14. Особенности строительства кустов скважин

Кустом скважин называется такое их расположение, когда устья находятся вблизи друг друга на одной технологической площадке, а забои скважин в узлах сетки разработки залежи (месторождения).

В настоящее время большая часть эксплуатационных скважин бурятся кустовым способом. Это объясняется следующими обстоятельствами. Кустовое разбуривание месторождений позволяет значительно сократить размеры площадей, занимаемых бурящимися, а затем эксплуатационными скважинами, дорогами, линиями электропередач, трубопроводами.

Особое значение это преимущество приобретает при строительстве и эксплуатации скважин на плодородных землях, в заповедниках, в лесных массивах с ценными породами деревьев, в тундре, где нарушенный поверхностный слой земли восстанавливается через несколько десятилетий, на болотистых территориях, затрудняющих и сильно удорожающих строительно-монтажные работы буровых и эксплуатационных объектов, при строительстве скважин на море. Этими обстоятельствами объясняется почти повсеместное строительство кустов скважин не только на месторождениях с сильно пересеченным рельефом местности и в условиях, когда требуется вскрыть залежи нефти под промышленными и гражданскими сооружениями, под дном рек и озер, под шельфовой зоной с берега и с эстакад, но и на равнинных площадях.

Особое место занимает кустовое строительство скважины на территории Тюменской, Томской и др. областей Западной Сибири, позволившее в труднодоступном заболоченном и залесенном регионе успешно осуществлять на насыпных островах строительство нефтяных и газовых скважин.

До начала бурения должен быть составлен план куста, включающий схему расположения устьев на кустовой площадке, схему самого куста, направление движения станка (НДС), очередность бурения скважин, длин их вертикальных участков, проектных азимутов, величин смещения (отхода) забоев скважин относительно устьев.

План куста должен отвечать определенным требованиям:

1. должна обеспечиваться возможность одновременного бурения, освоения, ремонта и эксплуатации скважин куста;

2. площадь куста должна быть по возможности минимальной;

3. вероятность пересечения стволов соседних скважин должна быть сведена к минимуму;

4. законченные бурением скважины должны как можно быстрее передаваться заказчику;

5. стоимость строительства скважины в кусте должна быть минимальной.

Исходными данными для построения плана куста являются:

1. схема размещения забоев скважин разбуриваемого участка (сетка разработки) и кустовой площадки;

2. требования, накладываемые техникой безопасности, условиями монтажа бурового оборудования, эксплуатации и ремонта скважин на расположение устьев скважин, производственных объектов и объектов вспомогательных служб на кустовой площадке;

3. допустимая точность проводки вертикальных и наклонных участков скважины;

4. конструкция скважин.

Форма и размеры кустовой площадки определяются количеством скважин и расстоянием между устьями, противопожарными нормами и правилами.

Чем меньше расстояние между устьями скважин, тем меньше площадь кустовой площадки. Минимальное расстояние между устьями соседних скважин определяется условиями монтажа (передвижки в пределах куста) буровых установок, требования по эксплуатации и ремонту скважин, недопущение пересечения вертикальнях участков стволов скважин и должно быть не менее 5-6 м. На месторождениях с многолетнемерзлыми породами расстояние между устьями соседних скважин должна быть не менее двух радиусов зоны протаивания грунта вокруг скважины.

Если используемые компоновки и режимы бурения не гарантируют строгой вертикальности начального участка ствола скважины, во избежании встречи стволов соседних скважин, расстояние между устьями не должно быть менее

_, (46)

где - длина вертикального участка; - максимальный зенитный угол, получаемый на данной площади при бурении вертикальных участков (радиан).

Если число скважин в кусте более 8-10, то целесообразно разделить их на группы по 4-6 скважин, с расстоянием между крайними скважинами в группах 15-20 м. Это необходимо для проведения одновременно буровых работ в одной группе скважин и ввода в эксплуатацию – в другой.

Все вспомогательные службы (культбудки, котельные, склады и т.п.) должны быть расположены вне пределов производственной площадки на расстоянии не менее 50 м от ближайшей скважины. Должны быть созданы условия, что бы буровое оборудование могло перемещаться с точки на точку целиком, включая буровые насосы и циркуляционную систему, так и частями, что бы в передвижке участвовала только вышечный блок.

Количество скважин в кусте может колебаться от 2 до 30 и более. Чем больше скважин в кусте, тем меньше стоимость строительства кустовой площадки и коммуникаций, приходящихся на одну скважину. С другой стороны с увеличением количества скважин в кусте увеличиваются отходы (расстояние между устьями и забоями по горизонтали). У скважины с большим отходам необходимо набирать большой зенитный угол, что усложняет условия работы глубинно-насосного оборудования, сокращает продолжительность межремонтного периода работы скважин.

Максимальное количество скважин в кусте ограничивается рядом условий

Согласно правилам безопасности суммарный дебит скважин куста не должен быть больше 4000 т/сутки

Если заказчик ограничивает предельную величину отхода, А_MAX, то максимальное количество скважин в кусте определяется из выражения

(47)

где t - плотность сетки разработки залежи; t=d ^. h , d – расстояние между рядами в сетке; h - расстояние между скважинами в ряду.

С экономической точки зрения кустовое строительство скважины оправдано, если суммарная стоимость сооружения кустовой площадки, коммуникаций к ней и пробуренных на ней скважин меньше стоимости строительства такого же количества вертикальных скважин, оснований и коммуникаций к ним.

Отсюда, экономически оправданное количество скважин в кусте

, (48)

где – стоимость строительства кустовой площадки и коммуникаций к ней; C₁ – стоимость строительства одиночного основания и коммуникаций к нему; - средняя стоимость бурения вертикальной скважины; - средняя стоимость скважины в кусте.

Очередность бурения скважин в кусте и длины вертикальных участков определяются из следующих соображений. Если кустовая площадка расположена в центре разбуриваемого участка, то задача решается следующим образом. Под углом 60⁰ к НДС (направление движение станка) проводят 2 линии, разбивающие план куста на 4 сектора (рис. 116 а).

Сначала бурят скважины 1 сектора, направления которых противоположны НДС, затем скважины, расположенные в секторах 2а и 2б. Причем желательно чередовать скважины в этих секторах. В последнюю очередь бурят скважины в секторе 3. В секторе 1 первыми бурят скважины с большими зенитными углами (большими отходами), а затем – с меньшими. Длину вертикального участка первой скважины делают минимальной. Для каждой очередной скважины 1 сектора длина вертикального участка увеличивается по правилу – расстояние по вертикали между точками зарезки наклонных участков двух скважин одного сектора должно быть не менее 30 м, если разница в азимутах забуривания менее 10⁰; 20 м – если разница азимутов 10⁰– 20⁰; 10 м – если азимуты отличаются более чем на 20⁰ .

При бурении секторов 2а и 2б глубины зарезки также должны увеличиваться. Однако на практике не всегда этого можно добиться. Поэтому, если разница в азимутах соседних скважин составляет 20⁰ и более, то допускается зарезка соседней скважины с меньшей глубины. Для скважины 3 сектора очередность обратная: сначала бурят скважины с меньшими отходами и максимальными вертикальными участками, а в последнюю очередь – с максимальными отходами. Глубина вертикальных участков для каждой последующей скважины выбирается меньше, чем предыдущей.

Если кустовая площадка расположена не в центре разбуриваемого участка, допускаются линии, разбивающие план куста, проводить под углом к НДС, отличающимся от 60⁰ , с тем, чтобы по возможности выравнить количество скважин, попадающих в каждый сектор (рис. 116 б). Направление движения станка обычно указывается заказчиком, исходя из условий удобства последующей эксплуатации скважин.

Схема куста, когда кустовая площадка расположена вне разбуриваемого участка, показана на рис. 116 в.

Дополнительные требования к проводке скважин при кустовом бурении

До начала разбуривания куста необходимо иметь проектные профили всех скважин.

При построении профилей скважин куста нужно учитывать погрешности показаний используемых инклинометров и погрешности методик расчета пространственного положения стволов.

Рис. 116. Схемы кустов скважины

Считается, что фактически ствол скважины может быть на расстоянии r > 0.015Lc от расчетного положения. Недопустимым является наложение зон возможного положения стволов соседних скважин.

В зоне размещения кустовой площадки не было скважин, пробуренных с соседних кустов.

Нельзя начинать бурение очередной скважины, если не определенно пространственное положение стволов ранее пробуренных скважин.

Должна быть вертикальность начального участка ствола скважин.

При бурении скважин куста следует применять отклонители с одинаковой интенсивностью искривления ствола скважины.

Если на плане горизонтальные проекции стволов скважин пересекаются, необходимо определить вертикальные глубины, соответствующие точкам пересечения, и указать их на плане.