и разветвленно-горизонтальное бурение - метод резкого повышения нефтегазоотдачи пластов

В последние годы новые технологии, основанные на горизонтальном бурении, произвели настоящую революцию в практике и теории нефте­добычи. Дебиты скважин, имеющих горизонтальные окончания боль­шой протяженности, значительно возросли. В результате разрядились сетки скважин, снизились депрессии, значительно увеличилось время безводной эксплуатации, изменились категории запасов, считавшиеся ранее неизвлекаемыми, которые в настоящее время могут эффективно извлекаться в промышленных масштабах, повысилась эффективность многих старых методов воздействия на пласт при их реализации с помощью горизонтальных скважин. По многим показателям достигнуты впечатляющие результаты.

На рис. 8 показано преимущество горизонтального бурения по срав­нению с вертикальным в отношении отрицательного влияния подошвен­ных вод на качество извлечения углеводородов. Вертикальная, а также и наклонная скважины, попадая в продуктивный пласт, зачастую вскрывают и подошвенную воду, В то время, как горизонтальную скважину направляют в продуктивном горизонте выше этой подошвен­ной воды.

При режимах с неподвижными контурами принимается равномер­ная сетка размещения скважин на площади. После выбора схемы размещения скважин на площади определяют возможные варианты разработки данной залежи. Для этого задаются различными числами рядов, а для каждого ряда — различными расстояниями между скважинами.

Для каждого варианта размещения скважин на площади производят­ся гидродинамические расчеты по определению текущих дебитов скважин во времени, текущего и суммарного отбора нефти из залежи, срока разработки залежи и т. д. При этом учитываются ресурсы естест­венной пластовой энергии, а в случае необходимости предусматривается восполнение этой энергии извне.

Следует заметить, что в случае разбуривания залежи горизонталь­ным, а еще лучше разветвленно-горизонтальными скважинами резко упрощается система разработки месторождения, поэтому становятся дешевле и работы по его эксплуатации.

Извест­но, что в горной породе нефть фильтруется десятки лет на сотни метров сквозь мельчайшие поры пласта от периферии к забоям скважин, встре­чая часто на своем пути естественные преграды. Эти преграды либо естественные, литологические или тектонические экраны, либо застой­ные зоны с низкими градиентами давления в фильтрационном поле, либо " языки" воды, прорвавшиеся и разрезавшие нефтяное поле и т. п., и являются основной причиной потерь огромных запасов нефти в пла­стах. В недрах остаются миллиарды тонн " остаточной" нефти.

К сожалению не разрабатываются многие месторождения с большими запасами углеводородов, но с низкими коллекторскими свой­ствами или с тяжелой нефтью, где малые дебиты не оправдывают затрат на бурение.

Рисунок 8 Схема подтягивания водонефтяного контакта (ВНК) при разработке залежей с подошвенной водой

Вследствие огромной конкуренции на нефтяном и газовом рынке в настоящее время требуется резко снизить себестоимость добываемых углеводородов путем коренного усовершенствования дренажных спо­собностей коллекторов. Такому требованию удовлетворяет разветвленно-горизонтальное бурение (РГ). Основным направлением применения разветвленно-горизонтального бурения у нас в стране должно стать воз­рождение старых нефтяных месторождений и извлечение из них оставшихся запасов нефти (которые составляют до 60...80 % от началь­ных запасов). По мере развертывания работ, развития техники и техно­логии, приобретения опыта, эта технология будет постепенно пере­носиться и на другие объекты (залежи с нефтяными оторочками, высоковязкие нефти, плотные коллекторы и др.). С 1949 по 1980 гг. в 13 районах, на 30 площадях бывшего Советского Союза пробурено 110 РГ скважин при глубинах по вертикали от 400 до 2300 м, в том числе 57 эксплуатационных, 35 разведочных, 8 противофонтанных, 10 водо-понизительных и нагнетательных скважин.

В разветвленных скважинах забурено 320 дополнительных стволов общей протяженностью 175440 м, в том числе забурено 210 резко искривленных ответвлений с общей проходкой 21000 м из " открытого" ствола. Максимальная интенсивность искривления достигла 10...12VIO м проходки. Максимальная длина горизонтального участка 632 м.Технологические модели систем разработки ГС представлены на рис. 9.

Примером мощного прироста добычи нефти за счет применения РГС является разработка одной залежи объединения Бориславнефть (Запад­ная Украина), эксплуатировавшейся ранее 43 года (с 1914 г.) очень густой сеткой скважин с расстоянием 90... 100 м.

Рисунок 9 Технологические модели систем разработки ГС

Суточные дебиты там составляли 0, 05...2 т/сут после " истощения' залежи, в 1957 г. были пробурены 4 РГС, которые дали дебит в 8...14 раз выше самой высокодебитной старой вертикальной скважины. За 15 лет работы эти 4 скважины дали 47, 2 % добытой нефти. Таким образом, нефтеотдача повысилась на 50 пунктов.

Рост дебита горизонтальных скважин по сравнению с вертикальными для различных месторождений мира приведен в табл. 3.

Основные направления в решении проблемы бурения горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин

Для кардинального решения проблемы качественного и эффективно­го бурения горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин необходимо:

исследовать гидродинамику пласта нефтяных и газовых залежей различных типов с целью создания оптимальных систем разработки нефтяных и газовых месторождений ГС и РГС;

исследовать напряженное состояние горных пород, вскрываемых этими скважинами и механику формирования ствола породоразрушающими инструментами различных типов;

разработать систему оптимального управления траекторией глу­боких ГС и РГС для различных геологических условий и способов бу­рения;

разработать эффективную технологию бурения, вскрытия пластов и крепления ГС и РГС и особенно обратить внимание на разработку специальных буровых и тампонажных растворов и гидродинамические особенности их работы в этих условиях;

разработать эффективные технические средства (отклоняющие, ориентирующие, стабилизирующие и измерительные) для бурения ГС и РГС.

Кроме того, необходимо разработать технику и технологию бурения горизонтальных скважин для нефтегазопроводов под реками и другими препятствиями. Это тоже является проблемным вопросом горизонталь­ного бурения.

Таблица 3 Рост дебита горизонтальных скважин