АНАЛИЗ ПЕРСПЕКТИВ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

За последние 20 лет можно отметить снижение новых запасов месторождений нефти и газа, также можно отметить снижение доли крупных месторождений среди относительно недавно открытых месторождений с 15% до 10%, что приводит нас к вопросу об увеличении эффективности добываемых флюидов, своевременно с развитием науки и техники.

В большинстве регионов России ресурсы нефти и газа уже разведаны на глубину 2500-3000 метров, и многие из них эксплуатируются давно. Высокая выработанность запасов является неизбежным следствием обводненности углеводородных продуктов и снижения дебитов скважин. Именно поэтому использование традиционных для нас технологий не только снижает конкурентоспособность отечественной экономики, но и лишает будущие поколения возможности использовать запасы этого ценнейшего сырья.

Не только слепое копирование последних мировых достижений в технике и технологиях бурения, но и создание собственных высокоэффективных технических и технологических решений является залогом преодоления проблем российской нефтедобычи.

Проблема увеличения дебитов скважин в условиях снижения добычи остро стоит для большинства нефтедобывающих стран мира. Именно поэтому постоянно совершенствуется арсенал используемого оборудования и технологий повышения нефтеотдачи и внедрения остаточных запасов нефти.

Для выявления всех возможных продуктивных пластов лучшими технологиями признано бурение в условиях гидродинамического равновесия на забое скважины и бурение на депрессии. Наиболее эффективным методом является закачка газа в буровой раствор из близлежащей действующей скважины. Однако, это не всегда возможно. Другой способ – опустить дополнительную колонну на глубину 400-600 метров и закачать в нее газ, который поступает в кондукторную колонну через перфорированную донную трубу. Существует несколько способов и конструкций, позволяющих использовать для этих целей компрессоры низкого давления.

К такому бурению готовы почти все ведущие фирмы мира, но наибольшее распространение бурение на депрессии получило в Северной Америке, где оно стало на некоторых участках доминирующей системой.

Необходимыми элементами такой технологии являются роторный противовыбросовый превентор, газораспределительная дроссельная батарея, система слежения за импульсами на возможность выброса газа, верхний привод буровой установки. Все скважины оборудованы телеметрическими системами измерения. Для реализации технологии бурения на депрессии применяют насосно-компрессорные трубы как наиболее безопасные и экономичные. Хотя эта технология также может использоваться с обычными бурильными трубами. Учитывая, что в настоящее время существуют эффективные методы контроля величины гидростатического давления на забое скважины. Важность насосно-компрессорных труб, как фактора, снижающего риск равновесного бурения, может быть не столь велика, как считалось ранее. В тех случаях, когда глушение скважины не требуется, вполне конкурентоспособна технология бурения с использованием обычных бурильных труб.

Отработка пласта в одиночку с проведением бурения под рост ряда боковых ответвлений, связанных с основными скважинами, является одной из возможных комбинаций в будущем. Технология НКТ будет играть важную роль на этапе бурения, что еще более важно на этапе заканчивания скважины и капитального ремонта. В результате широко распространенного явления бурения на депрессии открывается новый рынок для внутрискважинного бурения.

В качестве привода долота в технике бурения используют неразрезные трубные соединения, винтовой забойный двигатель. Кроме того, его энергетическая характеристика не зависит от вида и качества промывочной жидкости. Кроме того, электродрель позволяет регулировать вращение вала с поверхности.

Подтвержденные извлекаемые запасы нефти в России для их рациональной разработки горизонта скважинами составляют около 7 млрд т, в том числе по добыче около 5 млрд т, а разработка шельфовых зон без технологий, основанных на методах горизонтального бурения, проблематична. По прогнозам, в ближайшие 10-20 лет они приобретут статус технологий, обеспечивающих экономическую безопасность Российской Федерации. Лидируя в 1950-1960-х годах в строительстве таких скважин, руководство впоследствии сосредоточилось на таких методах и технологиях продуктивности скважин, как площадное заводнение, химическое воздействие на пласт, разработка только высокопродуктивных месторождений и др. Таким образом, дебиты скважин, имеющих горизонтальные ограничения протяженности, значительно увеличиваются. Была проведена масса исследований скважин. Снизилась депрессия на пласт, значительно увеличилось время «безводной» эксплуатации. Категории запасов, которые ранее считались неизвлекаемыми, теперь эффективно извлекаются в промысловых масштабах, изменились, а эффективность многих выявленных методов выявления коллекторов при их внедрении повысилась с использованием горизонтальных скважин.

Только в США сегодня насчитывается до 1000-1500 таких скважин в год и в ближайшем будущем вообще можно рассматривать как перспективу строительства вертикальных скважин в процессе бурения. Новые технологии, основанные на методе горизонтального бурения, произвели настоящую революцию в практике и теории мировой нефтедобычи.

Специалисты для решения задач качественного и эффективного бурения горизонтальных (ГС) и разветвленно-горизонтальных скважин (ВГС) должны в первую очередь обратить внимание на такие направления, как изучение пластовой гидродинамики различных типов нефти и газовых месторождений с целью создания оптимальных систем, разработка месторождений нефти и газа;

- изучение состояния горных пород, пробуренных без скважин, и механики формирования ствола породоразрушающего инструмента различных типов;

- разработка универсальной системы управления траекторией принятия ГС и КГС для различных условий окружающей среды и бурения;4

- разработка мощных технологий бурения, вскрытия пластов и крепления горизонтальных скважин и горизонтальных скважин;

- разработка специальных буровых и тампонажных растворов с учетом гидродинамических особенностей их работы в данных условиях;

- создание эффективных технических средств (отклоняющих, стабилизирующих, ориентировочно-измерительных) для бурения горизонтальных скважин и горизонтальных скважин.

В настоящее время предложено и опробовано множество разработок, основанных на строительстве водопроводов, разработана отечественная технология строительства таких скважин, но проблемы, тем не менее, появились.

Текущая тенденция в бурении горизонтальных скважин заключается в объединении профилей большого и среднего радиуса для лучшего дренирования коллектора, особенно при бурении на шельфе Северного моря. Бурение скважин малого или среднего радиуса с большой скоростью построения кривизны (40-50 на 30 метров) применяется в основном при бурении скважин на суше в США, Канаде и Дальневосточном регионе. Опыт применения наземной технологии бурения средней дальности в Великобритании также показал ее привлекательность с экономической точки зрения.

Внедрение в практику бурения систем с бескабельным каналом связи явилось мощным стимулом к увеличению объемов бурения скважин с очень большим горизонтальным интервалом. Обычные скважины имеют длину ствола в продуктивном пласте в пределах 500-2000 метров. В настоящее время стал реальностью факт бурения скважин, когда на 1 км их вертикальной глубины приходится более 6 км горизонтального участка.

Достижения в технологии горизонтального бурения сделали возможным бурение морских нефтяных и газовых месторождений с берега без строительства дорогостоящих морских сооружений и платформ. При этом необходимыми техническими и технологическими элементами такого бурения являются верхний привод, относительно высокие расходы бурового раствора, алюминиевые бурильные трубы, системы измерения в процессе бурения, алмазные и поликристаллические долота, объемные забойные двигатели.

На участках стабилизации направления скважины бурильная колонна постоянно вращается ротором с частотой 10-20 об/мин, поэтому практически всегда незаменимым приспособлением для такого бурения являются специальные стабилизаторы и гидротолкатели.