Ле_Тхи_тхуи_Линь_к_тx - Томский политехнический

РАЗВИТИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН ПРИ РАЗРАБОТКЕ НЕФТЯНЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ.
Ле Тхи Тхуи Линь
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г.Томск.
Руководитель: Росляк.А.Т (Профессор ГРНМ).
1. Особенности и преимущества горизонтальных скважин
Горизонтальными называются такие скважины, которые вскрывают продуктивный пласт
на интервале не менее чем вдвое превышающем толщину пласта. Такие скважины позволяют
увеличить дебит нефти или газа, и что более существенно, повысить коэффициент отдачи
пласта. Следует отметить, что наибольший эффект может быть получен при бурении не
единичных, а нескольких горизонтальных скважин, увязанных в общую систему разработки
месторождения. Это позволяет получить параллельно-струйную фильтрацию флюида в пласте
вместо радиальной, имеющей место при эксплуатации вертикальной скважины. В последнем
случае
в
пласте
образуются
нейтральные
зоны
(«ромашки»,
целики)
нетронутой
нефтенасыщенности. Снижение дебита скважины при радиальной фильтрации можно объяснить
тем, что по мере приближения флюида к скважине площадь сечения, через которую проходит
поток, непрерывно уменьшается, следовательно, соответственно должна увеличиваться
скорость его движения. Кроме того, увеличивается объем движущейся смеси в связи с
выделением из нефти растворенного газа и его расширением вследствие понижения давления
вблизи скважины. По этим причинам гидравлические сопротивления движению жидкости,
создаваемые пористой средой, возрастают. Как следствие, при установившемся радиальном
потоке большая часть напора и энергии будет затрачена на преодоление сопротивлений
непосредственно около скважины. Как показывают теоретические расчеты, даже для
негазированной жидкости скорость потока непосредственно у самой скважины будет в 100 раз
больше, чем на расстоянии 10 м от нее.
При параллельно-струйной фильтрации влияние этого фактора существенно снижается, и
по расчетам при толщине пласта 10 м и длине горизонтального ствола 100 - 150 м приток нефти
увеличится не менее, чем в 3 раза по сравнению с вертикальной скважиной. В реальной
практике в отдельных случаях имеет место стократное увеличение дебита скважины, но в
среднем коэффициент увеличения дебита равен трем.
Благодаря
горизонтальным
скважинам
текущий
коэффициент
нефтеотдачи
по
зарубежным месторождениям за 5 лет повысился на 30 %. Конечная нефтеотдача по расчетам
специалистов может повыситься на 10 - 20 %.
По мнению многих исследователей, бурение горизонтальных скважин наиболее
эффективно в продуктивных пластах, сложенных трещиноватыми карбонатными породами.
Естественные трещины в пласте располагаются, как правило, вертикально, и при пересечении
их горизонтальным стволом существенно увеличивается объем дренирования а, следовательно,
и дебит.
Такие скважины имеют существенное преимущество при добыче нефти из оторочек
нефтегазовых залежей. В этом случае снижается отрицательное влияние конусов газа и воды
при эксплуатации скважин (менее вероятен прорыв газа и меньше обводненность продукции).
Практически только с помощью горизонтальных скважин возможна добыча нефти и газа
из низкопроницаемых и карбонатных с высокой неоднородностью коллекторов, тяжелых и
высоковязких нефтей, залежей с высокой степенью выработанности. В то же время прогнозные
запасы углеводородного сырья в таких месторождениях в России составляют около 25 млрд. т.
2. Профили горизонтальных скважин
Горизонтальными принято называть скважины, ствол или часть ствола которых имеют
углы наклона в вертикальной плоскости (зенитные углы) от 56° наклонно падающих участках и
до 110° на инверсионных.
По конфигурации профиля, горизонтальные скважины делятся на:

трехинтервальные, которые включают вертикальный участок, участок набора зенитного угла,
горизонтальный участок;

пятиинтервальные, состоящие из участков вертикального бурения, набора зенитного угла (угол
меньше, чем у трехинтервальных скважин), прямолинейного наклонного участка набора
зенитного угла, и горизонтального участка.
Профиль ствола скважины в продуктивном горизонте может быть различным.
Существует четыре профиля горизонтальных скважин:

прямолинейный параллельный кровле (рисунок 1.1 а.)

выпуклый профиль с постоянным незначительным уменьшением зенитного угла (рисунок 1.1 б.)

вогнутый профиль стволов, у которых зенитный угол превышает 90о (рисунок 1.1 в)

волнообразный тип профиля (рисунок 1.1 г.)
Рисунок 1.1 – Профили горизонтальных участков ствола
3. Бурение
Горизонтальные скважины и дренажные скважины классифицируется не четыре
категории, в зависимости от радиуса искривления. Радиус искривления - это радиус дуги, по
которой требуется отклониться от вертикального к горизонтальному направления. Этим 4
категориям соответствуют следующие радиусы искривления ствола:
2.1. Ультракороткий: радиус искривления 0,3-0,65 м, набор кривизны 450 – 600/фут. При
использовании этой категории дренажные скважины бурятся длиной 100-200 футов (30-65 м)
гидромониторным способом.
Диаметр дренажных насосно-компрессорных труб (НКТ)
изменяется в диапазоне от 1 ¼ до 2 ½ дюймов.
2.2. короткий: радиус искривления 20-40 футов (6,5-12,5 м), набор кривизны 20 – 50 /фут.
При использовании этого метода дренажные скважины бурятся либо из обсаженной, либо из
необсаженной вертикальной скважины.
2.3. Средний: радиус искривления 300-800 футов (100-250 м); набор кривизны 60-200 /100
футов. Этот метод становится преобладающим при бурении горизонтальных скважин.
Благодаря высоким значениям радиуса искривления становится возможным использование
большинства обычных инструментов, применяемых при бурении скважин.
2.4. длинный: радиус искривления 1000-3000 футов (300-1000 м), набор кривизны 2060/100 футов. Для этой категории скважин используют комбинацию роторного бурения и
бурение забойным двигателя. Аналогично обычному направленному бурению для отклонения и
набор кривизны используются изогнутые (кривые) переводники.
Список литературы:
1. S.D.Joshi, Ph.D. Основы технологии горизонтальной скважины.
2. Р.М. Батлер. Горизонтальные скважины для добычи нефти, газа, битумов.