наклонно-направленными.
Наклонно-направленные скважины подразделяют на одно- и многозабойные. При многозабойном бурении из основного, вертикального или наклонного ствола проходится дополнительно один или несколько стволов.
Искусственное отклонение скважин широко применяется при бурении скважин на нефть и газ.
Оно подразделяется на наклонное, горизонтальное бурение, многозабойное (разветвленно-наклонное, разветвленно-горизонтальное) и многоствольное (кустовое) бурение.
Бурение этих скважин ускоряет освоение новых нефтяных и газовых месторождений, увеличивает нефтегазоотдачу пластов, снижает капиталовложения и уменьшает затраты дорогостоящих материалов.
Искусственное отклонение вплоть до горизонтального применяется при:
Кроме того, горизонтальное бурение незаменимо при вскрытии продуктивных пластов, залегающих под дном океанов, морей, рек, озер, каналов и болот, под жилыми или промышленными застройками, в пределах территории населенных пунктов.
Получив широкое распространение, одноствольное наклонное бурение не исчерпало своих резервов. Возможность горизонтального смещения забоя относительно вертикали (проекции устья скважины на пласт) позволила создать вначале кустовой, а затем многозабойные методы бурения. Техническое усовершенствование наклонного бурения явилось базой для расширения многозабойного и кустового бурения.
Горизонтальное и разветвленное горизонтальное бурение применяются для увеличения нефте- и газоотдачи продуктивных горизонтов при первичном освоении месторождений с плохими коллекторами и при восстановлении малодебитного и бездействующего фонда скважин.
Если при бурении наклонной скважины главным является достижение заданной области продуктивного пласта и его поперечное пересечение под углом, величина которого, как правило, жестко не устанавливается, то основная цель бурения горизонтальной скважины – пересечение продуктивного пласта в продольном направлении. При этом протяженность завершающего участка скважины, расположенного в продуктивном пласте (горизонтального участка), может превышать 1000 м.
Условия, вызывающие необходимость применения кустового бурения, подразделяются на:
К разновидностям кустового бурения можно отнести двухствольное последовательное, двухствольное параллельное и трехствольное бурение.
Кусты скважин приближенно можно представить в виде конуса или пирамиды, вершинами которых являются кустовые площадки, а основаниями – окружность или многоугольник, размеры которых определяются величиной сетки разработки и возможностью смещения забоев от вертикали при бурении наклонных скважин.
Количество скважин в кусте, помимо сетки разработки, наличия одно- или многопластовых залежей и других факторов, определяется технически возможными отклонениями забоев наклонных скважин.
При разбуривании многопластовых месторождений число скважин в кусте может пропорционально увеличиваться. При расположении кустов вдоль транспортной магистрали число скважин в кусте уменьшается по сравнению с одним локальным кустом.
В зависимости от выбранного варианта расположения устьев в кусте объем подготовительных, строительно-монтажных и демонтажных работ может изменяться в самых широких пределах.
Кроме того, от выбранного варианта расположения устьев в кусте зависят размеры отчуждаемой территории, что очень важно для обжитых районов. Характер расположения устьев скважин на кустовой площадке играет большую роль и при эксплуатации скважин.
При бурении скважин на кустовой площадке число одновременно действующих буровых установок может быть различным.
Опыт кустового бурения показывает, что этот метод дает возможность значительно сократить строительно-монтажные работы, уменьшить объем строительства дорог, водоводов, линий электропередачи и связи, упростить обслуживание эксплуатируемых скважин и сократить объем перевозок.
Сегодня кусты скважин становятся крупными промышленными центрами с базами материально-технического снабжения, вспомогательными цехами и т. д.
В целом кустовой способ бурения сокращает затраты на обустройство промысла, упрощает автоматизацию процессов добычи и обслуживания, а также способствует охране окружающей среды при освоении нефтяных и газовых месторождений.
В этом случае можно полнее осуществлять сбор всех продуктов отхода бурения и уменьшать вероятность понижения уровня грунтовых вод на огромных территориях, которое может возникнуть вследствие нарушения целостности водоносных горизонтов.
Минимальное число скважин в кусте – две. Практически на нефтяных промыслах России группируют до 16–24 скважин в куст, но есть отдельные кусты, состоящие из 30 и более скважин. Из зарубежной практики известны случаи, когда число скважин в кусте >60. Так, в Калифорнийском заливе в США 68 скважин было пробурено с насыпного острова размером 60х60 м.
Один из прогрессивных методов повышения технико-экономической эффективности проходки скважин – многозабойное бурение.
Сущность этого способа заключается в том, что из основного ствола скважины проводят один или несколько дополнительных стволов, заменяющих собой скважины, которые могли быть пробурены для этих же целей непосредственно с земной поверхности.
При многозабойном бурении нефтяных и газовых скважин значительно увеличивается полезная протяженность скважин в продуктивном пласте и соответственно зона дренирования, а также поверхность фильтрации.
По форме выполнения дополнительных стволов и по их пространственному положению различают следующие виды многозабойных скважин:
Разветвленные наклонно направленные скважины состоят из основного ствола, обычно вертикального, и дополнительных наклонно направленных стволов.
Разветвленные скважины являются перспективной областью развития технологии направленного бурения, т.к.