Таким образом, применение горизонтальных скважин при добыче углеводородного сырья позволяет:
повысить дебит скважин за счет увеличения поверхности фильтрации и зоны дренирования;
снизить общее количество скважин;
создать оптимальную систему разработки месторождения;
повысить степень извлечения углеводородов за счет создания более интенсивных перетоков флюида, особенно в сложнопостроенных залежах;
снизить обводненность нефти;
восстановить, а в ряде случаев и повысить продуктивность месторождений, находящихся на поздней стадии разработки;
существенно повысить степень активного воздействия на пласт с целью интенсификации притока флюида;
повысить эффективность нагнетательных скважин с целью поддержания пластового давления;
снизить затраты средств на природоохранные мероприятия;
снизить удельные капитальные вложения на тонну добываемой нефти.
К числу некоторых недостатков горизонтальных скважин следует отнести:
увеличение общего метража бурения по отдельной скважине;
повышение себестоимости метра скважины;
эффективность (дебит) горизонтального ствола в несколько раз меньше, чем вертикального такой же длины;
в процессе эксплуатации дебит горизонтальной скважины снижается более интенсивно, чем вертикальной, однако накопленная добыча в течение 4‑6 лет повышается на мене, чем в 2 раза [2].
9.2. Профили горизонтальных скважин
9.2.1. Классификация профилей
Буримые в настоящее время горизонтальные скважины в зависимости от радиуса кривизны на участке перехода от вертикального ствола к горизонтальному условно подразделяются на четыре типа – с большим, средним, малым и сверхмалым радиусом искривления (рис. 40).
С
кважины
с большим радиусом кривизны имеют
интенсивность искривления в пределах
от 0,6 до 2 град/10 м., что соответствует
радиусу в 300-900 м. При этом, как правило,
проектируется участок стабилизации
наклонного ствола для обеспечения входа
в пласт в заданной проектом точке и для
возможности корректировки профиля в
случае несовпадения проектной и
фактической интенсивностей искривления.
В этом интервале в дальнейшем
устанавливается насосное оборудование.
Такой тип профиля имеет ряд преимуществ, к числу которых относятся:
возможность использования обычного оборудования и инструмента, в том числе и забойных двигателей, при обычных технологиях направленного бурения; отсутствие резких перегибов ствола, что улучшает условия работы колонны бурильных труб, облегчает спуск обсадных колонн и упрощает все последующие операции в скважине (исследование, заканчивание, ремонт);
может быть достигнут большой отход от устья до точки входа скважины в продуктивный горизонт;
минимальные ограничения на длину горизонтального участка ствола;
возможно использование всех вариантов заканчивания скважины.
К недостаткам скважин с таким профилем относятся:
большая длина интервалов искусственного искривления, что приводит к повышению стоимости работ;
увеличивается общая глубина скважины, в результате чего возрастает общий расход труб, цемента и других материалов;
велика вероятность осложнений в связи с большой протяженностью открытого наклонного ствола.
Учитывая перечисленные выше преимущества, скважины с большим радиусом искривления бурятся при необходимости обеспечения больших отходов, что особенно характерно для морских месторождений. Доля таких скважин в общем числе в настоящее время составляет порядка 25‑30 %, что практически соответствует доле нефти, добываемой в море.
Скважины со средним радиусом имеют интенсивность искривления от 2 до 10 град/10 м (радиус кривизны 50‑300 м). Стандартный тип профиля со средним радиусом содержит наклонный прямолинейный участок, длина которого может меняться для обеспечения попадания ствола в заданную точку. Однако если накоплен значительный опыт бурения таких скважин, то этот участок может быть исключен.
Скважины с таким профилем имеют ряд существенных преимуществ:
уменьшенная длина интервала бурения с отклонителем;
зоны возможных осложнений могут быть разбурены вертикальным стволом и обсажены;
точка забуривания наклонного ствола расположена ближе к кровле продуктивного горизонта, что повышает точность попадания в заданный круг допуска.
В связи с этим западными фирмами по такому типу профиля бурится подавляющее большинство скважин (около 70 %).
Вместе с тем имеются и некоторые недостатки:
требуется специальный инструмент, дающий возможность бурения со значительной интенсивностью искривления;
большие напряжения изгиба в колонне труб;
некоторые ограничения на длину горизонтального ствола.
Следует отметить, что деление профилей скважин с большим и средним радиусами достаточно условно, возможные интенсивности искривления для этих профилей перекрывают друг друга. В реальной практике в зависимости от конкретных условий (глубина скважины по вертикали, проектный отход, возможные осложнения в верхних интервалах) профиль скважины может содержать участки как с большим, так и со средним радиусами искривления. Вообще же считается, что профиль скважины имеет средний радиус искривления, если колонну бурильных труб нельзя вращать в интервале набора зенитного угла и последующего бурения вследствие того, что суммарные напряжения на изгиб и кручение превышают допустимые для используемых труб.
Скважины с малым радиусом имеют интенсивность искривления в пределах от 5 до 10 град/м, что соответствует радиусу кривизны в 6-12 м. Такой тип профиля чаще всего используется при бурении дополнительных стволов. В большинстве случаев основной ствол бурится вертикально, а затем в кровле пласта, или в самом пласте устанавливается клиновой отклонитель, и забуривается новый ствол с доведением зенитного угла до 90о специальными компоновками. Далее бурится горизонтальный ствол. При проходке таких скважин используется специальный инструмент‑ гибкие бурильные трубы и УБТ, ведутся работы по созданию гибких забойных двигателей. Основное преимущество такого типа профиля ‑ точный подход скважины к выбранному объекту эксплуатации. Вместе с тем:
длина горизонтального участка существенно ограничивается;
низка механическая скорость бурения;
необходим специальный инструмент;
горизонтальный ствол имеет сравнительно малый диаметр, поэтому возникают проблемы с исследованием и заканчиванием скважины, а также с капитальным ремонтом.
Первоначально предполагалось, что скважины такого профиля будут иметь наибольшее распространение, но стоимость их оказалась достаточно велика, поэтому их доля в настоящее время не превышает 5 % от общего числа скважин с горизонтальным стволом.
Для получения сверхмалых радиусов кривизны (от нескольких см до 0,6 м) используются высоконапорные струи воды, с помощью которых создаются стволы диаметром 40-70 мм и длиной до 60 м. Этот метод применяется пока только в экспериментальных целях.
Выбор соответствующего типа профиля зависит от следующих факторов:
глубина залегания продуктивного горизонта и его характеристика;
необходимая минимальная глубина вертикального участка;
требуемый отход;
конструкция скважины (диаметр ствола в продуктивном пласте, глубина спуска обсадных колонн);
длина горизонтального участка;
возможности применяемой техники и технологии бурения (отклонители, неориентируемые КНБК, методы исследования скважин);
схема заканчивания.
Буримые в Западной Сибири горизонтальные скважины имеют вертикальный участок длиной до 750 м участок набора зенитного угла до15О, участок стабилизации параметров искривления до глубины порядка 2500 м, второй участок набора зенитного угла до кровли продуктивного горизонта. Оба участка искусственного искривления проходят с интенсивностью 1,5 – 2 град/10 м, что соответствует большому радиусу кривизны. При бурении по продуктивному горизонту интенсивность искривления доходит до 6 град/10 м, т.е. имеет место средний радиус искривления.