ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

В.И. Рязанов

НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ НЕФТЯНЫХ И

ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

2006

Введение

Существенное увеличение добычи нефти и газа возможно только при повышении эффективности и качества бурения и, в частности, направленных скважин. Это связано с тем, что в основном нефтедобывающем районе – Западной Сибири разработка месторождений практически возможна только наклонно направленными скважинами. На морских месторождениях также бурятся только направленные скважины. В последнее время все более широкое распространение получает бурение скважин с горизонтальным участком ствола, что повышает их дебит и коэффициент нефтеотдачи пластов. Проходка таких скважин требует применение методов направленного бурения.

Бурение наклонно направленных скважин позволяет существенно снизить расход средств и сократить затраты времени при одновременном повышении эффективности разработки месторождений нефти и газа.

Историческая справка

Пожалуй, первое упоминание о том, что скважины искривляются, и необходимо принимать меры по борьбе с этим явлением, относятся к XVII в. В наставлении «Как зачатии делать новая труба на новом месте» есть указания о том, как предотвратить первоначальное искривление скважины.

Сам факт искривления скважин в процессе бурения был установлен в середине XIX века, а первая направленная скважина была пробурена из подземной горной выработки в 1863 г. по предложению швейцарско­го инженера Лешо при проходке тоннеля в Альпах.

В 1870 г. в России впервые в мире под руководством инженера С.Г. Войслава в районе г. Брянска была пробурена водозаборная сква­жина под углом 60° к горизонту.

В 1888 г. был сконструирован первый отечественный прибор для измерения угла наклона скважины.

В 1906 г. была предпринята, правда безуспешная, попытка бурения направленных скважин под дно Каспия.

В СССР первые направленные скважины на нефть и газ были про­бурены роторным способом в тридцатые годы XX века, а в 1941 г. Была успешно пробурена первая в мире наклонно направленная скважина с использованием многоступенчатого безредукторного турбобура.

Еще в 1941 г. Н.С. Тимофеев предлагал бурить дополнительные стволы в скважине для увеличения ее производительности. В 1951-1953 гг. A.M. Григоряном бурились первые разветвленные скважины. Число ответвлений доходило до 10 при протяженности отдельных дополни­тельных стволов до 350 м.

Первая попытка бурения скважины с горизонтальным участком ствола была предпринята в США в 1929 г., но в связи с высокой стои­мостью работ было признано, сто гидроразрыв пласта более эффекти­вен.

В СССР горизонтальные скважины начали бурить с 1953 г. под ру­ководством A.M. Григоряна. Длина горизонтального участка в те годы доходила до 170 м.

В Западной Сибири первая наклонно направленная скважина была пробурена в 1965 г., а в 1967 г. было начато бурение скважин с кусто­вых площадок, сначала по четыре скважины в кусте, а первая горизон­тальная скважина была пробурена в 1988 г.

1. Общие сведения об искривлении скважин

При бурении все скважины по различным причинам в той или иной мере отклоняются от первоначально заданного направления. Этот процесс называется искривлением. Непреднамеренное искривление называется естественным, а искривление скважин с помощью различных технологических и технических приемов – искусственным.

Вообще, искривление скважин сопровождается осложнениями, к числу которых относится более интенсивный износ бурильных труб, повышенный расход мощности, затруднения при производстве спуско-подъемных операций, обрушение стенок скважины и др. Однако в ряде случаев искривление скважин позволяет значительно снизить затраты средств и времени при разработке месторождений нефти и газа. Таким образом, если искривление скважины нежелательно, то его стремятся предупредить, а если оно необходимо, то его развивают. Этот процесс называется направленным бурением, которое может быть определено как бурение скважин с использованием закономерностей естественного искривления и с помощью технологических приемов и технических средств для вывода скважины в заданную точку. При этом искривление скважин обязательно подвергается контролю и управлению.