Столяров Р.В.

Томский политехнический университет, Россия

Особенности проектирования профилей горизонтальных и пилотных скважин.

За последние 20 лет средние запасы новых месторождений в России уменьшились в 4 раза, доля крупных месторождений среди вновь открываемых снизилась с 15 до 10 %, ухудшаются коллекторские свойства продуктивных отложений и качественный состав насыщающих их флюидов.

Более полное извлечение природных богатств из земных недр является важнейшей экономической задачей. Но, к сожалению, при разработке месторождений из-за несовершенства техники и технологии в недрах остаётся большое количество углеводородов. При этом самым низким коэффициентом их извлечения характеризуются нефтяные месторождения. Разбуривание нефтяных месторождений горизонтальными и разветвлено-горизонтальными скважинами является эффективным методом формирования оптимальной системы разработки и повышения нефтеотдачи.

Месторождения Томской области изначально являются небольшими по запасам. Именно в данном регионе актуально проектирование и строительство горизонтальных скважин с учётом имеющегося у буровых подрядчиков опыта строительства наклонно-направленных скважин, а также располагаемой техникой.
Проектирование профилей горизонтальных скважин является новой задачей, поставленной перед направленным бурением сегодняшней обстановкой в нефтегазодобывающей отрасли.

Как правило, на начальном этапе разработки месторождения отсутствуют достаточно полные представления о геометрии продуктивного пласта, и если это не оказывает сильного влияния на проектирование профиля обычной наклонно-направленной скважины, которая вскрывает продуктивный пласт полностью и еще ниже на 50 метров, то в случае горизонтальной скважины необходимо иметь более полную информацию о геометрических параметрах продуктивной зоны. Горизонтальный же участок скважины проводится обычно посередине продуктивного пласта. Для получения более полной информации чаще всего необходимо бурить пилотную скважину. Профиль такой скважины выбирается как можно более простым – трёхинтервальным в вертикальной плоскости сечения (рис.1), однако в горизонтальной проекции профиль имеет изгиб величиной 20 – 30 градусов в том месте, где будет осуществляться срезка второго ствола под горизонтальную скважину. Такой приём является общепринятым на месторождениях Томской области. Простота профиля пилотной скважины позволяет избежать лишних работ по набору параметров искривления (здесь почти на всём протяжении можно использовать лопастные долота PDC и бурить достаточно быстро), а изгиб профиля в горизонтальной плоскости облегчает процесс зарезки второго ствола, который осуществляется без установки клина, путём наработки желоба многократным прорабатыванием данного интервала. Такие технические решения являются весьма простыми в реализации и позволяют избежать многочисленных осложнений и аварий на этапе бурения пилотной скважины и зарезки второго ствола.

Рис. 1. Вертикальная и горизонтальная проекция профиля пилотной скважины.

Бурение непосредственно самой горизонтальной скважины, как уже упоминалось выше, осуществляется из ствола уже существующей пилотной скважины. После выполнения работ по зарезке проектируется участок снижения зенитного угла и возможно его стабилизации. Это делается для достаточного отхода от ствола пилотной скважины и в тоже время для успешного попадания в круг допуска с учётом интенсивности искривления, которая достигается используемыми компоновками низа бурильной колонны. В большинстве случаев скважины в Томской области бурятся по большому радиусу искривления с интенсивностью до 1,5° на 10 м. Это позволяет использовать обычную технику наклонно-направленного бурения и облегчает работы по спуску и цементированию обсадной колонны. С другой же стороны большой радиус искривления предполагает длительный набор параметров искривления, а, следовательно, и продолжительное использование телеметрической системы. Таким путём зенитный угол набирается до значения 86 - 87°.

Особого внимания при проектировании требует интервал установки погружного насосного оборудования. В сегодняшних условиях интервал установки располагается на глубине 2000 – 2400 метров. Это значит, что в данном интервале профиль должен быть прямолинейным и протяжённостью около 100 м. Степень прямолинейности места установки во многом определяет продолжительность межремонтного периода насосного оборудования.

Профиль горизонтальной части ствола скважины определяется, прежде всего, характеристикой продуктивного пласта. Продуктивные горизонты в Томской области характеризуются мощностью от 6 до 20 метров, достаточно однородны в вертикальном направлении (отсутствуют мощные глинистые пропластки), хорошо проницаемы. В таких случаях наиболее приемлемым является расположение прямого горизонтального или слабо пологого участка посередине продуктивного горизонта. Такой профиль является наиболее распространенным в данное время.

Бурение горизонтальных скважин представляет собой быстро развивающуюся ветвь нефтяного бурения. После значительного временного перерыва в России данный метод бурения снова приобретает популярность среди нефтяных компаний. В Томской области проектирование таких скважин идёт по наиболее простому пути – использованию наиболее простых и в тоже время проверенных технических решений. В дальнейшем с приобретением буровыми подрядчиками достаточного практического опыта профили будут усложняться с целью сокращения временных и материальных затрат на бурение.