Горизонтальное бурение — бурение с увеличенным отклонением от оси скважины

Добыча нефти и газа по наклонным и/или горизонтальным скважинам производится с 1940-х годов. Однако до 1979 г. бурилось очень немного таких скважин. До этого времени промышленность в основном полагалась на такие методы повышения продуктивности вертикальных скважин, как гидроразрыв пласта.

Рис. 16.1. Типовая горизонтальная скважина (вид на бурильную колонну)

Хотя горизонтальные скважины или скважины с увеличенным отклонением от оси дают гораздо более высокие скорости отбора нефти, чем вертикальные, поскольку обеспечивают большую площадь контакта продуктивного пласта со стволом скважины (рис. 16.1), связанные с ними повышенные затраты на бурение и заканчивание скважины обычно ограничивали их применение. Ситуация изменилась в результате значительного прогресса в технологии бурения, и особенно в технологии проведения скважинных исследований в процессе бурения, о чем подробнее будет изложено в следующем разделе.

Теперь, когда сущность применяемых методов стала понятнее, больше разработчиков стремятся выбрать вариант, подходящий для горизонтального бурения (бурения с отклонением от оси), и затем бурить, заканчивать и испытывать скважину, использовать методы интенсификации и добывать нефть из коллекторов по наклонным или горизонтальным скважинам, что иногда дает экспоненциальный рост в доходах со скважины. Соответственно, во всем мире наблюдается заметная тенденция бурения горизонтальных скважин.

Скважины с отклонением от вертикальной оси можно подразделить на скважины со сверхмалым, малым, средним и большим радиусом изгиба при переходе на горизонтальный участок (рис. 16.2).

Горизонтальная скважина со сверхмалым радиусом изгиба или разветвленная скважина имеет радиус изгиба 1— 2 фут. (30—60 см). Процесс бурения требует расширения ствола скважины (раздвижным расширителем) до диаметра как минимум 24 дюйма (60 см) на вертикальном участке 6—10 фут. (2—3 м). Затем с помощью гидравли-

а. Разветвленная скважина или сверхмалый радиус изгиба 1—2 фут. (30—60см) б. Малый радиус изгиба 20—30 фут. (6—12м) в. Средний радиус изгиба 300—400 фут· (90—150 м) г. Большой радиус изгиба 600-2000 фут. (180-600 м)

Рис. 16.2. Типы горизонтальных скважин (собственность Halliburton Energy Services)

ческого размыва сверлят скважину диаметром 1,5— 2,5 дюйма (4—5см) высотой 100—200 фут. (30—60м).

Малый радиус изгиба скважины составляет 20—40 фут. (6—12 м), длина ствола скважины — 200—700 фут. (60— 200м). Первая врезка после первоначального вертикального бурения представляет собой окно размером 15— 20 фут. (4,5—6 м) в вертикальной обсадной колонне, невертикальный ствол скважины проходит сквозь окно. Для образования гибким воротником бура кривизны малого радиуса перед выходом на горизонтальный участок используют скважинный отклонитель и изогнутый буровой кондуктор.

Средний радиус изгиба горизонтальной скважины составляет 300—500 фут. (90—150м), и скважина имеет горизонтальный участок до 1500 фут. (450 м). Такие скважины обычно бурятся забойными гидротурбинными двигателями с использованием гибкой бурильной колонны. Уклон скважины проходят со скоростью 20° на 100 фут. (30м) с помощью буров с «наращиванием», затем бурят горизонтальный участок, используя бур «с сохранением уклона».

Большой радиус изгиба горизонтальной скважины составляет 300—500 фут. (180—600м) и создается обычным бурильным инструментом. Сочетание бурового долота с кривым переводником и забойным гидротурбинным двигателем применяется для бурения горизонтальных участков, которые могут превышать по длине 1500 фут. (1200 м).

На рис. 16.3. видно, что горизонтальная скважина длиной 1000 фут. (300м), расположенная в центре пласта, за 100 дней даст в 10 раз больше нефти, чем вертикальная. За пять лет от этой же скважины будет получено в 2 раза больше нефти. Таким образом, общая добыча нефти из горизонтальной скважины будет больше и это произойдет быстрее, чем в случае вертикальной скважины (при условии, что параметры коллектора позволяют пробурить горизонтальную скважину). Итак, гораздо более быстрая и существенная отдача оправдывает дополнительные расходы, связанные с бурением и заканчиванием горизонтальной скважины.

Рис. 16.3. Сравнение добычи из горизонтальных и вертикальной скважин (собственность Halliburton) (Отношение объемов добычи нефти из вертикальной и горизонтальных скважин в течение разных периодов времени и при разной длине горизонтальных скважин.)

Типы пластов, которые хорошо бурятся горизонтальными скважинами или скважинами с отклонением от оси, — обычно те же, на которых используют управляемый гидроразрыв, а именно тонкие пласты, некоторые природные трещиноватые пласты и пласты с низкой проницаемостью, газовой шапкой и/или подошвенной водой, некоторые слоистые и частично истощенные пласты.

С горизонтальными скважинами или скважинами с отклонением от оси связаны некоторые специфические осложнения. Контакт более значительной части пласта с буровым раствором в течение длительного времени может привести к повреждению пласта, которое в горизонтальных скважинах будет выражено в большей степени, чем в вертикальных.

Тем не менее, благодаря гораздо более эффективному возврату капиталовложений, который может быть достигнут в случае горизонтальных скважин и скважин с отклонением от вертикальной оси по сравнению с вертикальными скважинами, не следует сомневаться, что у этой технологии есть хорошие перспективы.