Особенности технологии бурения горизонтальных стволов нефтяных и газовых скважин

С.И. Васильев, к.т.н., профессор, Е.Е. Милосердов, старший преподаватель, ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» (Красноярск); К.А. Чернокалов, аспирант, ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет» (Иркутск)

Впоследние годы все большее распространение получают вертикальные и наклонные скважины, имеющие горизонтальные окончания большой протяженности. Это делается для того, чтобы увеличить площадь поверхности, через которую в скважину поступает нефть, и соответственно увеличить ее дебит. Одновременно стало возможным извлекать в промышленных масштабах нефть, считавшуюся ранее неизвлекаемой вследствие малой мощности и низкой проницаемости продуктивного пласта. Кроме того, горизонтальное окончание скважин располагают в пласте выше подошвенной воды, что позволяет продлить период безводной эксплуатации.

Горизонтальные скважины эффективно используют в следующих случаях:

- в трещиноватых коллекторах – с их помощью лучше дренируют нефтяные пласты;

- в коллекторе с подошвенной водой или с газовой шапкой – чтобы уменьшить опасность обводнения или прорыва пластового газа в скважину;

- в низкопроницаемых коллекторах – для лучшего дренажа пласта, что позволяет сократить число скважин;

- в высокопроницаемых газовых коллекторах – они позволяют уменьшить скорость движения газа и сократить потери пластовой энергии на турбулентное трение;

- для увеличения нефтеотдачи термическим воздействием, так как создается возможность существенно повысить приёмистость по теплоносителю.

Рассмотрим некоторые практические особенности бурения горизонтальных скважин по сравнению с наклонными.

Опасность прихвата и обрыва колонн:

- в горизонтальных скважинах опасность прихвата и обрыва бурильных труб меньше, так как искривление скважины происходит в нижней части разреза, который характеризуется, как правило, сравнительно устойчивыми породами;

- желобообразование имеет место в перегибах ствола, когда бурильная колонна находится в растянутом состоянии, но в горизонтальных скважинах обычно большая часть колонны при бурении сжата и не вырабатывает желоб в одном и том же месте;

Трение:

- горизонтальные скважины характеризуются высоким уровнем трения бурильных колонн о стенки скважины, особенно на её горизонтальном участке.

Важнейшая задача при горизонтальном бурении – не допустить скручивания бурильных колонн. Поэтому на горизонтальных участках стремятся как можно меньше использовать утяжеленные бурильные трубы и тем самым понизить сопротивление трению. Лучше следовать правилу: компоновка должна быть по возможности простой.

Контроль траектории скважины – бурение горизонтального участка будет медленным, если некачественно пробурена направляющая часть ствола, здесь недопустимы ошибки в навигации. Буровые промывочные и тампонажные растворы должны обладать седиментационной устойчивостью, так как существует опасность осаждения на нижней стенке скважины шлама и тяжёлых компонентов раствора, что осложняет бурение и крепление горизонтальной части скважины.

Как указывалось, основная цель бурения горизонтальных скважин – создание фильтровой зоны по простиранию пласта. Поэтому проектирование горизонтальной скважины следует начинать с определения протяженности, формы и направления горизонтального участка, которые непосредственно зависят от степени неоднородности продуктивного пласта, его мощности и литологии, распределения горной породы по твердости и устойчивости разреза. Следует предусмотреть мероприятия по минимизации загрязнения пласта буровыми и тампонажными растворами с учётом длительности и протяженности интервала их воздействия [1].