Особенности проектирования профилей стволов скважин на нефть и газ

Введение

За последние 20 лет средние запасы новых месторождений в России уменьшились в 4 раза, доля крупных месторождений среди вновь открываемых снизилась с 15 до 10 %, ухудшаются коллекторские свойства продуктивных отложений и качественный состав насыщающих их флюидов.
Более полное извлечение природных богатств из земных недр является важнейшей экономической задачей. Но, к сожалению, при разработке месторождений из-за несовершенства техники и технологии в недрах остаётся большое количество углеводородов. При этом самым низким коэффициентом их извлечения характеризуются нефтяные месторождения. Разбуривание нефтяных месторождений горизонтальными и разветвлено-горизонтальными скважинами является эффективным методом формирования оптимальной системы разработки и повышения нефтеотдачи.
Опыт бурения скважин различного назначения позволяет сформулировать основные задачи, решаемые с применением методов, технологий и технических средств направленного бурения. Учитывая прогрессивность технологий направленного бурения, приведем перечень основных целей и задач, которые решаются в настоящий момент методами направленного бурения в различных сферах производственной деятельности, имеющих отношение к нефтегазовой отрасли.
Развитие промышленности в настоящее время неотъемлемо связано с использованием природных ресурсов, в числе которых нефть и газ.
Востребованность в такого рода ресурсах актуальна во всех развитых странах мира, т.к нефть и газ составляют основную долю экономического развития любой страны.
В настоящее время нефть и газ, а также продукты их переработки стоят в одном ряду с другими важнейшими средствами производства, оказывают активное влияние на ускорение научно-технического прогресса в стране. Продукция нефтяной и газовой промышленности используется практически во всех отраслях. Все большее значение имеет нефтяная промышленность в улучшении экономики в стране.
Особо важное производственное звено в нефтяной и газовой промышленности является бурение, которым завершается комплекс геолого-поисковых и разведочных работ, устанавливается наличие нефтеносности, определяются необходимые параметры залежи, для подсчета запасов и проектирования схемы разработки.
Целями и задачами работы является рассмотрение известных профилей строительства скважин, определение профиля для конкретных условий проводки скважины.
Актуальность работы – познакомиться с имеющимися профилями строительства скважины.
Новизны работы нет, т.к. все известные профили скважин известны уже долгие годы.
Предмет и объект исследования – профили стволов скважин.



 
1. Особенности проектирования профилей стволов скважин на нефть и газ

1.1 Понятие направленного бурения скважин

Работы по направленному бурению могут производиться для решения следующих нижеперечисленных задач.
Для повышения объема и качества геологической информации производят:
• • уточнение формы геологических структур путем бурения дополнительных стволов различной протяженности (от первых метров до нескольких сотен метров);
• • определение и уточнение элементов залегания горных пород методами направленного бурения и кернометрии;
• • управление траекториями стволов скважин при любой их пространственной ориентации (вертикальные, горизонтальные, восстающие), в том числе для пересечения пластов с заданным углом встречи.
Для сокращения затрат на выполнение запроектированных работ применяют кустовое бурение скважин в случаях значительных затруднений по сооружению отдельных буровых площадок и коммуникаций (болотистая или горная местность, бурение под акваторию шельфа, бурение скважин с буровых платформ и судов).
В целях борьбы с осложнениями при бурении скважин осуществляют:
• • вывод скважины в заданный проектом интервал при её значительном естественном искривлении путем корректировки траектории скважины отклонителями;
• • обход мест сложных аварий в скважине (оставленный в скважине инструмент) дополнительным стволом.
Для облегчения условий бурения скважин:
• • снижают интенсивность естественного искривления скважин путем применения технических средств и технологий стабилизации направления скважины;
• • выводят скважины в проектную точку путем анализа, обработки и использования на этапе проектирования скважин данных о закономерностях естественного искривления скважин на месторождении или участке месторождения.
Бурение технических скважин следующего вида и назначения:
• • бурение вертикальных скважин с подсечением горной выработки для прокладки коммуникаций, вентиляции шахт, доставки в горные выработки материалов крепи, осуществление спасательных работ при авариях и обрушениях на шахте и др.;
• • бурение вертикально-горизонтальных скважин в угольные пласты с целью их дегазации;
• • бурение боковых наклонных скважин для ликвидации выбросов и пожаров в скважинах, буримых с целью разведки или эксплуатации месторождений углеводородного сырья.
Бурение вертикально-горизонтальных, разветвленных сложнопрофильных эксплуатационных скважин с расположением горизонтальных и сложнопрофильных участков ствола осуществляется в пределах нефтегазоносных коллекторов для повышения нефтегазоотдачи и дебита.
Наклонно-горизонтальные скважины под природными и техногенными объектами выполняются для прокладки трубопроводов, электро- и телекоммуникаций.
Проектирование профилей горизонтальных скважин является новой задачей, поставленной перед направленным бурением сегодняшней обстановкой в нефтегазодобывающей отрасли.
 
1.2 Проектирование скважин с горизонтальным окончанием

Бурение горизонтальных скважин представляет собой быстро развивающуюся ветвь нефтяного бурения. После значительного временного перерыва в России данный метод бурения снова приобретает популярность среди нефтяных компаний. В Томской области проектирование таких скважин идёт по наиболее простому пути – использованию наиболее простых и в тоже время проверенных технических решений. В дальнейшем с приобретением буровыми подрядчиками достаточного практического опыта профили будут усложняться с целью сокращения временных и материальных затрат на бурение.
С середины прошлого века во всем мире началось бурение скважин с горизонтальным отклонением, их часто условно называют горизонтальными скважинами (ГС). Имея кратно большую поверхность стенок скважины в продуктивном пласте (площадь фильтрации), ГС при прочих равных условиях (пластовое давление, проницаемость пластов) обеспечивают больший дебит пластового флюида.
Вместе с тем большая продолжительность вскрытия пласта по сравнению с вертикальными и наклонно-направленными скважинами может привести к существенному загрязнению околоскважинных зон пласта (ОСЗП). Это предъявляет повышенные требования к качеству промывочных жидкостей, используемых при проходке горизонтальных участков скважин. Кроме того, в продуктивных пластах, как правило, вертикальная проницаемость меньше горизонтальной, и зачастую продуктивный пласт состоит из отдельных пропластков, разделенных малопроницаемыми перемычками. Это обстоятельство накладывает определенные требования к профилю горизонтального участка.
Как правило, на начальном этапе разработки месторождения отсутствуют достаточно полные представления о геометрии продуктивного пласта, и если это не оказывает сильного влияния на проектирование профиля обычной наклонно-направленной скважины, которая вскрывает продуктивный пласт полностью и еще ниже на 50 метров, то в случае горизонтальной скважины необходимо иметь более полную информацию о геометрических параметрах продуктивной зоны. Горизонтальный же участок скважины проводится обычно посередине продуктивного пласта. Для получения более полной информации чаще всего необходимо бурить пилотную скважину. Профиль такой скважины выбирается как можно более простым – трёхинтервальным в вертикальной плоскости сечения (рис.1), однако в горизонтальной проекции профиль имеет изгиб величиной 20 – 30 градусов в том месте, где будет осуществляться срезка второго ствола под горизонтальную скважину. Простота профиля пилотной скважины позволяет избежать лишних работ по набору параметров искривления (здесь почти на всём протяжении можно использовать лопастные долота PDC и бурить достаточно быстро), а изгиб профиля в горизонтальной плоскости облегчает процесс зарезки второго ствола, который осуществляется без установки клина, путём наработки желоба многократным прорабатыванием данного интервала.


Рис. 1. Вертикальная и горизонтальная проекция профиля пилотной скважины.

Такие технические решения являются весьма простыми в реализации и позволяют избежать многочисленных осложнений и аварий на этапе бурения пилотной скважины и зарезки второго ствола
Бурение непосредственно самой горизонтальной скважины, ка