Наклонно-направленные скважины - реферат

Оглавление

В процессе бурения скважины, подверженные естественному искривлению, могут не выйти на нефтегазоносные слои и, следовательно, не выполнить своих проектных заданий. Но накопленный фактически материал по естественному искривлению позволил установить ряд общих закономерностей, учитывая которые буровики научились проходить скважины в строго направленном направлении. Искусственное отклонение – это направление ствола скважины в процессе бурения по определённому плану с доведением забоя до заданной точки.

Можно выделить следующие виды искусственно искривленных скважин:

- Наклонно направленные

- Горизонтальные

- Многозабойные

- Многоствольные (куст скважин)

Рассмотрим подробнее каждый вид скважин.

Наклонно направленные скважины

Наклонно направленной скважиной называется скважина, специально направленная в какую-либо точку, удаленную от вертикальной проекции ее устья.

Цели бурения наклонно направленных скважин:

- разведка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, расположенных под крупными промышленными объектами, в условиях гористой, заболоченной местности, под крупными водоемами;

- увеличение поверхности фильтрации продуктивного пласта в отдельных скважинах, а также при многозабойном вскрытии пласта;

- экономия плодородных земель и лесных массивов;

- глушение фонтанов и тушение пожаров в других скважинах;

- забуривание второго ствола на определенной глубине с целью обхода оставленного в скважине инструмента;

- вскрытие пластов при наличии сброса, в стратиграфических ловушках, при обходе соляных куполов.

В России наклонное бурение применяют при бурении скважин на нефть и газ в Западной Сибири, на севере европейской части, на Северном Кавказе, в Татарстане, Башкортостане, Самарской области и других районах.

В Российской Федерации подавляющее большинство наклонно направленных скважин бурят с применением забойных двигателей, тогда как за рубежом преобладает бурение таких скважин роторным способом, а забойные двигатели в основном используются только на участке набора кривизны в заданном направлении. Отечественные и зарубежные специалисты считают наиболее перспективными для набора кривизны в заданном направлении винтовые забойные двигатели.

Профили наклонных скважин

При отклонении забоя скважины от вертикали до 300 м применяется тангенсальный трехинтервальный профиль, состоящий из вертикального участка, участка начального искривлении и тангенсального участка.

При отклонении забоя скважины свыше 300 м используют S-образный четырхинтервальный профиль, включающий вертикальный участок начального искривления, тангенсальный участок и участок уменьшения зенитного угла.

Для проектирования наклонно направленных скважин специального назначения применяется j-образный вид профиля, включающий вертикальный участок; участок начального искривления, тангенсальный участок и участок малоинтенсивного увеличения зенитного угла до проектной глубины.

Рисунок 1.

Все рассмотренные выше виды профиля проектируются в одной плоскости, т.е. являются плоскими. При проводке скважин в сложных горно-геологических условиях используются профили пространственного типа. В российской Федерации бурение наклонно направленных скважин с профилем пространственного типа распространено в Грозненском нефтяном районе.

Многозабойные скважины

Многозабойные скважины являются дальнейшим развитием технологии наклонно направленного и горизонтального бурения. Извлечение нефти производится из одного наиболее близкого к вертикали ствола, а ответвления служат дополнительными дренажными каналами, по которым нефть поступает в основной ствол из отдаленных участков нефтеносного пласта, а также из вскрытых стволами высокопродуктивных трещин или линз, остающихся между обычными однозабойными скважинами и не затронутых разработкой. Другими словами, под многозабойными скважинами (МЗС) понимаются скважины, имеющие в нижней части основного ствола разветвления в виде двух или более протяженных горизонтальных, пологонаправленных или волнообразных стволов, у каждого из которых интервал вскрытия продуктивного пласта, как правило, в два раза и более превышает толщину пласта.

Форма скважины может быть самой различной: стволы могут ответвляться на различной высоте от подошвы продуктивного пласта или на различных расстояниях друг от друга и иметь различные ракурсы искривления, оканчиваться вертикально, наклонно или горизонтально вдоль пласта. По форме выполнения дополнительных стволов и их пространственному положению различают следующие виды многозабойных скважин:

- разветвленные наклонно направленные;

- горизонтально разветвленные;

- радиальные скважины.

Разветвленные наклонно направленные скважины состоят из основного ствола, обычно вертикального, и дополнительных наклонно-направленных стволов.

Горизонтально разветвленные скважины – это разновидность разветвленных наклонно направленных скважин, так как их проводят аналогичным способом, но в завершающем интервале дополнительного ствола его зенитный угол увеличивают до 90º и более.

У радиальных скважин основной ствол проводят горизонтально, а дополнительные – в радиальном направлении.

Выбор формы разветвления скважин зависит от толщины продуктивного пласта и его литологической характеристики, наличия или отсутствия над ним пластов, требующих изоляции. Радиусы искривления стволов и глубины мест забуривания зависят от пластового давления, режима движения жидкостей в пласте и применяемых мер по поддержанию пластового давления. Профили стволов, их длинна и число ответвлений зависят от степени неоднородности продуктивного пласта, толщины пласта, литологии, распределения твердости пород, степени устойчивости разреза. Рекомендации на составление проекта МЗС для каждого конкретного месторождения должны выдаваться в результате совокупного рассмотрения указанных геолого-технических условий.

Рисунок 2,3.

Рисунок 4.

Рисунки 5, 6.

Многоствольные скважины

Кустовое бурение – сооружение скважин, в основном наклонно направленных, устья которых группируются на близком расстоянии друг от друга с общей ограниченной площадки, а забои вскрывают продуктивный горизонт в заданных точках в соответствии с сеткой разработки.

Отдельными кустами считаются группы из трех скважин и более, расположенные на специальных площадках и отстоящие одна от другой или отдельных скважин на расстоянии не менее 5 м.

Под площадкой куста понимается участок территории, на котором расположены скважины, технологическое оборудование, а также бытовые и и другие помещения, необходимые для производства работ. Размер площадки зависит от количества скважин в кусте и размещения специальной техники для ликвидации возможных аварийных ситуаций (пожары, открытые фонтаны и т.д.)

Взаимное расположение скважин разнообразно и зависит от типа буровой установки, конструкции буровой вышки, способа перемещения бурового оборудования, противопожарных норм и обеспечения предполагаемых методов эксплуатации скважин.

В мировой практике имеется опыт бурения 64 скважин с одного основания. В России имеется ряд месторождений, позволяющих строительство 80 скважин с одной кустовой площадки. Например, в Печорском море предлагается пробурить 60 горизонтальных скважин с одной буровой платформы, вместо использования двух платформ, планируемых ранее для разбуривания месторождения только наклонными скважинами.

Строительство скважин кустовым способом имеет ряд существенных достоинств экономического и социального характера. При этом способе значительно сокращаются материальные и трудовые затраты на обустройство площадок под скважины, подъездных дорог к ним и месторождениям в целом, особенно на заболоченных территориях, где возникает необходимость сооружения искусственных оснований и дорог специальных конструкций. Существенно уменьшаются затраты на промысловое обустройство скважин, строительство нефтегазосборных сетей, энергообеспечение промысловых объектов, ремонт и эксплуатационное обслуживание скважин.

Значительно снижаются затраты на вышкостроение, так как буровое оборудование перемещается в пределах кустовой площадки. При этом способе улучшается баланс времени буровой бригады, до минимума снижаются затраты на новую скважиноточку в кусте. При кустовом строительстве скважин сокращается площадь земель, изъятых из сельскохозяйственного производства, сокращаются затраты на природоохранные мероприятия (рекультивация и т.д.).

Строительство скважин кустовым методом составляет в настоящее время более 70% всего объема эксплуатационного бурения.

Горизонтальные скважины

В последние годы доля разведанных запасов нефти и газа в низкопродуктивных коллекторах заметно возросла. Традиционные технологии извлечения нефти и газа из таких залежей имеют низкую технико-экономическую эффективность, а иногда оказываются нерентабельными. Одним из возможных направлений повышения эффективности разработки месторождений углеводородного сырья могут стать так называемые горизонтальные технологии, включающие способы строительства ГС и ГРС, а также проводки новых боковых стволов из старых. Эти способы являются перспективными достижениями развития нефтегазовой индустрии за последние два десятилетия.

Применение горизонтальной технологии позволяет решить следующий ряд проблем разработки нефтяных, нефтегазовых и газовых месторождений:

- значительно уменьшить количество эксплуатационных скважин на месторождениях, особенно в морских акваториях, где строительство буровых платформ требует больших капиталовложений;

- увеличить коэффициент нефте-, и газоотдачи пластов, а также текущую добычу;

- замедлить процесс обводнения скважин, образования газовых воронок;

- улучшить эффективность вскрытия пластов с вертикальной трещиноватостью, низкопроницаемых пластов, линзовидных залежей;

- улучшить результаты строительства подземных газохранилищ, закачки воды и газа для поддержания пластового давления на необходимом уровне, захоронения сточных вод;

- вовлечь в разработку залежи высоковязкие нефти и битумы. Кроме того, горизонтальная технология применяется все шире для прокладки трубопроводов под различными сооружениями и через водные преграды.

Рисунок 7,8.

Рисунок 9.

По величине радиуса кривизны различают три вида профилей ГС: с большим, средним и малым радиусами кривизны.

Рисунок 10.

Горизонтальные скважины с большим радиусом кривизны (более 190м.) бурятся при кустовом строительстве скважин на суше и на море с большим отклонением от вертикали при длине горизонтального участка 600-1500 м.

Скважины со средним радиусом кривизны применяются при бурении одиночных скважин и для восстановления продуктивности эксплуатационных скважин. Максимальная интенсивность искривления скважины составляет 3-10 градусов на 10 м. проходки (радиус кривизны 60-190 м.), а длина ствола 450-900 м. Эти скважины более экономичны, так как имеют меньшую длину ствола, а также обеспечивают более точное попадание ствола в заданную точку на поверхности продуктивного пласта.

Горизонтальные скважины с малым радиусом кривизны, равным 10-30 м., успешно применяются для восстановления фонда малодебитных и обрабатывающих скважин путем зарезки в них боковых горизонтальных стволов.

Интенсивность искривления при бурении таких скважин составляет 1-2,5º на 1 м. при длине горизонтального участка 90-250 м.

При разбуривании пластов большой толщины (100 м. и более) иногда сооружают по два-три яруса горизонтальных стволов. Такие скважины позволяют успешно эксплуатировать залежи с высоковязкой нефтью. В этом случае теплоноситель закачивают в средний ярус скважин, а отбор нефти ведут через ярус дополнительных стволов.

Рисунок 11, 12.

Многоярусные скважины с горизонтальными стволами сооружаются при разбуривании залежей большой толщины, имеющих газовую шапку. В этом случае верхний ярус стволов бурится в пределах газовой шапки, а нижний – в нефтяной части залежи.

На месторождениях, характеризующихся плохими фильтрационно-емкостными свойствами коллекторов, могут быть рекомендованы горизонтально-разветвленные скважины с определенным количеством радиальных стволов длиной о 150 м. с различными углами наклона плоскости искривления радиального ствола к горизонтальной плоскости.

Рисунок 13.