Технология бурения

1. Горизонтальная скважина: Горизонтальная скважина новая скважина пробуренная от поверхности. Длина обычно меняется от 1000 до 4500 футов.

2. Дренажная скважина: Дренажные скважины, которые также называются отводы, обычно пробуриваются от существующей скважины. Длина обычно меняется от 100 до 700 футов.

Технологии бурения для бурения горизонтальной скважины и дренажных скважин делятся на четыре категории, в зависимости от радиуса их поворота. Радиус поворота это радиус, который требуется для поворота с вертикального в горизонтальное положение. Четыре категории бурения следующий:

1. Ультракороткая: радиус поворота 1-2 фута; угол возведения 45- 60 градусов/фут. При этой технологии, дренажные скважины длиной 100 – 200 фут пробуриваются с использованием водометов ^28,29. Как показано на Рисунке 1-5, дренажные скважины пробурены через зону расширения ствола скважины , 7-10 футов в длину, которая примерно составляет 2 фута в диаметре. Диаметр трубы дренажной скважины варьируется от 1 ¼ до 2 ½ дюйма в зависимости от использованной системы бурения. После бурения труба перфорируется или заполняется гравием. Затем труба отделяется и пробуривается следующая дренажная скважина на этой же высоте. Возможно бурить несколько дренажных скважин , как спицы велосипеда, на заданной высоте.

2. Короткая: радиус поворота 20-40 фут; угол возведения 2-5 градусов/фут. При этой технологии, дренажные скважины пробуриваются или через обсаженную или необсаженную вертикальную скважину. При обсаженной скважине, окно около 20 футов в длину, вырезается для отведения в сторону. Ранние варианты системы бурения использовали роторное бурение для бурения скважин. В дополнение к

поверхностному ротору, использовались гибкие бурильные колонны 9См. Рис 1-6) для ускорения бурения. Обычно угол до 85 градусов применялся при наращенной сборке для бурения со стационарного отклонителя в формацию; вторая стабилизированная сборка пробуривает остальную чать скважины. Как указано в Таблице 1-1, возможно бурить или 4 ¾ - или 6 дюймовые скважины с вероятной длиной около 250 – 450 футов. Максимально пробуренная длина с использованием этой технологии составляет 889 футов. Одним из недостатков этой системы было ограничение контроля управления. Недавно разработанные системы, которые использовали забойные гидротурбинные двигатели, обеспечили хороший контроль управления. Эта новая система использует специально спроектированные короткие турбобуры. Двигатель для образования угла используется для бурения отрезка кривой радиусом 40-футового ствола скважины и двигатель с косым креплением используется для бурения горизонтального отрезка скважины. С этой новой системой возможно бурить горизонтальные стволы скважины диаметром 4 ¼ дюймов через вертикальную скважину диаметром минимум 6 ^1/8 дюймов. Горизонтальный отрезок в 3 ¼ дюймов можно пробурить через вертикальную скважину с минимальным диаметром 4 ^7/8 дюймов. Как описано дальше, эти скважины могут быть закончены как скважина не закреплённая обсадными трубами или хвостовиком с щелевидными продольными отверстиями. Кроме того, используя эту технологию, возможно бурить скважины длиной около 1000 фут.

ТАБЛИЦА 1-3 ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ СКВАЖИНА, ПРОЕКТ ПАРОВОГО ПРОМЫСЛА

Компания и год,	Местоположение	Ссылка	К-во	Длина (фут)
Яренга	CCCР	11	Много	300 макс
Signal Oil Co (1965-66)	Санни Сайд, округ Карбон, Юта	(64,65)	3	370 фут, но 50 фут откр. в продуктивную зону
Petro-Canada и др MAISP -1(1978)	Форт МакМюри, Альберта, Канада	(71)	1 2	1083 394
Hopco (1982-83)	Округ Керн, Калифорния	(67-69)	4	430 700
Esso-I (1970) Esso –II (1985)	Коулд Лейк, Альберта, Канада	(53,55)	1 1	1000 3200
Texaco (1979)	Форт МакМюри, Альберта, Канада	(49,50,72)	3	1000
(1986)	Калифорния	-	1	-
Petrobras (1985)	Месторождение Фазенда Билам, Бразилия	(62)	1	544
UTF-AOSTRA (1985-87)	Атабаска бутимизный песчаник, Альберта, Канада	(24)	356	-
Sceptre Resources & Murphy Oil (1987-88)	Саскачеван, Канада	(66)	1	1640

ТАБЛИЦА 1-3 (ПРОДОЛЖЕНИЕ)

Паровой процесс	Сум. добыча нефти (баррель)	SOR	Состояние и комментарии
-	-	-	Действует / вспомог. руднику
цикл. и вытеснение	556	23	Не действует, 9-10 гр. API нефть, пробурена от линии выхода
цикл. и вытеснение	5350	16	Не действует, 10 гр. API нефть, пробурена от линии выхода Испытание гориз. скважины, пробурено от рудника
цикл. и вытеснение	46,984	17	Не действует, 13 гр. API нефть, пробурена от шахты
цикл. и гравитационный режим с помощью пара	-	-	Действует, 10 гр. API нефть Действует, 10 гр. API нефть
цикл. и вытеснение	-	-	Не действует, 10 гр. API нефть, пробурена от поверхности
цикл.	-	-	Действует, 13 гр. API нефть
(?)	75 бар./сут	-	14 гр. API нефть
-	-	-	Рудник/шахта проект, 10 гр. API нефть
гравитационный режим с помощью пара	-	-	Вертикальный инжектор и горизонтальная эксплуатационная скважина, 13-14 гр. API нефть

Cable restraint truck – кабельная магистраль

High pressure tubing string – насосно-компрессорная колонна высокого напряжения

Oil formation – пласт нефти

Underreamed zone – зона расширенного ствола скважины

Workover rig – установка для капитального ремонта скважин

Cable restraint – удерживатель кабельная

1 - 1 ¼ inch steel production tube - 1 - 1 ¼ дюймовая стальная эксплуатационная насосно-компрессорная колонна

Casing – обшивка

High pressure seal – герметичное уплотнение

Drill head- головка бура

Radial bore into formation – радиальный бур в пласт

Hydraulic erection cylinder – гидравлический подъемный цилиндр

Рисунок 1-5 Схематическая технология водометного бурения

Cement – цемент

Milled window – обогащенное окно

Milled formation- обогащенный пласт

Entry guide- вводная проводка

Casing- обшивка

Centering guide- центрирующий фонарь

Whipstock – отклонитель

Packer – пакер

Gas/oil contact – контакт с газом/нефтью

Whipstock assembly – сборка извлекаемый отклоняющий клин

Drianhole – дренажная скважина

Open hole- скважина не закреплённая обсадными трубами;

Rat hole- часть скважины меньшего диаметра

Short-radius rotary – ротор короткого радиуса

Angle- build assembly – сборка для образования угла

Curved drill guide –

Articukated drill pipe (rotates) –

Curved drill guide housing (non-rotating) –

Stabilizer pad- кривая направляющая штанга

Bearing assembly- подшипниковый узел

Рис. 1-6 Схема технологии бурения с коротким радиусом с использованием гибких бурильных колонн (Истман Кристенсен)

3. Средняя: радиус поворота 300 -800 футов, угол возведения 6-20 градусов /100 фут. Это стало преобладающим методом бурения горизонтальных скважин, из-за большого радиуса поворота, возможно использовать большинство обычных нефтепромысловых инструментов в скважине.

Специально сконструированные забойные гидротурбинные двигатели используются для бурения горизонтальных скважин. Двигатель для образования угла используется для образования угла и двигатель с косым креплением используется для бурения горизонтального отрезка скважины. Возможно бурить очень длинные скважины, длиной 2000 – 4000 фут. Соответственно, возможно заканчивать их как скважину, не закреплённую обсадными трубами; хвостовиками с щелевидными продольными отверстиями, хвостовиками и наружными пакерами обсадной колонны, или возможно зацементировать или перфорировать эти скважины. Эти типы скважин были пробурены с отбором керна и возможно эффективно стимулировать разрушение этих скважин.

4. Длинная: радиус поворота 1000 – 3000 фута; угол возведения 2 – 6 градусов /100 фут. Эта технология использует комбинацию роторного бурения и забойные гидротурбинные двигатели для бурения этих скважин. Подобно обычному наклонно-направленному бурению, скважинные кривые переводники используются для начала и образования угла. Горизонтальное положение пробуривается с использованием забойных гидротурбинных двигателей. Очень длинные скважины могут быть пробурены с использованием этой технологии. Возможно бурить эти скважины с отбором керна. Кроме того, как указано в Таблице 1-4, несколько вариантов заканчивания возможны на этих скважинах.

Вышеуказанные методы также резюмированы в Таблице 1-7. В Таблице 1-1 перечисляются ожидаемые длины и зарегистрированные длины на данное число с использование различных буровых технологий ⁶. Детали различных методов бурения указаны в Ссылках 28 -47.

ДЛИНЫ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ

ОСНОВАННЫЕ НА ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ И ОГРАНИЧЕНИЯ

ДРЕНИРУЕМОЙ ПЛОЩАДИ

Рисунок 1-7 и Таблица 1-1 показывают, что горизонтальную скважину можно бурить с радиусом поворота как коротким в 1-2 фут так и с длинным в 1000 – 3000 фут.

ТАБЛИЦА 1-4 ¹

Метод	Заканчивание	Регистрация
Ультракороткий радиус	Перфорированная труба или заполнение гравием	Нет
Короткий радиус	скважина, не закреплённая обсадными трубами или хвостовик с щелевидными продольными отверстиями	Нет
Средний радиус	скважина, не закреплённая обсадными трубами или хвостовик с щелевидными продольными отверстиями или зацементирование или перфорированный хвостовик	Да
Длинный радиус	хвостовиками с щелевидными продольными отверстиями или выборочное заканчивание с использованием перфорации	Да

Рисунок 1-7 Схема различных буровых технологий

а) Ультракороткий радиус R = 1-2 фут, L= 100-200 фут

b) Короткий радиус R = 20-40 фут, L= 100-800 фут

c) Средний радиус R = 300-800 фут, L= 1000-4000 фут

d) Длинный радиус R ≥ 1000 фут, L= 1000-4000 фут

С точки зрения пласта, радиус поворота очень важен так как определенная площадь и размеры участка ограничивают использование определенных технологий. Например, на участке в 40 актов трудно бурить скважину радиусом 2000 фут.

ПРИМЕР 1-1

На участке размером 40 акт, какая максимальная длина скважины, расположенной в центре на площади, которая может быть пробурена с использованием различных технологий бурения?

Решение

Допустим, что участок в 40 акров квадратный,

Тогда площадь участка = 40 акров х 43,560 фут²/акр

= 1,742.400 фут²

и каждая сторона квадрата равна 1320 фут. Согласно большинству государственным законам США, нельзя пересекать границы участка. Более того, в некоторых штатах, необходимо остановить бурение скважин на определенном расстоянии от границ участка (обычно 150 фут), указанных государственными органами регулирования. Как показано на Рисунке 1-8, максимальная длина скважины, которую можно бурить вдоль оси х или у составляет

1320 – (150 х 2) = 1020 фут.

Диагональная длина квадрата составляет 1867 фут. Поэтому максимальная возможная длина скважины вдоль диагонали составляет 1442 фут.

Рисунок 1-8 Горизонтальная скважина на участке в 40 акров

1. Ультракороткий радиус, радиус поворота = 1-2 фута

- Максимальная длина скважины является максимальная возможная длина технологии бурения: 200 фут

2. Короткий радиус, радиус поворота 20 -40 фут

- Как указано в Таблице 1-1, общая ожидаемая длина от технологии бурения составляет 450 футов (Заметьте, что длина может быть больше)

3. Средний радиус, радиус поворота = 300 фут

- Если мы расположим буровую установку на границе участка, тогда мы можем пробурить максимальную длину скважины в 720 фут для центрально расположенной скважины в х – у плане дренирования. Концы этой скважины будут отстоять на 300 футов от границ участка, которые перпендикулярны скважине

4. Длинный радиус, радиус поворота = 1000 фут

- Может быть трудным бурить центрально расположенную скважину вдоль х – у плана дренирования. Один конец скважины будет на 1000 футов отстоять от концов диагонали, в то время как другой конец скважины будет отстоять на 212 футов от другого конца диагонали. Таким образом, интервал между скважиной и границами будет неравный.

ПРИМЕР 1-2

Какая максимальная длина горизонтальной скважины, которая может быть пробурена с использованием различных технологий бурения на участках в 60 акров и 80 акров?

Решение

Максимальная длина горизонтальной скважины, которая может пробурена на заданном пространстве определяется размерами х и у площади дренирования и длинной диагонали. Допускаем в вычислениях, что площадь дренирования квадратная. Возможная длина горизонтальной скважины для различных технологий бурения указана в Рисунке 1-9 и 1-10 и суммирована ниже:

Площадь дренирования =		60 акр	80 акр
Максимальный размер х или у Максимальная длина диагонали		1617 фут 2286 фут	1867 фут 2640 фут
Метод бурения	Радиус поворота, фут	Максимальная длина скважины, фут	Максимальная длина скважины, фут
Ультракороткий радиус	1-2	200	200
Короткий радиус	20-40	450	450
Средний радиус	300-800	1017*	1267*
Длинный радиус	1000-2500	1074**	1428**

* Центрально расположенная скважина вдоль х-х или у-у- плана дренирования

** Скважина вдоль диагонали плана дренирования, но не обязательно расположенной в плане дренирования