2. Цели и способы бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин

За последние 20 лет доля крупных месторож­дений, среди вновь открываемых, снизилась с 1 5 до 1 0 %. При этом ухудшаются коллекторские свойства продуктивных отложений и качественный состав насыщающих их флюидов. Высокая выработанность запасов углеводородов обусловлива­ет обводненность продукции и снижение дебитов скважин. Из-за несовершенства техники и технологии разработки нефтеотдача нефтегазовых пластов не превышает 30—40 %. Более полное извлечение углеводородов из пластов является важной народнохозяйственной задачей.

Вскрытие продуктивной толщи направленными, в том чис­ле горизонтальными и разветвленно-горизонтальными сква­жинами, позволяет следующее:

повысить продуктивность скважины за счет увеличения площади фильтрации;

продлить период безводной эксплуатации скважин;

увеличить степень извлечения углеводородов на месторож­дениях, находящихся на поздней стадии разработки;

повысить эффективность закачки агентов в пласты;

вовлечь в разработку пласты с низкими коллекторскими свойствами и с высоковязкой нефтью;

освоить труднодоступные нефтегазовые месторождения, в том числе морские;

улучшить технологию подземных хранилищ газа.

Направленной будем называть такую скважину, ко­торую пробурили вдоль запроектированной пространствен­ной трассы и попали в заданную цель, а ее забой и фильтро­вая зона не только располагаются в заданной области горных

пород, но и ориентированы в соответствии с проектом отно­сительно простирания пласта.

Кроме совершенствования технологии разработки нефтя­ных и газовых месторождений направленные скважины эф­фективны во многих других случаях:

при бурении в обход осложненных зон горных пород;

при бурении под недоступные или занятые различными объектами участки земной поверхности;

при глушении открытых фонтанов;

при вскрытии крутопадающих пластов и т.д.

Частными случаями направленной скважины являются вертикальная и горизонтальная.

Горизонтальная скважина — это такая скважина, которая имеет достаточно протяженную фильтровую зону, соизмеримую по длине с вертикальной частью ствола, пробу­ренную преимущественно вдоль напластования между кров­лей и подошвой нефтяной или газовой залежи в определен­ном азимутальном направлении. Основное преимущество го­ризонтальных скважин по сравнению с вертикальными со­стоит в увеличении дебита в 2 — 10 раз за счет расширения области дренирования и увеличения фильтрационной поверх­ности (табл. 10.1).

Таблица 1

Эксплуатационные характеристики некоторых горизонтальных скважин по сравнению с вертикальными

Площадь (страна)	Глубина продуктив­ного плас­та, м	Длина горизонта­льного участка, м	Дебит горизонта­льной скважины, т/сут	Дебит вертикаль­ной сква­жины, т/сут	Кратность увеличения дебита
Прадхо Бей(США)	2700	476	1670	400	4
Вирджиния (США)	1020	600	3400	2100	1,6
Колд Лейк(Канада)	480	1016	4000	500	8
РоспоМаре (Италия)	1380	470	500—1900	90 — 270	6 — 23
Яблоновская (РФ)	540	150	40	23	1,7
Карташевская (РФ)-	475	51—328	120	6 — 8	15 — 20
Тереклинс кая (РФ)	1300	100	64	32	3—6
Южно Карская (РФ)	260	1 00	70— 1 40	4—35	2—35

Первоочередными объектами использования направленных скважин являются:

-морские месторождения углеводородов;

-месторождения на территории с ограниченной возможно­стью ведения буровых работ;

-залежи высоковязких нефтей при естественном режиме фильтрации;

-низкопроницаемые, неоднородные пласты-коллекторы ма­лой мощности;

-карбонатные коллекторы с вертикальной трещиноватос-тью;

-переслаивающиеся залежи нефти и газа; залежи на поздней стадии разработки.

Основной недостаток направленных скважин — их срав­нительно высокая стоимость. В начале 80-х годов стоимость горизонтальной скважины превышала стоимость вертикаль­ной скважины в 6—8 раз. В конце 80-х годов это соотноше­ние понизилось до 2 — 3. По мере накопления опыта бурения в конкретном районе стоимость направленных скважин уменьшается и может приблизиться к стоимости вертикаль­ных скважин. С позиций добычи нефти и газа экономичес­ки целесообразно, если извлекаемые запасы из направленной скважины во столько раз больше, во сколько раз дороже направленная скважина по сравнению с вертикальной. При­чем это количество нефти должно быть добыто в более ко­роткие сроки.

Направленное бурение скважин имеет свою историю. В 1930 г. на Хантингтонском пляже в Калифорнии буровой подрядчик предложил разбуривать нефтяное месторождение в океане буровой установкой, смонтированной на длинном, выступающем в океан пирсе. В то время это была обычная практика. Однако по той или иной причине местные офици­альные лица запретили такой метод разбуривания. Тогда не­угомонный буровой подрядчик смонтировал буровую уста­новку на берегу в отдалении от пляжа и пробурил наклон­ную скважину под морское дно.

Этот бурильщик не изобрел наклонное бурение. Скважи­ны отклоняли с 1895 г. для таких целей, как забуривание ствола в сторону в обход оборванного бурового инструмента. Больше того, вертикальные скважины оказывались самопро­извольно искривленными. В Оклахоме в 1 920-е годы отмечали большую разницу в глубинах скважин, пробуренных на один и тот же пласт-коллектор. Исследования инклинометром по­казали, что лишь некоторые из пробуренных скважин вертикальные; в большинстве же случаев проекция забоя оказы­валась достаточно удаленной от точки заложения скважины (от устья). Однако скважина на Хантингтонском пляже была первым зарегистрированным применением управляемого на­правленного бурения: в результате отклонения вдоль запла­нированного курса к подземной цели забой ствола оказался расположенным на заданном расстоянии по горизонтали от устья скважины.

К сожалению, этот опыт управляемого направленного бу­рения был немедленно оценен как возможность совершать запрещенные действия. Действительно, несмотря на все более широкое и законное использование хантингтонского опыта и в других местах, термин направленное бурение означал, что кто-то кого-то обманул. В Восточном Техасе досаждали неф­тяные дельцы, бурившие направленные скважины под за­претные зоны. Однако Восточный Техас был также регио­ном, где впервые использовали управляемое направленное бурение для других важных целей. Так, в 1934 г. для глушения открытого выброса из скважины вблизи каньона Дикого по­тока была пробурена разгрузочная направленная скважина, забой которой подвели близко к забою фонтанирующей скважины. Посредством нагнетания бурового раствора в на­правленную скважину под высоким давлением были созданы каналы между нею и фонтанирующей скважиной, по кото­рым фонтанирующую скважину заполнили буровым раство­ром и заглушили фонтан.

В течение десятилетий управляемое направленное бурение доказало свою полезность во многих аспектах использова­ния. Оно позволило эффективно эксплуатировать месторож­дения нефти и газа, а крупномасштабное морское бурение сделать экономически выгодным.

Направленное бурение становится специальностью. За ру­бежом, как правило, менеджер нефтяной компании нанимает сервисную компанию по направленному бурению, чтобы она составила проект направленной скважины, определила необ­ходимые управляющие инструменты и оказывала помощь на месте.

Как только владелец скважины одобряет проект, предста­витель сервисной компании становится членом буровой бри­гады. Непосредственно на месте сооружения скважины его основная работа — помогать бурильщику держать действи­тельный ствол скважины как можно ближе к ее запланиро­ванному курсу. Эта работа заключается в следующем.

1. Руководство конкретными действиями по управлению проводкой скважины по одиночным измерениям искривления и направления ствола на выбранных глубинах.

2. Расчеты и вычерчивание курса скважины на основании данных измерений.

3. Помощь бурильщику в выборе инструмента для откло­нения, чтобы управлять курсом скважины.

4. Помощь бурильщику ориентировать отклоняющие ин­струменты, чтобы внести необходимые изменения в курс скважины.

5. Определение забойной компоновки, необходимой для обеспечения нужного направления скважины.

6. Участие в рассмотрении специальных проблем бурения направленных скважин.