Бурение горизонтальных скважин реферат

Обновлено: 04.07.2024

1. Краткие сведения истории вопроса

2.Основы проектирования скважин

3.Средства для бурения направленной скважины

4.Приборы для контроля процесса искривления

При бурении скважины по различным причинам в той или иной мере они отклоняются от первоначально заданного направления (искривляются). Непреднамеренное искривление называется естественным, а искривление скважин с помощью различных технологических и технических приемов - искусственным.

Этот процесс сопровождается осложнениями, к числу которых относятся более интенсивный износ бурильных труб, повышенный расход мощности, затруднения при производстве спуско-подъемных операций, обрушение стенок скважины и др. Однако, бурение этих скважин ускоряет освоение новых нефтяных и газовых месторождений, увеличивает нефтегазоотдачу пластов, снижает капиталовложения и уменьшает затраты дорогостоящих материалов а так же позволяет решать различные актуальные инженерно-технические задачи на угольных шахтах и рудниках.

Таким образом, если искривление скважины нежелательно, то его стремятся предупредить, а если оно необходимо, то его контролируют и развивают, при помощи закономерностей естественного искривления, используя технологические приемы и технические средства для вывода их в заданную точку.

1. Краткие сведения истории вопроса

Этот метод впервые разработан и успешно реализован в отечественной практике в начале 50-х гг., однако, в дальнейшем он к сожалению не получил широкого применения.

Первый этап развития этого метода распространяется с 1950 по 1960 гг. (первый опыт бурения в СССР). Первые экспериментальные работы были успешно осуществлены в 1952 - 1953 гг. на Карташевском месторождении в Башкирии, когда была сооружена первая горизонтально - разветвленная скважина (ГРС). В этой скважине почти 80 % всей проходки было пройдено непосредственно по продуктивному пласту. Скважина имела 10 резко искривленных стволов. При ее вертикальной глубине 600 м. общая протяженность скважины составила 1993 м., из которых 1768 м. было пройдено непосредственно по продуктивному пласту (рис. 1).

1959 - 1960гг. - начало развития теоретических воззрений на гидродинамические процессы, возникающие при бурении ГС. Во ВНИИ нефть были проведены гидродинамические исследования по разработке нефтяных месторождений с помощью горизонтальных и многозабойных скважин.

Второй этап развития бурения охватывает 1961 - 1978 гг. До 1970 г. во ВНИИБТ группой специалистов была разработана теория бурения таких скважин и эффективная технология их проводки [1].

Рис. 1 Разветвленная направленная скважина

Так же стоит отметить, что в 1971 году в США разрабатывался и был применен способ бестраншейного прокладывания коммуникаций на различных глубинах, который основывался на методе горизонтального направленного бурения (ГНБ).

Полученная методика и оборудование позволяли работать в стесненных городских условиях, где необходимо занимать как можно меньшую рабочую область, что очень актуально и для подземных работ (рис. 2).

Рис. 2 Горизонтальное направленное бурение

2. Основы проектирования скважины

Тщательная разработка проектов направленного бурении до начала реализации работ является наиболее важным фактором. Каждая направленная скважина уникальна в смысле ее специфически.

Проект на сооружение направленной скважины включает все разделы стандартного проекта: геологическое и технико-технологическое обоснование координат места заложения и глубинной цели, конструкцию скважины, поверхностное оборудование и бурильный инструмент, режимы бурения различных интервалов, технологию вскрытия продуктивных горизонтов.

Направленная скважина представляет собой сложное подземное сооружение, включающее вертикальную или наклонную часть, которая через некоторый радиус искривления переходит в горизонтальную выработку (рис. 3.) в продуктивной зоне горных пород, укрепляется обсадными колонками с цементной оболочкой.

Сконструировать направленную скважину — значит выбрать элементы ее конструкции такими, чтобы достичь конечной цели и при этом обеспечить безаварийную проходку, крепление обсадными колоннами и тампонажным материалом, надежную гидродинамическую связь с продуктивным горизонтом, длительную безаварийную эксплуатацию.

Рис. 3 Конструкция направленной скважины

3. Средства для бурения направленной скважины

Одним из самых важных моментов строительства любой направленной скважины является компоновка низа бурильной колонны и выбор отклонителя. В основном используется два способа бурения, роторное и с забойным двигателем, так как их поведение может быть точно смоделировано с возможностью проверки моделей компоновок с помощью промысловых данных. По мере развития компьютерных технологий, позволяющих проводить накопление банка данных о работе компоновок низа бурильной колонны, возможности создавать и настраивать модели будут улучшаться.

Роторные компоновки обычно проектируются для бурения участков набора, падения или стабилизации зенитного угла скважины. Поведение любой роторной компоновки регулируется путем изменения диаметра и положения центраторов в установленный пределах от забоя. На (рис. 3) дана типичная компоновка низа бурильной колонны для набора зенитного угла скважины.

Рис. 3 Типовая компоновка низа бурильной колонны

Компоновки с забойным двигателем (рис. 4.) являются универсальными и применяются во всех участках направленных и горизонтальных скважин. Они используются для отклонения от вертикали и набора зенитного угла, бурения участков стабилизации зенитного угла и обеспечивают точное управление траекторией скважины. Проектирование компоновки с забойным двигателем будет зависеть от целей спуска компоновки. Как в случае с роторными компоновками, характеристика компоновки с забойным двигателем также изменяется с помощью кривых переводников и изогнутых корпусов. Некоторые компоновки с забойным двигателем проектируются с возможностью вращения, а другие без вращения. Вращаемые компоновки называются "компоновки, включающие забойный двигатель с регулируемым углом перекоса", так как они допускают попеременно вращение и ориентирование для точного направления скважины по намеченной траектории.

Рис. 4 Компоновка низа бурильной колонны с забойным двигателем

4. Приборы для контроля процесса искривления

В процессе бурения необходим постоянный контроль за положением оси скважины в пространстве. Только в этом случае можно построить геологический разрез и определить истинные глубины залегания продуктивных пластов, определить положение забоя скважины и обеспечить попадание его в заданную проектом точку.

Для скважин, которые проводятся с поверхности, наиболее важно знать зенитные и азимутальные углы и глубины их измерений. Такие замеры производятся с помощью приборов, называемых инклинометрами.

По способу измерения и передачи информации на поверхность инклинометры подразделяются на забойные, производящие измерения и передачу информации в процессе бурения, автономные приборы, опускаемые внутрь колонны бурильных труб и выдающие информацию только после подъема инструмента.

В настоящее время используются как проводные, так и беспроводные каналы связи. Проводной канал связи широко применяются с электробурами, так как в этом случае возможна передача сигнала с забоя по силовому кабелю. На этом принципе работает телесистема СТЭ. Эти системы с встроенными в каждую бурильную трубу кабелями, соединяемые разъемами, линии с индукционной связью и линии из цельного сбросового кабеля. Такие линии связи обеспечивают высокую передающую способность, но они достаточно дороги, осложняют спуско-подъемные операции, имеют низкую стойкость из-за износа кабеля, создают помехи при ликвидации обрывов бурильных труб.

Для примера можно рассмотреть скважинный кабельный инклинометр, показывающий совмещение проводной связи и самого приборов, к тому же он относится к новым моделям. Применяется в необсаженных и свободных от бурильных труб скважин, скважин с бурильными немагнитными трубами в условиях диамагнитной окружающей среды, а также для определения наклона обсаженных скважин глубиной до 5000 м. Измеренные параметры передаются по каротажному кабелю в наземный комплекс, где на экране компьютера строится изображение ствола наклонно-направленной скважины и отображаются ее геометрические параметры.

К беспроводным каналам связи относятся гидравлический, электрический, акустический и некоторые другие. В гидравлическом канале информация передается по промывочной жидкости в виде импульсов давления, частота, фаза или амплитуда которых соответствует величине передаваемого параметра. Беспроводный электрический канал связи основан на передаче электрического сигнала по породе и колонне бурильных труб. Однако в этом случае с увеличением глубины скважины происходит значительное затухание и искажение сигнала.

Технологии направленного бурения скважин появились более пятидесяти лет назад и продолжают совершенствоваться. Находятся все больше областей для их применения: подземное направленное бурение, сооружение коммуникаций и не только. С развитием точных, электронных приборов, материалов и машин можно будет решать все более сложные инженерно-технические задачи.

Поэтому, я считаю, что работы над улучшением методов НБ являются актуальными в научной деятельности.

Основным преимуществом разработки месторождений с использованием горизонтальных стволов является многократное увеличение дебита скважин. Это дало бурное развитее ГС во всем мире. Однако стоимость горизонтального бурения является весьма дорогостоящей вследствие недостаточного совершенства техники и технологии бурения, освоения, исследовательских и ремонтных работ. Поэтому вопрос эффективности применения горизонтальных скважин является одним из важнейших. Необходимо рассмотреть все преимущества и недостатки данного метода.

Содержание

Работа содержит 1 файл

унирс.docx

Министерство образования и науки РФ

Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина

Факультет разработки нефтяных и газовых месторождений

Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных месторождений

На тему: «Эффективность применения

Горизонтальные скважины 4

Классификация горизонтальных скважин. 4

Конструкция горизонтальной скважины. 6

Определенеие технологической эффективности ГС 8

Стоимость строительства горизонтальных скважин 8

Определение технологической эффективности по характеристикам вытеснения по сравнению с ВС 11

Обзор применяемых горизонтальных технологий на объекте разработки Республики Татарстан. 12

Анализ эффективности применяемых горизонтальных технологий в залежах Ромашкинского месторождения 16

Список используемой литературы. 20

Структура сырьевой базы такова, что традиционный ввод месторождений с низкопроницаемыми коллекторами в разработку при разбуривании вертикальными скважинами (ВС) может быть экономически нецелесообразен, а иногда невозможен, вследствие чего значительный объем запасов окажется невовлеченным в промышленную разработку.

В этих условиях наиболее рациональное направление улучшения использования трудноизвлекаемых запасов – переход на принципиально новые системы разработки месторождений с применением ГС и РГС, которые, имея повышенную поверхность вскрытия пласта, снижают фильтрационное сопротивление в призабойных зонах и являются перспективным методом не только повышения производительности скважин, но и величины нефтеотдачи продуктивных пластов.

Особенно важно применять системы разработки с ГС и РГС на месторождениях с высокой геологической неоднородностью, разрозненностью, наличием многочисленных зон замещения продуктивных пластов и зон выклинивания.

Впервые бурение горизонтальных скважин на практике была осуществлена в Советском Союзе в 1937 году. Спустя 5 лет в Соединенных штатах Америки были пробурены горизонтальные скважины путем зарезки из вертикального ствола действующей скважины.

Классификация горизонтальных скважин.

Горизонтальная скважина (ГС) – это скважина конечной длины, ось которой проходит между кровлей и подошвой пласта с углом наклона 80–100° относительно вертикали.

В зависимости от траектории горизонтального ствола скважины и от принятой технологии бурения ГС условно делят на 4 группы:

Скважины с большим радиусом набора кривизны.
Горизонтальные скважины среднего радиуса искривления.
Горизонтальные скважины малого радиуса кривизны.
Ультракороткие горизонтальные скважины.

Горизонтальные стволы, проходя по продуктивному пласту на сотни метров, а в отдельных случаях несколько сотен метров, могут открыть в неоднородном пласте участки трещиноватых зон с повышенной проницаемостью, что позволит получить по этим скважинам дебиты в несколько раз выше, чем по вертикальным. Появляется возможность разбурить газонефтяные залежи с обширными подгазовыми зонами и водонефтяные залежи значительно меньшим числом скважин и разрабатывать эти объекты при минимальных депрессиях.

Мировой и отечественный опыт проводки горизонтальных скважин свидетельствует о том, что их применение позволяет значительно улучшить текущие технологические показатели разработки низкопроницаемых коллекторов, а в ряде случаев перевести забалансовые запасы нефти в балансовые: в частности, темпы отбора нефти из систем ГС по сравнению с системами вертикальными скважин (ВС) повышаются в 3–5 раз, увеличиваются дебиты скважин, сокращаются сроки разработки. Можно предположить, что применение ГС в этих условиях позволит обеспечить темпы выработки запасов на уровне рентабельности. Годовой темп отбора может быть не менее 2–3%, в то время как при применении ВС этот показатель не превышает 1–1,5%. При этом необходимо отметить, что удельные извлекаемые запасы в расчете на одну ГС раза выше, чем для ВС.

Использование ГС требует за счет сокращения их общего числа на объектах значительно меньших (в 1,5–2 раза) капитальных вложений на бурение скважин при относительном росте (до 70%) стоимости каждой ГС за счет усложнения их конструкций. Однако, при массовом бурении ГС стоимость одного метра проходки, как показывает мировой опыт, может быть доведена до стоимости проходки ВС. Это создает еще более благоприятные предпосылки для повышения эффективности использования ГС.

При применении технологии разработки нефтяных месторождений с использованием ГС можно достичь стабильного коэффициента нефтеизвлечения, равного 60–80%, за счет следующих факторов:

– ГС могут использоваться для разработки на любой стадии различных по типу и условиям залегания коллекторов;

– при проводке ГС можно обеспечить пересечение естественных вертикальных трещин в пласте, что позволит до максимума увеличить проницаемость пласта и отборы пластовых флюидов;

– для дренирования нефтяного коллектора нужно бурить в 4–5 раз меньше горизонтальных скважин, чем вертикальных. С помощью подобных скважин можно обеспечить разработку продуктивных пластов, залегающими под руслами рек, озерами, горами, городскими сооружениями и др.

Конструкция горизонтальной скважины.

Рис. 1 Схема конструкции глубокой горизонтальной нефтяной
скважины

1- геофизический подъемник; 2- пульт управления лебедкой; 3 – лебедка;
4 – геофизический кабель; 5 – нижний мерный ролик; 6 – противофонтанная арматура; 7 - лубрикатор; 8 – верхний ролик; 9 – превентор; 10 – кондуктор; 11 – первая техническая колонна; 12 – геофизический скважинный прибор; 13 – начало искривления скважины; 14 – вторая техническая колонна; 15- эксплуатационная колонна; 16 – насосно -компрессорные трубы (НКТ) ; 17 – фильтр; 18 – продуктивный горизонт; 19 – флюидоупор.

ГС особенно эффективны:

при разработке трещиноватых коллекторов горизонтальной проницаемостью;
при освоении залежей углеводородного сырья ограниченной площадью для установки бурового оборудования;
для повышения нефтеотдачи пластов при доразработке месторождений на поздней стадии эксплуатации;
при разработке продуктивных коллекторов в условиях интенсивного образования газового и водного конусов; локальных залежей углеводородного вещества и др.
преимущества ГС при разработке шельфа.
Применение горизонтальных скважин для добычи тяжелой нефти.

Основные недостатки ГС:

Главный недостаток при этом – одна продуктивная зона для дренирования. Для дренирования нескольких зон применяют два метода: 1) протяженные горизонтальные секции бурятся в более чем одной продуктивной зоне и 2) скважина цементируется, а затем возбуждается путем гидровзрыва пласта.
Повышенная стоимость
Быстрое обводнение скважин при неточном выборе места бурения

Стоимость строительства горизонтальных скважин

Стоимость строительства первых ГС была значительно выше, чем вертикальных, пробуренных на тот же пласт. Как и в любой отрасли стоимость первичных испытаний намного выше, чем затраты на аналогичные работы после масштабного внедрения технологии. Высокая стоимость проектов была обусловлена затратами на повышение мер безопасности при опытно-промышленных работах, простоем буровой при периодической записи инклинометрии, применением неоптимального оборудования и методик, а так же общая длина горизонтальной скважины обычно больше, чем вертикальной.

По мере накопления опыта стоимость работ начала снижаться. По примерным подсчетам компании выяснили, что стоимость ГС выше стоимости традиционной не более чем в 2 раза, а в некоторых случаях, например бурение с морских платформ, где традиционно применяются наклонно-направленные скважины, стоимости практически одинаковы. В целом при проведении предварительной оценки работ вполне можно сказать, что стоимость бурения метра горизонтальной и вертикальной скважин станут практически равны по мере накопления опыта работ.

Однако стоимость этапа заканчивания для горизонтальных скважин выше, чем для вертикальных из-за необходимости применения усовершенстованных технологий.

Далее по эксплуатационным карточкам добывающей скважины определяется добыча нефти за 12 месяцев предыстории и среднемесячную добычу в этот период. Последнюю величину откладывают на графике в виде горизонтальной прямой до пересечения с месяцем ввода скважин в эксплуатацию. Затем период предыстории делят на две равные части вертикальным отрезком прямой. Таким образом, период предыстории превратился в квадратную диаграмму, на которой в первом и четвертом квадратах оказалось по 6 точек, во втором – и в третьем – ни одной точки. Отсюда определяется коэффициент ассоциации Юла:

Коэффициент ассоциации Юла Q используется для определения тесноты связи между качественными признаками.

Анализ минерально-сырьевых проблем в конце XX и в начале XXI в. Особенности повышения нефтегазоотдачи пластов с помощью различных способов бурения. Основные направления в решении проблемы бурения горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин.

Рубрика	Геология, гидрология и геодезия
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	05.07.2010
Размер файла	993,7 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Минерально-сырьевые проблемы в конце XX и в начале XXI века становятся острейшими глобальными. Они жизненно важны для всех без исключения стран мира и должны рассматриваться, исходя из общих экономических и политических тенденций, сложившихся на современном этапе.

Научно-техническая революция во второй половине XX века привела к огромному потреблению нефти и газа. В настоящее время мировая годовая добыча нефти и газа составляет соответственно 3 млрд. т и 1,8 трлн. м3.

Экономический потенциал государств становится все более зависимым от наличия национальных энергетических ресурсов или возможности их импортирования. Правительства многих стран, в том числе и российское, стали рассматривать обеспечение бесперебойного снабжения углеводородным сырьем как одну из важнейших задач внутренней политики.

С начала разработки месторождений из недр России извлечено 12,7 млрд. т нефти и конденсата и 6,5 трлн. м3 газа. Однако за последние годы наметился значительный спад добычи нефти. Так в 1990 г. добыча упала на 53 млн. т, в 1991 г.-- свыше 100 млн. т, а в 1992 г. падение достигло около 200 млн. т. На это повлияли не только экономические и технические условия эксплуатации нефтяных месторождений в основных нефтедобывающих районах, но и геологические.

За последние 20 лет средние запасы новых месторождений 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.

Существенно осложнились геологические условия на объектах проведения поисковых и разведочных работ. В большинстве регионов ресурсы нефти и газа до глубины 2,5. 3,0 км уже разведаны и многие из них давно эксплуатируются.

Высокая выработанность запасов является неизбежным следствием обводнённости продукции и снижением дебитов скважин. Так, по России в целом за 10 лет (1980--1991 гг.) структура разрабатываемых запасов по дебиту скважин изменилась следующим образом (Табл. 1).

Снижение дебита скважин по годам, %

Несмотря на относительное благополучие в добыче газа, лет через пять аналогичные проблемы будут и в газовой промышленности.

Более полное извлечение богатств из наших недр является важнейшей народнохозяйственной задачей. Но, к сожалению, при разработке месторождений из-за несовершенства техники и технологии в недрах остается большое количество полезных ископаемых. При этом самым низким коэффициентом извлечения их характеризуются нефтегазовые месторождения. Из мировой практики известно, что нефтеотдача этих месторождений не превышает 30. 40 %.

При разработке этих месторождений применяются различные методы воздействия на пласт (законтурное и внутриконтурное заводнение пластов, тепловые и физико-химические методы, гидроразрыв пласта и др.) и, несмотря на это, в среднем более половины геологических запасов нефти остаются неизвлечёнными и считаются "похороненными".

Разбуривание нефтяных и газовых месторождений наклонным способом и особенно горизонтальными (ГС) и разветвлённо - горизонтальными скважинами (РГС) является эффективным методом формирования оптимальной системы разработки, а также восстановления продуктивности месторождений, находящихся на поздней стадии эксплуатации.

Вскрытие продуктивной толщи горизонтальными и разветвленно-горизонтальными стволами скважин увеличивает площадь фильтрации, исключает возможность поступления воды в процессе эксплуатации и оно особенно эффективно для низкопроницаемых коллекторов, а также коллекторов с вертикальной трещиноватостью.

Краткий исторический обзор проблемы

В своем докладе "Горизонтальные и разветвленно-горизонтальные скважины -- рычаг повышения производительности и нефтеотдачи пластов" (1991 г.) почетный член Академии Естественных наук РФ Н. К. Байбаков подробно осветил состояние дел по этой проблеме в России и за ее пределами. Поэтому воспользуемся некоторыми сведениями из его доклада. Этот метод впервые разработан и успешно реализован в отечественной практике в начале 50-х гг., однако, в дальнейшем он к сожалению не получил широкого применения.

Первый этап развития этого метода распространяется с 1950 по 1960 it. (первый опыт бурения в СССР). Первые экспериментальные работы (по методу А. М. Григоряна) были успешно осуществлены в 1952--1953 гг. на Карташевском месторождении в Башкирии, когда была сооружена первая горизонтально -разветвленная скважина № 66/45 (рис. 1, Табл. 2). В этой скважине почти 80 % всей проходки было пройдено непосредственно по продуктивному пласту. Скважина имела 10 резко искривленных стволов. При ее вертикальной глубине 600 м общая протяженность скважины составила 1993 м, из которых 1768 м было пройдено непосредственно по продуктивному пласту. Максимальное расстояние между забоями составило 322 м, а наиболее протяженный горизонтальный ствол имел длину 168 м. Дебит нефти составил 120 т/сут, в том время как средний дебит по вертикальным скважинам на этом месторождении составил 7 т/сут. Правда, скорость бурения была ниже в 1,2 раза и бурение дороже в 1,5 раза, но при этом дебит был выше в 17 раз.

1959--1960 гг. -- начало развития теоретических воззрений на гидродинамические процессы, возникающие при бурении ГС. Во ВНИИнефть были проведены гидродинамические исследования по разработке нефтяных месторождений с помощью горизонтальных и многозабойных скважин. Были созданы теоретические основы фильтрации и нефтеотдачи пластов в таких скважинах, изложенные Ю. П. Борисовым, В.П.Пилатовским, В.П.Табаковым в их монографии "Разработка нефтяных месторождений горизонтальными и многозабойными скважинами" (М.: Недра, 1964 г.).

Рисунок 1 Горизонтальные стволы скважины № 66/45, 1953г

Второй этап развития бурения охватывает 1961--1978 гг. До 1970 г. во ВНИИБТ под руководством А. М. Григоряна группой специалистов была разработана теория бурения таких скважин и эффективная технология их проводки. А. М. Григорян подвел итог этим работам в своей монографии, которую выпустил в 1969 г. Во ВНИИБТ в это время был разработан и создан целый ряд технических средств, которые успешно были применены при бурении ГС и РГС в быв. Куйбышевской области, на Западной Украине, Восточной Сибири (Марковская разведочная с отклонением горизонтального ствола, равным 632 м и одним разветвлением) (рис. 2) и многие другие.

Рисунок 2 Марковская разведочная РГС

Семидесятые годы -- начало промышленного бурения ГС за рубежом. Лидером бурения ГС стал Французский институт нефти (ФИН), специалисты которого взяли за основу исследования советских ученых - нефтяников в области бурения и разработки нефтяных месторождений с помощью ГС и многозабойных скважин (МЗС), а также фирма "Эльф-Акитен".

В связи с определенной технической и технологической сложностью строительства ГС зарубежными фирмами были резко увеличены ассигнования на научно-исследовательские работы по горизонтальному бурению. За короткие сроки были сконструированы, прошли промышленные испытания и появились на рынке новые забойные двигатели, долота, телесистемы и другое оборудование, позволяющее достигнуть высоких технико-экономических показателей при бурении ГС. Была решена проблема проведения геофизических исследований в горизонтальных стволах.

К сожалению у нас в стране из-за того, что резко увеличилась добыча нефти (относительно дешевой) в Западной Сибири, снизился также резко и интерес к бурению РГС и ГС. Наша российская технология не внедрялась. Было упущено время.

Горизонтальное бурение является разновидностью наклонно-направленного. Его применяют для сооружения скважин c отклонениями от вертикали, что может быть обусловлено геологическими, техническими, технологическими причинами.

Использование в сфере нефтедобычи бурения горизонтальных скважин позволяет не только более быстрыми темпами осваивать новые месторождения, но и активизировать уже разработанные залежи. Данный метод создания скважин способствует освоению сложных участков, снижает капиталовложения и сокращает количество используемых дорогостоящих материалов.

Технологические особенности бурения

Добыча нефти и газа методами горизонтального направленного бурения скважин позволяет увеличить нефтегазоотдачу пластов, что важно при интенсификации уже имеющихся нефтяных и газовых месторождений, работа которых стала менее эффективной. Поскольку их ресурс не исчерпан, возникает потребность повысить отдачу старых скважин за счет внедрения продуктивного способа бурения.

В результате применения этой инновационной технологии создается горизонтальная скважина с заданным углом отклонения ствола от вертикальной оси (иногда эта величина достигает 90°), вследствие чего добыча нефти производится более быстро и продуктивно.

Применяемая технология бурения горизонтальных скважин предполагает ведение работ несколькими способами, выбор зависит от условий, в которых ведется промысел. В одном случае наиболее результативным будет способ направленного бурения, при других обстоятельствах достичь максимально эффективного результата получится с помощью сервисного инсталляционного бурения, а в третьем случае выгоднее использовать направленное бурение внутриразломного типа.

Создаваемые отрезки скважин могут быть продолжены при наклонном бурении. Метод горизонтального направленного бурения относится к продуктивному способу прироста сырьевой добычи.

Так как нефтеносные слои преимущественно расположены горизонтально, то наиболее продуктивными для их разработки являются горизонтально пробуренные скважины: у них в сравнении с вертикально идущими скважинами большая площадь забоя.

При такой проходке максимально рационально используются установки ГНБ и другие ресурсы, поскольку скважины этого типа прокладываются сразу в нужном слое без прохождения промежуточных и заранее выбираются нужные режимы. Весь цикл работ выполняется в соответствии с требованиями, предъявляемыми к условиям эксплуатации буровой установки.

Выбирая метод бурения, учитывают все особенности промысла. Это зависит от рельефа местности, геологического состава разбуриваемых пород и других условий работы. Максимальной продуктивности от скважины можно добиться только при условии, что при выборе технологии были учтены все необходимые параметры.

Предпочтение горизонтальным буровым технологиям отдается еще и потому, что их использование позволяет сохранить экологическое равновесие и минимизировать ущерб, который наносится ландшафту в месте ведения нефтеразработок. Кроме этого, такие способы не имеют негативных последствий для жизни населения того региона, где проводятся данные работы.

Применение способа горизонтального бурения

Применяя способ бурения горизонтально направленных скважин, можно вернуть рентабельность тем участкам, которые были отнесены к непродуктивным. Он увеличивает и количество нефти, которая добывается на уже разработанных месторождениях.

Эффективность применения этого способа показывает себя в случаях, если неисправно буровое оборудование, месторождение находится в труднодоступном месте, где вести работы с применением традиционных технологий невозможно, или залегание нефтеносных слоев находится на большой глубине.

Так, при поломке бура, столкнувшегося с особо твердыми породами, или при его заклинивании, когда извлечь инструмент для замены не представляется возможным, применяют горизонтальное бурение.

Технология ГНБ оправдывает себя при сложном рельефе или близком расположении к водоему. В случае, если нефтеносные слои залегают на дне моря или океана, использование горизонтального бурения позволит достичь максимальной экономии ресурсов: не потребуется устанавливать дорогостоящую платформу, с которой ведутся работы по добыче нефти в море.

Используя данную технологию, можно устраивать подземные нефтехранилища.

Этапы горизонтального бурения скважин

Выделяются 3 основных этапа бурения:

На первом этапе создается вертикальный ствол и выполняется его крепление (обсадная колонна, или кондуктор).
На втором этапе задается кривизна, или зенитный угол и направление, то есть азимут.
На третьем этапе происходит набор кривизны, выполняется стабилизация угла, под малым углом производится вход в продуктивный слой. Здесь же осуществляется проход горизонтального участка, после чего - спуск эксплуатационной колонны, или хвостовика.

Наиболее сложным является второй этап. Благодаря применению новейшего телеметрического оборудования и специальных приборов (отклонителей) этот процесс полностью автоматизирован. Оператор видит на экране полную картину местоположения колонны в скважине и, сравнивая ее с проектной, своевременно подает команды бурильщику. Так корректируется направление скажины.

Не менее значимым является и этап захода ствола скважины в продуктивный слой. Это должно быть выполнено под углом, близким к 80°, а в самом пласте движение ствола должно быть горизонтальное.

Преимущества горизонтального бурения скважин

Какой бы экономически передовой и выгодной ни была та или иная технология, о ней судят в первую очередь по ее воздействию на экологическую обстановку. В этом плане у горизонтального метода добычи нефти или газа есть большие преимущества перед другими видами.

Технология не нарушает целостности ландшафта и экологического равновесия. Она не оказывает техногенного воздействия на окружающую среду, а значит, не вредит ни человеку, ни флоре, ни фауне. Отрицательное воздействие минимизировано.

Экономическая эффективность бурения горизонтальных скважин обеспечивается благодаря тому, что за счет наклонно-направленного движения повышается объем нефти, добываемой на участках, которые эксплуатируются уже несколько лет. Кроме этого, происходит возобновление работы тех месторождений, которые по разным причинам были причислены к нерентабельным, малоэффективным. Ведется их промышленная разработка с применением рассматриваемого способа - он позволяет увеличить приток добычи сырья. Это происходит за счет большей площади поступления в ствол нефти или газа.

Экономическая эффективность определяется также использованием высокотехнологичным буровых комплексов, благодаря которым сокращаются сроки выполнения работ. Это позволяет использовать меньшее количество техники и рабочей силы. Важным фактором экономии является и то, что не возникает потребности организовывать водопонижение в том случае, если грунтовые воды проходят выше уровня нефтеносного пласта.

С финансово-экономической точки зрения преимущества рассматриваемого метода заключаются в сокращении сроков выполнения работ и уменьшении сметной стоимости строительства трубопровода. Экономичное использование агрегатов позволяет минимизировать все энергозатраты.

Управление горизонтальным бурением скважин

Главное в процессе бурения горизонтального участка - это управление технологическим процессом. Сложность состоит в том, что в ходе работ бур находится вне зоны досягаемости, поэтому так важно тщательно контролировать все этапы работы. С этой целью используют систему локации - особый зонд, который расположен в буровой головке.

Для синхронизации работы зонда применяется специальный прибор, с помощью которого оператор, или локаторщик, регулирует его работу с поверхности земли. Сопровождение бурения скважин осуществляется следующим образом: зонд регистрирует изменения направления угла бурения, информация поступает на прибор, который находится у оператора. С помощью системы локации отслеживается не только направление движения бура, но и число его оборотов, а также температура в буровой головке. Все данные поступают на пункт управления.

Используя полученную информацию, оператор корректирует процесс. Оперативность поступления информации позволяет своевременно предупредить возникновение нештатной ситуации.

Роторное бурение. Применяется при автоматическом управлении процессом. Данный метод эффективный, но дорогостоящий, поэтому многие компании продолжают бурить традиционным способом.

Скважины могут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными. Наклонные скважины появляются естественным и искусственным способами.

Бурение горизонтально-направленных скважин – отдельная технология наклонного бурения, которая используется для увеличения нефтеотдачи при первом же освоении земли. Она имеет перспективное направление, ведь коэффициент добычи углеводородов вырастает, а затраты сокращаются из-за уменьшения сетки бурения.

Бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин производится по специальным профилям, которые могут меняться, но при этом ствол скважины должен оставаться вертикальным.

Увеличение объёмов ствола вызвало необходимость разработки новых технологий.

Сейчас разработка новых месторождений ведется с помощью горизонтальных многозабойных скважин. Эту технологию, по праву, можно считать передовой в нефтедобывающей промышленности.

Бурение многозабойных горизонтально разветвленных скважин ускоряет изучение новых нефтегазовых месторождений, умножает нефтегазоотдачу пластов, уменьшает материальные вложения.

Бурение многозабойных горизонтально разветвленных скважин применяется в таких случаях:

п ри отклонении ствола от зоны разрыва пласта;

при необходимости повторного бурения нижней части ствола в рабочей скважине;

когда производят бурение наклонных и горизонтальных скважин;

для дегазации угольного пласта;

при вскрытии продуктивных пластов.

С помощью разветвленных скважин в технологии направленного бурения решаются приоритетные задачи освоения месторождений:

разработка нефтяных недр земли с низкими коллекторскими свойствами продуктивного пласта;

уменьшение числа скважин, необходимых для разработки локаций нефти и газа;

добыча высоковязкой нефти с большой глубины.

Многозабойное бурение развивается стремительными темпами. Его суть состоит в том, что из базового ствола скважины с определенной глубины проводят один или несколько стволов, а значит, ствол может неоднократно использоваться.

Первая многозабойная скважина была сделана в 1953 году недалеко от Башкортостана.

Преимущества горизонтального бурения и способы его применения

В нынешнее время в нефтедобывающей наблюдается медленное истощение запасов и все большая их часть приходится на труднодосягаемые месторождения. Сложность добычи в том, что они характеризуются высокой вязкостью нефти и шельфами морей.

Чтобы облегчить этот процесс применяют горизонтальное бурение нефтяных и газовых скважин. При их строительстве используется иностранное и российское оборудование, главным критерием которого является эффективность.

Максимально стараются использовать отечественное оборудование, но в виду отсутствия некоторых специальных приборов приходится прибегать к покупке импортных.

Несмотря на то, что строительство горизонтальных скважин выше на 10-15%, чем вертикальных, их применение имеет немало плюсов:

д обыча нефти на дне крупных водоемов;

рост добычи нефти и газа;

исключение негативного влияния на окружающую среду;

прокладка подземных коммуникаций.

Основой успешного строительства подземных коммуникаций является наличие специализированного и мощного оборудования. Когда кабельные системы или коммуникации нужно проложить там, где делать этого категорически нельзя, используют технологию бестраншейного строительства.

Бурение пилотной скважины машиной горизонтального бурения – один из наиболее популярных способов рытья траншеи. Он появился сравнительно недавно и является уникальным в своем роде.

При бурении не затрагивается верхний слой почвы и позволяет прокладку различных коммуникаций в густонаселенных городах. Благодаря такому методу рельеф местности остается без изменений, сохраняется слой почвы и зеленые насаждения.

В основном, к выполнению работ привлекается одна бригада, что позволяет сократить затраты примерно на 20%. Перед тем как начать работу, досконально изучают свойства и состав грунта, обязательно оформляют необходимые документы на согласие производимых работ.

Бурение скважин с горизонтальным окончанием разумно использовать для предварительной промысловой добычи из недр земли. Данный способ бурения требует подробного изучения газоотдачи пластов с применением скважин с горизонтальным стволом, при этом следует учитывать множество факторов.

П еред выполнением действий проводятся следующие работы:

1.Анализируют и оценивают целесообразность применения пластов. Для предварительной дегазации высокогазоносных угольных пластов, бурение опережающих пластовых скважин – наиболее разумный метод для понижения газовыделения в очистных забоях и промежуточных выработках угольных шахт.

2. Подводят итоги применения и оценивают бурение горизонтальных нефтяных скважин при разработке месторождений газа и нефти. Использование таких буровых увеличивается при снижении мощности пласта и возрастании неоднородности его строения. Одна горизонтальная скважина может заменить примерно 5 вертикальных.

3. Прогнозируют возможность использования скважин для добычи метана из угольных пластов.

Читайте также: