Технология бурения горизонтальных скважин буровыми установками. Горизонтальное бурение нефть


Бурение горизонтальных скважин в нефтяной отрасли

В результате применения одной из технологий бурения созданная горизонтальная скважина должна быть отклонена от оси, по которой проходит на определенном уровне глубины вертикальная скважина. Это позволяет препятствовать попаданию скважины в слои нефти, поскольку она должна располагаться параллельно слою залегания нефти.

Схема метода горизонтального направленного бурения.

Бурение в большей степени относится к нефтяной отрасли, чем к другим отраслям промышленного хозяйства. Технология бурения предполагает перед началом выполнения работ проведение исследования грунта. Обязательно оформляется документальное разрешение, позволяющее проведение подземных работ.

Бурить горизонтальные скважины, являющиеся разновидностью наклонных, можно тремя различными методами, связанными со следующими видами способов бурения, включая:

  • направленный;
  • сервисный инсталляционный;
  • внутриразломный направленный.

Сервисный инсталляционный способ зачастую связан с осуществлением прокладки внутренних подземных коммуникаций, а при внутриразломном способе — в залежах угля, что может быть связано с газоотводом.

Особенности технологии

Схема прокладки труб по технологии Бурношнек.

По причине сниженной продуктивности устаревших скважин нефтегазодобывающие компании занимаются наращиванием объемов производства путем усиленной эксплуатации разработанных нефтяных месторождений.

Эффективный метод увеличения притока добычи сырья основан на технологии ГНБ, связанной с горизонтальным бурением.

Этот метод связан с увеличением площади поступления в ствол нефти либо газа. Обычно в результате ГНБ происходит образование скважин, имеющих горизонтальные участки, что представляет собой один из способов бурения, которое называется наклонно-направленным.

Существует несколько аспектов, позволяющих сгладить влияние технологии бурения горизонтальных скважин на окружающую среду. К производственно-техническим способам относится бестраншейное строительство в местах установки высоковольтных ЛЭП, в местах расположения плотных жилищных застроек или трасс.

Использование для бурения горизонтальных скважин высокотехнологичного бурового комплекса в значительной степени способно сокращать рабочие сроки. При этом не требуется привлечения значительного количества техники или рабочей силы. Не требуется производить процесс водопонижения, если грунтовые воды расположены на более высоком уровне.

С позиций финансово-экономического аспекта при сокращении сроков выполнения работ уменьшается сметная стоимость при строительстве трубопровода. Экономичность при использовании агрегатов позволяет минимизировать все энергозатраты. Важным является и социально-экологический аспект, связанный с минимизацией оказания негативного воздействия на условия проживания людей.

Вернуться к оглавлению

Возможные ситуации

Схема сравнения типов горизонтальных скважин.

Метод не только позволяет повысить объемы добычи нефти с месторождений, которые уже находились долгое время в эксплуатации. Одновременно он связан с началом промышленной разработки участков, ранее считавшихся малоэффективными, или участков с низкой рентабельностью либо с полным ее отсутствием. Пользоваться данным методом целесообразно в нескольких типах ситуаций, предполагающих:

  1. Поломку бура.
  2. Труднодоступные по причине сложного рельефа либо близости водоемов к добыче нефти места.
  3. Разработку месторождений на океаническом или морском дне.

Если при бурении скважин сломался бур, что может произойти по причине ведения проходки в очень крепких породах, то зачастую его уже невозможно вытащить из пласта. Обойти данную ситуацию, то есть заклинивание бура, позволяет бурение ствола под углом к первоначальному направлению.

В определенных ситуациях вертикальный способ проходки заменяется горизонтальным по причине сложности рельефа местности, близости месторождения к водоему и т.п.

При горизонтальном бурении можно этим методом наиболее комфортно добраться до необходимого пласта, подобрав удобное место для начала работ.

Если месторождение находится на дне моря или океана, то процесс бурения связан с наименьшими затратами. При необходимости монтажа специальной морской платформы процесс строительства и дальнейшей эксплуатации потребует значительных расходов. Аналогичная ситуация может возникнуть и при возведении нефте- и газохранилищ под землей.

Вернуться к оглавлению

Особенности выбора

Схема устройства бура для горизонтального бурения.

Процесс ГНБ, что расшифровывается как горизонтальное направленное бурение, связан с внедрением новых технологий, позволяющих делать скважины, имеющие большое отклонение от оси по вертикали. Данные возможности являются очень ценными, так как расположение слоев с содержанием нефти чаще является горизонтальным. Горизонтальные скважины обладают высокой производительностью, если их сравнивать с вертикальными скважинами, сделанными в одних и тех же слоях, содержащих нефть.

Осуществляют проходку в слоях в установленном технологическом режиме бурения, что характерно для ГНБ. При этом весь процесс должен сочетаться с четко поставленными условиями работы установки, то есть устройства, разрушающего забой горизонтальной скважины. Показателями эффективности разрушения являются следующие:

  1. Нагрузка на устройство (долото), связанная с осевым давлением.
  2. Число оборотов при вращении долота.
  3. Уровень качества глины в слоях и ее количество.
  4. Способ подачи инструмента для забоя и др.

Если принять во внимание комплекс всех факторов, характерный для режима процесса бурения, то можно выявить способ бурения, который является наиболее эффективным. При этом выполнение условий работы обычно соответствует способам бурения скважин. Поэтому соблюдение оптимальных условий технологии режима бурения сочетается с ростом показателей эффективности проходки в результате горизонтального бурения.

Схема альтернативного заканчивания горизонтальной скважины.

Точка бурения может находиться по отношению к слоям с содержанием нефти зачастую на определенном расстоянии, составляющем несколько километров, поэтому результат будет связан с положительным эффектом. Вертикальный же способ бурения способен нанести значительный урон экологической чистоте в местах нахождения месторождений, поэтому метод создания скважин горизонтальных является оптимальным.

Преимуществом ГНБ является сохранение существующего экологического баланса и природного ландшафта. Процесс бурения не связан с техногенным воздействием на ландшафт, что не наносит вреда существующей флоре и фауне. Происходит минимизация отрицательного воздействия на условия жизни населения той зоны, где производится бурение нефтеносных слоев.

Вернуться к оглавлению

Подготовительные работы

Проводить процесс бурения горизонтальных скважин на нефть или газ, а также прочие виды полезных ископаемых можно с применением установки по глубокому методу бурению. С этой целью осуществляется составление геолого-технического наряда, режимно-технической карты. Процесс выполнения работ определяет технологический регламент.

Основные этапы процесса бурения включают следующие виды операций:

  1. Укладка и сборка инструментов для бурения.
  2. Проведение спуско-подъемных операций с использованием автоматики.
  3. Ориентированное бурение.
  4. Создание бурового раствора.
  5. Операции по утяжелению и химической обработке бурового раствора.
  6. Герметизация устья горизонтальных скважин.
  7. Глушение газоводонефтепроявлений.
  8. Подготовка сделанных скважин к геофизическим исследованиям.
  9. Подготовка горизонтальной скважины к приему испытателя пластов.
  10. Использование креноотборочных снарядов с целью отбора крена.
  11. Освоение горизонтальной скважины.
  12. Транспортировка комплексных буровых машин.

Схема предварительного расширения горизонтальной скважины.

В ходе выполнения каждого этапа осуществляется дополнительный контроль над свойствами приготовленного раствора при тщательном анализе системы очистки раствора. Для устьев скважин должны быть предусмотрены противовыбросовые установки, что позволит уменьшить отрицательный результат от возможных аварий при бурении.

Уровень технического состояния подземного и наземного оборудования для бурения должен подвергаться своевременному оперативному контролю. Для проверки правильности протекания всех процессов используются контрольно-измерительные приборы в исправном состоянии, а также автоматы и предохранительные устройства.

Все осложнения в ходе бурения должны быть ликвидированы. После подготовки скважины должны осуществляться работы, связанные с испытанием пластов. После каждого бурения все использованное оборудование должно подвергаться обязательному профилактическому ремонту, монтажу и демонтажу.

Вернуться к оглавлению

Система управления в ГНБ

Главным моментом является технология управления в процессе ГНБ, так как он связан с нахождением бура в недосягаемой зоне. Бурение горизонтальных скважин на нефть производится при тотальном контроле, иначе последствия будут непредсказуемыми.

При осуществлении работ ГНБ применяется система локации, используемая с целью реализации контрольной функции. Она является особым зондом, местом расположения которого является буровая головка. Необходимо использование специального прибора, позволяющего синхронизировать работу зонда. Локаторщик или оператор должен с поверхности земли регулировать работу зонда через прибор.

Угол направления бурения будет каждый раз регистрироваться зондом, а вся информация должна отсылаться на прибор, находящийся в руках оператора системы локации. Локаторщик через прибор будет следить не только за направлением бурения, но и за числом оборотов бура, температурой буровой головки. Возможность быстрого получения информации позволит предотвратить все нежелательные последствия.

Процесс ГНБ осуществляется за счет комплексной техники. В конструкцию типичной строительной установки или машины входят следующие составные элементы:

  1. Рама.
  2. Буровой лафет.
  3. Кузов.
  4. Ходовая часть, то есть гусеничная либо колесная.
  5. Гидростанция.
  6. Энергетическая установка.
  7. Панель управления.
  8. Дизельный двигатель.
  9. Устройство подачи штанг.

Классификация буровых установок зависит от максимальной силы протяжки, а ее единицей измерения выступает тонна. Большое значение имеют и показатели диаметра расширения и длины скважины, которые будут максимальными. Наличие второстепенных дополнительных показателей, способных дать правильную характеристику потребительских свойств техники ГНБ, связано с измерением радиуса изгиба колонны штанг. Данная величина характеризует степень силы изменения траектории, связанной с условиями пилотного бурения скважин, уровнем затрат количества раствора для бурения скважин.

www.vseoburenii.ru

Горизонтальные скважины: от смелого эксперимента до традиционной технологии - Бурение и Нефть

Horizontal wells: from bold experiment to traditional technology

Горизонтальное бурение набирает обороты. Все больше скважин бурится с горизонтальным окончанием, либо из вертикальных скважин режутся боковые стволы. Наклонно-направленные скважины используют при разработке морских месторождений с платформ или с берега, в регионах со сложными геологическими условиями, требующими протяженных по длине стволов горизонтальных скважин. Такие скважины имеют сложную пространственную архитектуру, что определяет необходимость применения инновационных технологий, оборудования и квалифицированных кадров. И хотя это требует больших финансовых, материальных расходов, в конечном итоге – значительно увеличивает площадь дренирования продуктивного пласта, что увеличивает дебиты, а значит, прибыли компаний. «Круглый стол» редакции, проведенный методом экспресс-опроса, посвящен этой актуальной проблематике.

The horizontal drilling are gaining momentum. More wells drilled with horizontal bottom or from vertical wells cut sidetracks. Directional inclined wells used in the development of offshore fields or platforms with the shore, in regions with complex geological conditions, requiring extended along the length of the trunks horizontal wells. These wells have a complex spatial architecture that determines the necessity of application of innovative technologies, equipment and qualified personnel. And although it requires considerable financial, material costs, and, ultimately, significantly increases the drainage area of the reservoir, which increases flow rates and, therefore, the profits of companies. «Round table» revision carried out by the method of an opinion poll devoted to this actual issue.

Если в 70 – 80-е годы горизонтальные скважины были редким эпизодом, смелым экспериментом, демонстрацией возможностей техники и технологий, то сейчас это – производственная необходимость и обычная практика бурения скважин. Об этом свидетель­ствует статистика. Так, по итогам первого квартала 2017 г. видно, что большинство нефтяных компаний все больше внимания уделяет горизонтальному бурению, объемы которого занимают более трети от общего метража проходки. Например, в компании ЛУКОЙЛ в общем объеме бурения горизонтальные скважины составляют 35 %, «Роснефти» – 36,9 %, «Газпром неф­ти» – 71 %, «Башнефти» – 76 %, компании «Ру­сс­Нефть» – 89,7 % от общего объема проходки!

КУЛЬЧИЦКИЙ Валерий Владимирович, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина Доктор технических наук, профессор. Исполнительный директор центрального правления Научно-технического общества нефтяников и газовиков имени академика И.М. Губкина, заместитель заведующего кафедрой бурения нефтяных и газовых скважин, директор НИИБТ РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Авторитетный в России специалист в сфере геонавигации и интеллектуальных скважинных систем. Эксперт по промышленной безопасности в нефтяной и газовой промышленности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, член Европейской ассоциации геофизиков и инженеров ЕАГО. Награжден медалью «Автору научного открытия» им. П.Л. Капицы (2003) за развитие теоретических основ создания интеллектуальных скважин.

Назрела потребность обсудить со специалистами актуальные проблемы строительства наклонно-направленных, горизонтальных и многоствольных скважин. Представляем мнение профессионалов по этой весьма актуальной теме.В успешной проводке горизонтальных скважин немало слагаемых, пренебрежение любым из которых может осложнить или погубить процесс. Но все-таки самое главное в этой технологии – системы геонавигации, каротажа и телеметрии. И поэтому мы начали наш опрос именно с вопроса о качестве применяемого оборудования.

В.В. КУЛЬЧИЦКИЙ: «Разработка первых отечественных бескабельных забойных телеметрических систем: ЗИС-4 как аналога MWD–системы и «Забой» как аналога LWD–системы (разработчик ВНИИГИС, г. Октябрьский) финансировалась Министерством геологии, но так и не были востребованы ни геологами, ни нефтяниками-буровиками. После неудачных государственных испытаний ЗИС-4 в 1984 г. на Самотлорском месторождении в буровой бригаде Героя Социалистического Труда Анатолия Дмитриевича Шакшина нефтяники отказались от «электронного надзирателя» наклонно-направленных скважин, субъективно управляемых «кончиком карандаша».

– Как качество оборудования сказывается на результатах горизонтального бурения?В.В. КУЛЬЧИЦКИЙ, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина. Как федеральному эксперту Минобрнауки мне довольно часто приходится расследовать инциденты, произошедшие при геонавигации скважин сложной пространственной архитектуры. Могу заключить, что до сих пор «торчат уши» недофинансирования отечественного геонавигационного оборудования, особенно на стадии доводки до промышленных образцов и внедрения в 80 – 90 гг. прошлого столетия. Большая доля непроизводительного времени и аварий приходится именно на отечественные телесистемы.

Разработка первых отечественных бескабельных забойных телеметрических систем: ЗИС-4 как аналога MWD-системы и «Забой» как аналога LWD-системы (разработчик – ВНИИГИС, г. Октябрьский) финансировалась Министерством геологии, но так и не были востребованы ни геологами, ни нефтяниками-буровиками. После неудачных государственных испытаний ЗИС-4 в 1984 г. на Самотлорском месторождении в буровой бригаде Героя Социалистического Труда Анатолия Дмитриевича Шакшина нефтяники отказались от «электронного надзирателя наклонно-направленных скважин, субъективно управляемых кончиком карандаша». Об этом написано в книге: Кульчицкий В. В. Геокосмос (М.: ИЦ РГУНГ, 2013 г. 146 с.).

С.В. КОЛБИН, OАО «Сургутнефтегаз». Качество оборудования является одним из ключевых вопросов при горизонтальном бурении боковых стволов. Отказ любого элемента КНБК приводит к дополнительным затратам. Мы уже не один год работаем совместно с производителями над повышением стойкости долот, увеличением межремонтного периода ВЗД и наработки на отказ телеметрических систем с целью достижения сбалансированной по времени работы «триады» (долото + ВЗД + телесистема), стремясь к тому, чтобы не было неплановых СПО из-за отказов. Практически все оборудование перед отправкой в бригады подвергается тестированию, опрессовкам, обкаткам. И.А. ЛЯГОВ, компания ООО «Перфобур». Качество является совокупностью основных потребительских свойств любой технической продукции и определяется довольно обширной номенклатурой показателей из различных групп: назначением, надежностью, технологичностью, эргономичностью и т.д.

Поэтому качество оборудования, используемого для строительства горизонтальных скважин, непосредственно сказывается на результатах работы.Например, в компании ООО «Перфобур» все узлы проходят испытания на стенде, на котором отрабатываются режимы бурения различными долотами и винтовыми забойными двигателями, подбираются фрезы под обсадные колонны различной категории прочности, а также проводится запись траектории пробуренных в песчано-бетонных блоках каналов.

КОЛБИН Сергей Викторович, ОАО «Сургутнефтегаз» Сергей Викторович работает начальником Управления по капитальному ремонту скважин и повышению нефтеотдачи пластов открытого акционерного общества «Сургутнеф­тегаз».

М.В. РАКИТИН, компания ООО «ЛУКОЙЛ – Нижневолжскнефть». Вопросы, с учетом специфики нашей компании, я бы, наверное, немного подкорректировал. Ведь мы работаем на морских месторождениях, а бурение горизонтальных скважин на море принципиально отличается от бурения боковых стволов на суше. Поэтому логично добавить вопрос: «Почему бурение на море принципиально отличается от бурения на суше?»Отвечу: основные причины этого:

С.В. КОЛБИН: «Качество оборудования является одним из ключевых вопросов при горизонтальном бурении боковых стволов. Отказ любого элемента КНБК приводит к дополнительным затратам».

– повышенные требования к безопасности бурения, эксплуатации и ликвидации скважин на море;– очень высокие финансовые затраты требуют максимального сокращения времени строительства, что невозможно без использования надежного и высокотехнологичного оборудования мирового уровня;

– на суше разведочных (вертикальных) скважин довольно много, поэтому геологическая и эксплуатационная модель весьма надежная. На море разведочных скважин мало, поэтому при строительстве эксплуатационных скважин дополнительно решается задача доразведки горизонтальными скважинами месторождения.Мы ведем бурение на Севере Каспия, поэтому ответы на другие вопросы будут связаны с бурением на море.Геонавигация на наших месторождениях осуществляется удаленно небольшим коллективом, в который входят: геонавигатор, интерпретатор ГИС (петрофизик), геомеханик и супервайзерская служба Закзазчика. Для геонавигации используются сейсмические данные, данные ГТИ и ГИС-бурения (MWD&LWD), по­ступающие в реальном времени при бурении.

А.В. МИХАЙЛОВ: «Именно благодаря геомеханическому моделированию можно подобрать оптимальную плотность и рецептуру бурового раствора. Также с помощью специалистов Центра технических решений ННБ, совместно с инженерами растворного сервиса, подготавливаются все необходимые гидравлические расчеты с учетом КНБК и бурильного инструмента – для понимания ожидаемой эквивалентной циркуляционной плотности (ЭЦП), эффекта свабирования и поршневания, рассматриваются все риски как во время бурения, так и во время спуско-подъемных операций».

Оборудование ГИС-бурения (MWD&LWD) при бурении на море играет очень важную роль. Кроме получения стандартной информации для определения литологии, пористости и характера насыщения надеемся на дополнительные данные, поэтому на море все шире начинаем использовать специальные методы ГИС-бурения (MWD&LWD): ГДК с отбором проб, ЯМК.А.В. МИХАЙЛОВ, компания Халлибуртон. Бурение скважин, в частности горизонтальных, всегда связано с большими перегрузками и вибрационным воздействием вследствие несовершенства качества ствола, больших пространственных интенсивностей, разниц диаметров внутрискважинного оборудования и бурильного инструмента. Нужно также учитывать факт влияния бурового раствора, больших давлений и температуры. Безусловно, к качеству оборудования ННБ и каротажа во время бурения (LWD) всегда предъявлялись высокие требования. Так как любой отказ данного оборудования всегда влечет за собой незапланированные смены КНБК и спуско-подъемные операции, что в целом влияет на срок строительства скважин, тем самым увеличивая затраты компаний-операторов.Любое оборудование ННБ должно пройти определенный цикл проверок и тестов на стадии разработки. Оно подвергается всем возможным механическим тестам, таким, как проверка на изгиб, кручение; проходит испытания на вибрационном и гидравлическом стенде. После чего уже имеет право проходить полевые испытания. Только после полевых испытаний оборудование получает сертификат или паспорт, подтверждающие работо­способность в сложных горно-геол

burneft.ru

Технология бурения горизонтальных скважин: особенности, виды

Для компаний, занимающихся добычей нефти и газа, одним из способов наращивания объемов производства является более интенсивная эксплуатация уже разведанных и разрабатываемых месторождений. В связи со снижением продуктивности старых скважин необходимо обеспечить приток добываемого сырья. Одним из методов решения данной проблемы является бурение горизонтальных скважин. Этим обеспечивается увеличение площади поступления нефти или газа в ствол.

Хотя более правильно говорить – скважина с горизонтальным участком. По сути, это один из вариантов наклонно-направленного бурения. Кроме повышения объемов добычи на уже эксплуатирующихся месторождениях, метод горизонтально направленного бурения позволяет начать промышленную разработку тех участков, которые ранее считались неэффективными и нерентабельными.

Когда применяется?

Такой метод целесообразно использовать в следующих ситуациях:

  • во время проведения работ нередко случается так, что ломается бур. Если проходка ведется в довольно крепкой породе, то часто его вытащить из скважины не представляется возможным, так как его заклинивает, и он ломается. Чтобы обойти оторванный инструмент, приходится ствол бурить с некоторым отклонением от первоначального направления;
  • в некоторых случаях делать вертикальную проходку не позволяют особенности данной местности (сложность рельефа, наличие водоема и тому подобное). Бурение наклонное (горизонтальное) позволяет добраться до нужного пласта с более удобной в этом плане «точки»;
  • при разработке шельфовых месторождений, находящихся на дне морей и океанов. В подобных ситуациях бурение ведется с берега и является менее затратным, если учесть, что в противном случае придется монтировать специальную морскую платформу. Помимо высокой стоимости ее строительства, эксплуатация такого сооружения также обходится недешево;
  • при возведении подземных нефте- и газохранилищ.

Такие скважины отличаются как наклоном, так и радиусом изгиба ствола. Он может быть величиной 0,3 – 0,6 м (сверхмалый), 6 – 12 м (малый), от 90 до 150 м (средний) и порядка 150 – 600 м (большой).

Технологии

В процессе проходки породы одним из самых эффективных способов считается комбинирование профилей с различными радиусами. Кроме того, используются и разные методики.

Многоствольное бурение

Значительно увеличивает дренажную зону. Для этого делается несколько ответвлений как от наклонной, так и от горизонтальной части ствола. Отклоняющее приспособление монтируется на обсадной колонне, причем на любой ее секции. Такая скважина успешно заменяет несколько «традиционных» и значительно снижает затраты на проведение работ.

В настоящее время такая технология еще мало востребована российскими компаниями ввиду недостатка или несовершенства необходимых технических средств (например, эффективных систем контроля).

Бурение роторное

Используется при автоматическом управлении процессом. Инструмент (долото) проходит породу в заданном направлении за счет непрерывного вращения бурильной колонны. Однако этот способ более дорогостоящий, хотя и показал свою эффективность на практике. Компания British Petroleum при бурении на глубину 1,5 км получила смещение в 10,1 км. Но все-таки значительная часть проходок до сих пор делается направленным бурением.

Технология проходки во многом зависит от характеристик грунта, местных условий и множества других факторов. Но в любом случае, хотя сложность горизонтального бурения и повышает его стоимость, в итоге рентабельность добычи нефти или газа резко возрастает.

 

watersyst.goldroofas.ru

Горизонтальные скважины – дорого! Но дебиты кратно больше - Бурение и Нефть

Журнал входит в перечень ВАК

(495) 979-13-33, (495) 971-65-84, (925) 384-93-11, (909) 670-44-09, тел./факс: (499) 613-93-17

Horizontal drilling is expensive! But account debits are worth much more

Преимущества горизонтальных скважин перед вертикальными очевидны, и, казалось бы, следует бурить исключительно горизонтальные скважины (ГС). Но если ГС так прибыльны, почему все скважины не строятся с горизонтальным окончанием? Для прояснения ситуации мы обратились с рядом вопросов к экспертам.

If horizontal wells are profitable, why aren’t all wells drilled with horizontal end? We propose experts’ opinions on this subject.

В связи с ухудшением качества запасов углеводородов в России буровики ищут новые технологии поддержания добычи на достигнутом уровне или обеспечения ее определенного прироста.Старые месторождения обводняются, запасы переходят в разряд трудноизвлекаемых, а новых крупных за последние годы открыто немного. Значит, необходимо совершенствовать методы повышения нефтеотдачи пластов на старых месторождениях. В этой связи в последнее время все больше внимания уделяется бурению направленных скважин: горизонтальных, боковых стволов из скважин бездействующего фонда, причем на ряде месторождений горизонтальные скважины завершаются проведением многостадийного гидроразрыва пласта. Эти операции позволяют существенно повысить коэффициент извлечения нефти. Преимущества горизонтальных скважин перед вертикальными очевидны, и, казалось бы, следует бурить исключительно горизонтальные скважины. Но если ГС так прибыльны, почему все скважины не строятся с горизонтальным окончанием? Сегодня публикуем мнения представителя научного сообщества профессора РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина В.В. Кульчицкого и практика – начальника управления по капитальному ремонту скважин и повышению нефтеотдачи пластов одной из ведущих нефтегазовых компаний России ОАО «Сургутнефтегаз» С.В. Колбина (вопросы сформулированы в первом интервью, второе содержит ответы на те же вопросы). Ввиду значимости обсуждаемой темы приглашаем наших читателей к продолжению разговора.

В РОССИИ НЕТ ПРЕДПОСЫЛОК К СЕРЬЕЗНОМУ ПРОРЫВУ В КИБЕРНЕТИЗАЦИИ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА

В.В. КУЛЬЧИЦКИЙ, д.т.н., профессор, исполнительный директор центрального правления НТО нефтяников и газовиков имени академика И.М. Губкина, заместитель заведующего кафедрой бурения нефтяных и газовых скважин, директор НИИБТ РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина [email protected] – Есть ли дополнительные требования к технологии строительства наклонных и горизонтальных скважин: уровень квалификации персонала, наличие современного оборудования, качественных растворов?– 50 – 70% нефтяного сервиса находится под контролем ведущих мировых сервисных компаний, владеющих современными технологиями строительства горизонтальных скважин, поэтому вопросы об уровне квалификации персонала, наличии современного оборудования и качественных растворов не являются критичными. Проблемы появляются в основном от плохой организации работ и политики заказчика в проведении тендерного «селекционного» отбора худших из лучших подрядчиков, когда определяющим критерием выбора является предельно или запредельно низкая цена… – Каков опыт применения отечественного и импортного бурового оборудования при проводке наклонных и горизонтальных скважин?– В целях снижения затрат на строительство горизонтальных скважин с середины 90-х годов установилась практика использования до кровли проектного пласта отечественных технологий проводки пологого ствола с забойной телеметрической системой (ЗТС) с электромагнитным каналом связи (ЭМКС). Этот подход применяется, как правило, при капитальном ремонте или реконструкции скважин способом забуривания бокового ствола (ЗБС) с горизонтальным окончанием или горизонтальной скважины с установкой башмака эксплуатационной колонны в кровлю проектного пласта с последующим бурением горизонтального ствола малого диаметра под хвостовик.– Каковы возможности отечественных и зарубежных телеметрических приборов для обеспечения качественной геонавигации?– Изменилась парадигма разработки нефтегазовых месторождений: траектория горизонтального ствола и интеллектуальное заканчивание стали решающими элементами, обеспечивающими эффективность нефтегазодобычи. Наступил период высокотехнологичного инновационного освоения недр подземного пространства стволами скважин значительной протяженности и площади охвата, в т.ч. с интеллектуальным заканчиванием. Все активнее стали применять прорывные методы увеличения нефтеотдачи (МУН) (газовое, физико-химические и микробиологические воздействия на пласт, тепловые методы и пр.), а вместе с ними и технологии бурения скважин, инструментально обеспечивающие реализацию конкретных МУН.С уходом более 50% нефтегазового сервиса под влияние и контроль иностранного капитала настолько же уменьшились инвестиции на создание отечественных инновационных техники и технологий. При отсутствии внятной государственной политики российским производителям и нефтегазовым сервисам выдержать конкуренцию стало трудно и даже невозможно. Первая научно-практическая конференция по интеллектуальному месторождению, проведенная 10 мая 2012 г. под эгидой РГУ нефти и газа имени и НТО нефтяников и газовиков, показала, что в России сложно сосредоточить силы, достаточные для серьезного прорыва в науко- и капиталоемких направлениях: геонавигации, интеллектуализации скважин и кибернетизации подземного пространства. Вместе с тем в технологических приоритетах и инновационных технологиях ведущих нефтегазовых компаний, в т.ч. и Газпрома, появилась тематика, включающая термины: интеллектуальные нефтяные и газовые месторождения, геонавигационные системы, интеллектуальные природные хранилища газа. Однако отмечается прозападная ориентация неф­тегазовых компаний и в этих набирающих обороты прорывных технологиях. Российская нефтегазовая наука остается не у дел по причине полного демонтажа инфраструктуры (управляемой ранее Государственным комитетом по науке и технике СССР), когда-то пронизывавшей все научные, финансовые, производственные, культурные и общественные сферы деятельности людей созидательного труда. – Какие долота, на Ваш взгляд, обеспечивают лучшую управляемость при бурении разветвленных, наклонно-направленных горизонтальных скважин?–Долота PDC: отечественные БИТ или зарубежные.– Какие осложнения наиболее часто встречаются при строительстве горизонтальных скважин и зарезке боковых стволов?– Неустойчивость стенок ствола скважины, шламовые подушки, прихваты и заклинки КНБК и хвостовиков. – Как осуществляются геофизические исследования скважин (ГИС) в скважинах такого типа?– ГИС в процессе бурения осуществляется забойной телеметрической системой, оснащенной геофизическим модулем. Промежуточные и окончательные каротажи производятся автономными геофизическими комплексами отечественного производства (типа АМК «Горизонт»), спускаемыми на бурильных трубах.– В каких горно-геологических условиях наиболее выгодно использовать горизонтальные скважины?– Горизонтальный ствол скважины существенно снижает гидродинамическое сопротивление движению флюида (нефти, воды и газа) в околоскважинное пространство, поэтому одним из критериев эффективной эксплуатации является максимальное удаление горизонтального ствола от водонефтяного, газонефтяного или газоводяного контактов. Так как подавляющее большинство нефтегазовых залежей – водоплавающие, мощность нефтеносной части пласта является определяющей при выборе объекта для бурения горизонтального ствола. – Как отличаются затраты времени и средств при строительстве наклонных, горизонтальных по сравнению с вертикальными скважинами?– Нефтяная компания ОАО «Сургутнефтегаз», двадцать лет назад принявшая одним из приоритетов прогрессивной разработки месторождений горизонтальное вскрытие нефтяных пластов, довела временные и затратные показатели при строительстве горизонтальных скважин практически до стандартных наклонно-направленных скважин. Обычно стоимость горизонтальной скважины, при правильной организации работ, превышает стоимость наклонно-направленной на 10 – 20% при существенно большей длине ствола за счет горизонтальной части. – Насколько эффективна зарезка боковых стволов для восстановления бездействующих и малодебитных скважин?– В прошлом столетии до десяти тысяч простаивающих нефтяных скважин с износом менее 50% наносили экономике страны ощутимый и непоправимый ущерб. Промышленное освоение в начале века инновационных технологий бурения методом ЗБС позволили продлить срок службы скважин, но с существенно низкими показателями, чем в начальный период эксплуатации: большей обводненностью и меньшим дебитом нефти. В этом десятилетии, в условиях нарастающей добычи нефти из месторождений, перешедших в завершающую стадию разработки, способ восстановления бездействующего фонда скважин и вовлечения в разработку не затронутых обводненностью частей залежи методом ЗБС получил широчайшее применение.– Какие прорывные технологии ожидают нефтяников и буровиков в ближайшей и дальней пер­спективе?– Современная наука приблизилась к созданию промышленных образцов информационных комплексов, контролирующих состояние выработки залежей нефти и газа в реальном масштабе времени на основе забойной технологической, геофизической и технической информации, получаемой как по кабельному, так и бескабельному каналам связи. В основе интеллектуальных скважинных систем управления – измерительный и передающий комплексы, выполненные как конструктивные элементы скважин и дополненные вычислительной системой, связанной с базами данных и знаний. Согласно прогнозам, потребность в этих системах будет возрастать по мере роста объемов разработки на малых и трудноизвлекаемых месторождениях и перехода большинства крупных месторождений в завершающую стадию разработки. Интеллектуализация и кибернетизация (роботизация) процессов строительства скважин и разработки ме

burneft.ru

Горизонтальное направленное бурение — Добыча нефти и газа

Оглавление

Введение

Краткий исторический обзор проблемы

Горизонтальное и разветвленно-горизонтальное бурение - метод резкого повышения нефтегазоотдачи пластов

Основные направления в решении проблемы бурения горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин

 

Глава 1 Общие положения

1. Ориентированный отбор керна

Введение

Выгоды

Описание

Применение

Параметры отбора керна

2.Магнитные и немагнитные теории

Магнитные поля

Аспекты наведённого поля

Напряжённость магнитного поля

Угол магнитного склонения

Угол магнитного склонения

Магнитные помехи

Магнитные помехи от буровой колонны

Уменьшение погрешности измерений

Внешние магнитные помехи

Размещение измерительной аппаратуры

Гравитационное поле Земли

Магнитная интерференция

Сила магнитного полюса

Географическое положение

Материал для немагнитных УБТ

Длина немагнитных УБТ

Магнитное поле Земли

Введение

Магнитное поле Земли

Падение

Сила магнитного поля

Определения и термины, используемые при измерении

3.Принципы измерений

Местонахождение и координатные системы

Географические координаты

Эллипсоид

Геодезические параметры

Проецирование на карту

Система UTM

Картографическая проекция Ламберта

Узаконенные координатные системы

Общие сведения о государственных геодезических сетях

Виды геодезических сетей

Государственная плановая геодезическая сеть

Государственная координатная система США 1927

Государственная координатная система США 1983

Локальные координатные системы

Лицензионные границы

Скважины, располагаемые на земле

Расположение на море

Конечная цель

Геологические условия

Прямоугольная система координат

Полярные координаты

Полярная система координат

Азимуты

Высокая сторона

4.Методы расчётов профиля

Определение терминов

Тангенциальный метод

Сбалансированный тангенциальный метод

Метод среднего узла

Радиус кривизны

Вертикальная проекция

Горизонтальная проекция

Метод минимальной кривизны

Кривизна (Dog-Leg)

Фактор отношения (RF)

Метод Меркюри

Относительная точность различных методов

Интенсивность

5. Типы замеров кривизны скважины

Магнитные одноточечные приборы

Магнитный многоточечный прибор

Гироскопические многоточечные измерения

Многоточечные гироскопические приборы

Управляющие инструменты

Забойные инструменты

6. Основы планирования скважин

Точка зарезки

Определение интенсивности набора и падения угла

Вычисление траектории

7.Профили скважин

Скважины с большим радиусом искривления

Скважины со средним радиусом искривления

Скважины с малым радиусом искривления

Скважины со сверхмалым радиусом искривления

Бурение скважин с большим радиусом искривления

Крепление скважин обсадной колонной

Достоинства и недостатки профилей с большим радиусом искривления

Бурение скважин со средним радиусом искривления

Обсадные колонны

Преимущества и недостатки профилей со средним радиусом искривления

Бурение скважин с малым радиусом искривления

Конструкция скважины

Варианты бурения боковых стволов из существующих скважин

Системы бурения боковых стволов из колонны

Заключение

 

Глава 2 Проектирование скважин

1. Стадии проектирования горизонтальных скважин

Постановка задачи

Группа составления проекта на строительство скважины

Постановка задачи

Определение условий продуктивного пласта

Определение схемы заканчивания скважины

Определение требований, накладываемых вскрываемым объектом в заданной точке

Проектирование профиля скважины

Выбор бурового раствора

Проектирование бурильной колонны

Гидравлические расчёты промывки скважины

Выбор компоновок низа бурильной колонны

2.Проектирование профиля скважины

О скважинах с большим, средним или малым радиусом искривления

Положение точки входа в заданный объект на горизонтальном участке

Необходимая информация дляпроектирования

Этапы проектирования профиля скважины

Точка отклонения скважины от вертикали

Интенсивность набора зенитного угла

Интенсивность набора зенитного угла в составных профилях

Конструкция скважины

Износ обсадных колонн и разрушение стенок скважины

Участки стабилизации зенитного угла

Неточности в определении глубины продуктивного пласта и геологических реперов.

Пилотные (предварительно проходимые) стволы

Неточности в определении TVD-контактов нефть/вода и газ/нефть

3 Проектирование КНБК

КНБК для роторного бурения

КНБК с забойным двигателем

Забойные двигатели с двумя перекосами

4.Проектирование многоствольных скважин

Основные принципы технологии многоствольного бурения

Необходимость интегрированного подхода при внедрении технологии многоствольного бурения

Основные преимущества методов заканчивания многоствольных скважин

Выбор объекта для многоствольного бурения

Метод бурения и заканчивания скважины при необсаженных забоях боковых стволов

Технологии системы многоствольного бурения MLT-1000

Технологии системы многоствольного бурения MLT-2000

Технологии системы многоствольного бурения MLT-3000

Наиболее важные особенности дизайна

Уникальные возможности, предоставляемые технологией многоствольного бурения скважин

5.Бурение боковых стволов

Бурение боковых стволов из существующих скважин

Возвращение к старым скважинам

Скважины-кандидаты для бурения боковых стволов

Опыт выбора скважин для бурения боковых стволов

Способы бурения боковых стволов

Технология бурения боковых стволов

Бурение с коротким радиусом кривизны

Применение гибких труб

Системы для забуривания нескольких боковых стволов

Перспективы

 

Глава 3 Направленное бурение и методы отклонения

1.Буровые растворы

Гидравлическая программа

Использование реологических данных

Гидравлические расчёты

Удержание твёрдой фазы во взвешенном состоянии

Смазочные свойства

Уменьшение крутящего момента и осевых сил сопротивления

Транспортировка шлама

Смазочные свойства

Выбор смазочных материалов

Смазочные добавки для растворов на нефтяной основе

Смазочные добавки для растворов на водяной основе

Смазочные добавки на основе масел

Водорастворимые смазочные добавки

Классификация буровых растворов и их особенности

Буровые растворы с малым содержанием твёрдой фазы и недиспергированные растворы

Кальциевые буровые растворы

Линосульфонатные глинистые растворы

Солевые глинистые растворы

Калийные буровые растворы

Обращённые эмульсионные растворы

Промывочные системы

Загрязнение продуктивных пластов

Как избежать загрязнения пласта

Фильтрация жидкостей, применяемых при заканчивании скважин

Выбор материала для предотвращения ухода жидкости в пласт

Выбор минимальной репрессии

Как избежать снижения проницаемости, вызванного глиной в порах пласта и образованием осадков

Очистка труб

Выбор и контроль качества полимеров

Контроль качества

Распределение загрязнения продуктивного пласта

Рекомендации по предупреждению загрязнения продуктивных пластов

Устойчивость ствола

Химическая реакция

Гидравлика кольцевого потока

Механизмы механической неустойчивости ствола

Неустойчивость и напряжения

Плотности буровых растворов для бурения искривлённых скважин через покрывающую породу

Устойчивость горизонтальных скважин в слабых пластах

Применение радиуса закругления

Требование к планированию

Стадии определения плотностей буровых растворов для обеспечения устойчивости ствола скважины

Выводы

Очистка скважины

Как транспортируются обломки выбуренной породы

Влияние различных факторов на вынос шлама

Зенитный угол

Механическая скорость

Реологические свойства бурового раствора

Производительность буровых насосов

Выбор диаметра долотных насадок

Использование бурильных труб диаметром 168 мм

Вынос шлама на участках с зенитным углом более 40°

Плотность бурового раствора

Тип обломков выбуренной породы

Вращение бурильной колонны

Приподнимание бурильной колонны и проработка в процессе подъёма

Дополнительные меры по очистке ствола от выбуренной породы

Предотвращение образования шламовой постели

Прокачка порций смывающей жидкости

Прокачка порций тяжёлой жидкости

Промывка перед подъёмом бурильной колонны

Контроль очистки скважины от шлама

Горизонтальный участок диаметром 216 мм

Влияние режима течения

Рекомендации по обеспечению очистки ствола скважины от выбуренной породы

Бурение

Спуско-подъемные операции

2.Бурильный инструмент

Бурильный инструмент

УБТ

Укороченные УБТ

Немагнитные УБТ

Короткие немагнитные УБТ

Перепускной переводник

Наддолотный переводник

Шламометаллоуловитель

Переводник-удлинитель

Толстостенные бурильные трубы

Стабилизаторы

Стабилизаторы с приваренными лопастями

Цельноточенные стабилизаторы

Втулочные стабилизаторы

Стабилизатор, состоящий из двух частей

Стабилизатор, состоящий из трёх частей

Стабилизатор-хомут

Стабилизатор с не вращающейся резиновой втулкой

Стабилизатор с заменяемой подушкой

Стабилизатор с изменяемой геометрией

Расширитель с цилиндрическими шарошками

Раздвижной расширитель

Расширитель насадки

Вайпер для удаления неровностей стенок в скважине

Турбина

Отклоняющий переводник

Ориентируемый переводник

Кривой ориентирующий переводник

Расширитель

Стыковочный ниппель

Режущий расширитель

Уипсток

Ясс

Переводник - аммортизатор ударных нагрузок

Инструмент противодействия «ухода» долота от заданного направления

Искривлённый двигатель

3.Методы отклонения

Отклонитель

Струйный способ

Преимущества метода

Недостатки метода

Зарезка с кривым переводником и забойным двигателем

Искривлённый забойный двигатель

4.3абойные двигатели

Винтовой забойный двигатель

Узел перепускного клапана

Секция преобразования энергии потока раствора

Узел шарнира

Подшипники и узел приводного вала

Гидравлика забойных двигателей

Сравнение двигателей типа 1:2 и многогребневых

Гидравлическое противодавление

Недостатки применения ВЗД с прямым корпусом.

Искривлённые забойные двигатели

КНБК с искривлёнными забойными двигателями

Оценка кривизны

Требование к буровому раствору для всех ВЗД

5. Роторные КНБК

Роторные КНБК

Принципы работы роторной КНБК

Боковая сила

Жёсткость

КНБК с одним стабилизатором

КНБК с двумя стабилизаторами

КНБК с несколькими стабилизаторами

Неполноразмерный наддолотный стабилизатор

Уменьшение диаметра второго стабилизатора

Размывание стенок ствола

КНБК для увеличения угла

КНБК для сохранения заданного угла

КНБК для потери угла

Специальные КНБК

Расширитель с цилиндрическими шарошками

Струйные КНБК

КНБК для прямого ствола

КНБК "джиллигэн"

Проблемы, присущие всем КНБК

Влияние различных свойств пород

Износ долота

Непредвиденный уход

Заклинка долота

Дифференциальный прихват

Параметры бурения

Элементы КНБК

Краткое обобщение

6. Обязанности инженера направленного бурения Вес КНБК

Работа с буровым оборудованием

Измерение направления ствола

Технология зарезки

Ориентация

Реактивный момент

Магнитный и гравитационный способы ориентации относительно оси

Зарезка / корректировка / напрвленный отход

Управляемый инструмент

Применение оборудования MWD вместе с КНБК и забойными двигателями

Корректировка ствола

Ойия-доска

Типичные методы работы с ойия-доской

Как пользоваться ойия-доской

Вычисления отклонения инструмента

Рэгланд-диаграмма

Постоянная скорость поворота цели

Общий поворот, необходимый для попадания в цель

Скорость поворота, необходимая для попадания в цель

Постоянная скорость набора/падения угла пути к цели

Зарезка в открытом участке ствола

Тампонаж

Процедура зарезки в открытом стволе

Выбор долота для зарезки

Струйная КНБК для выполнения зарезки

Зарезка по нижней стороне

Забойный двигатель с изменяемой геометрией корпуса.

Турбобур

Отклонитель в открытом стволе

Зарезка в обсаженном участке ствола

7.Руководство по предотвращению прихвата буровой колонны

Введение

Планирование

Дополнительные данные со скважины

Планирование

Основные правила работы на буровой

Непрерывный сбор необходимой информации на буровой

Измерения, указывающие на возникновение ситуации прихвата Затяжка

Крутящий момент

Основные причины, вызывающие прихват

Поровое давление

Система раствора

Зависимость глубины от времени

Причины прихвата буровой колонны

Дифференциальный прихват

Механический прихват

Приложение

Литература

Похожие статьи:

Бурение → Технология бурения глубоких скважин. Мавлютов М.Р.

РЭНГМ → Вскрытие продуктивных пластов перфорацией и подготовка скважин к эксплуатации. Н. Гайворонский

Бурение → Бурение нефтянных скважин с боковыми стволами. Гилязов Р.М.

Бурение → Бурение скважин и вскрытие нефтегазовых пластов на депрессии

Бурение → Геология, разведка, бурение и добыча нефти. Норман Дж. Хайн

rengm.ru

бурение горизонтальных скважин на нефть от компании ПНГ

Новые буровые технологии БУД и СНЦ от БК ПНГ(pdf)

Система Непрерывной Циркуляции - СНЦ, общий вид(jpg)

Система Непрерывной Циркуляции - СНЦ, детальный вид(jpg)

Видео работы гидравлического манипулятора СНЦ(mp4)

Бурение с Управляемым Давлением или на Депрессии – БУД, общая схема(bmp)

 

 

 

Вопреки расхожему мнению, первую в мире скважину для добычи нефти пробурили наши соотечественники под руководством майора Алексеева на Бакинских промыслах в 1846 году – на 11 лет раньше американского инженера Уильямса. За прошедшие 170 лет нефтяная отрасль сыграла огромную роль в развитии промышленности, и ныне ежедневный объем добываемой нефти в мире достигает 75 млн. баррелей. Однако прилегающие к поверхности месторождения быстро исчерпываются, что требует постоянного поиска и внедрения новых технологий бурения.

Технология бурения нефтяных скважин

Первоначально единственной технологией бурения нефтяных скважин оставалась ударно-канатная – медленная, крайне неэффективная и трудоемкая. В 1886-м был изобретен вращательный роторный способ – повсеместно использовавшийся вплоть до 1929 года. Затем массовое внедрение электричества внесло свои коррективы – и в отрасли появились первые электробуры, а также винтовые и забойные двигатели. Это позволило приступить и к наклонному, а позже горизонтальному бурению, в несколько раз повысив отдачу месторождений.

При этом главным тормозящим фактором оставалось отсутствие подробных сведений о расположении пластов (залегающих, как правило, тоже наклонно либо горизонтально). Скважины бурились, чуть ли не «вслепую», и до 1980 года представление об их перспективности можно было получить, лишь завершив этап бурения до конца. Наконец, последние два десятилетия прошлого века ознаменовались внедрением первой по-настоящему современной технологией, использовавшей так называемую телеметрическую систему измерений в процессе бурения (английская аббревиатура MWD). И, наконец, в 21 веке активно стали осваиваться добыча нефти на шельфе, гидравлический разрыв пластов, разработка сланцев и прочие инновационные методы.

Технология горизонтального бурения нефтяных скважин

На заре своего появления, в 1930-х, бурение горизонтальных скважин на нефть хоть и стало использоваться в роли перспективного способа добычи, но отличалось малой эффективностью и дороговизной. Тем не менее, коэффициент извлечения был существенно повышен, и потери в себестоимости работ не шли ни в какое сравнение с затратами на геологоразведку.

Способность же скважин при таком бурении искривляться, переходя от вертикального участка к полностью горизонтальному, сделала возможной доступ к пластам на значительной глубине, залегающим в местах с недопустимостью вертикального бурения – расположенных под населенными пунктами, сельскохозяйственными угодьями, водоемами и т.д.

Технологии бурения на обсадных колоннах

Еще одним передовым технологическим новшеством при бурении горизонтальных скважин на нефть стало применение обсадных колонн – крайне важное с точки зрения не только эффективности, но и безопасности (особенно на истощенных пластах, в условиях переменного давления в стволах скважин и их нестабильности). Впервые подобная система бурения на обсадных колоннах DwС (Drilling-with-casing) была применена компанией Weatherford, нашедшей способ создавать разобщение пластов при укреплении стенок путем заполнения затрубного пространства специальными цементными растворами.

Спуск обсадных колонн при бурении позволил кардинально повысить герметичность и долговечность канала, при этом:
  • сократив сроки строительства на 25-30%;
  • улучшив уровень очистки ствола и его гладкость;
  • добившись беспрерывной, высокоскоростной циркуляции промывочных жидкостей в затрубных пространствах.

Технологии бурения с управляемым давлением – БУД

Система измерений в процессе бурения, позволяющая оперативно руководить изменением направления траектории проходки, привела к возникновению и еще одной инновации. Ею стала технологии БУД (бурения с возможностью управлять величиной давления в режиме реального времени), основываясь на потоковом поступлении телеметрических данных от MWD – включая параметры температуры, давления, плотности породы, величину магнитного резонанса и даже гамма-излучения. Рабочим «инструментом» при этом выступает не кабель, а пульсация бурового раствора (двоичные сигналы которого преобразуются в удобочитаемые данные соответствующим программным обеспечением).

Система непрерывной циркуляции бурового раствора – СНЦ

Наконец, следует отметить и технологию бурения, известную как СНЦ (или система непрерывной циркуляции раствора для бурения). Необходимость ее крайне важна – поскольку прекращение циркуляционного процесса даже на несколько минут грозит прихватами инструментария, обвалами, осыпями, а в худших случаях – и полной утерей контроля и самой скважины.

Технология бурения этого вида хороша тем, что для обеспечения беспрерывной циркуляции не требует перерывов на СПО либо наращивание бурильных колонн.

www.png-drilling.ru

Наклонно-направленное бурение - технология и методы

Наклонно-направленное бурение скважин применяется при выработке продуктивных пластов или с целью их разведки. Конструктивно состоят их ствола с вертикальными и наклонными участками, которые были заранее спроектированы. Отклонение от вертикальности согласно используемым методам составляет от 20, а при глубинном бурении свыше 60. Оно может быть обосновано естественным залеганием твёрдых пород или создано искусственно с целью учёта различных влияющих факторов.

Технология бурения

Бурение наклонно-направленных скважин осуществляется с использованием специальных профилей. Обязательным условием их применения является создание начального участка в строго вертикальном положении. При выполнении геологических разведывательных работ применяют шпиндельные буровые установки с поверхности земли или глубинных выработок. В силу различных прочностных характеристик залегающих горных пород происходит естественное изменение направления бурения.

Для скважин под добычу газа или нефти используют три метода:

  1. Роторное наклонно-направленное бурение. Технология имеет прерывистый характер, который заключается в бурении скважины меньшего диаметра под определённым углом с использованием шарнирного устройства и дальнейшего бурения долотом нужного диаметра по плановомунаправлению. Согласно методу, дальнейшее бурение производится после заглубления бурильной колонны нужного диаметра по этому же направлению с помощью шарнирной установки или клиновой. Буровая оборудуется стабилизаторами для обеспечения полного контроля процесса.

  2. Забойное наклонно-направленное бурение с применением турбобура или двигателя забойного типа. Способ является непрерывным при формировании отклонения от вертикального положения ствола скважины. По технологии поворот ствола осуществляется за счёт воздействия отклоняющей долото силы в колонне, способствующая его отклонению в заданном направлении. То есть управление осуществляется за счёт контроля искривляющей силы бура, действующей в нужном азимуте. Создание такой силы осуществляется с использованием специальных переводников с нарезанной резьбой.

    Турбобур при наклонно-направленном бурении за счёт сил деформации стремится выровняться, но из-за наличия изгиба образуется момент силы, которая зависит от момента вращения бура. То есть, чем больше вращающий момент, тем больше угол наклона бурения. Предельный угол при этом составляет до 300. Для увеличения угла применяют шпиндели, позволяющие перенести момент отклоняющей силы в точку размещения долота. Горизонтальные участки скважины можно получить при использовании эксцентриковых ниппелей.

  3. Наклонно-направленное бурение с применением различных сочетаний буровых инструментов. В соответствии с методом, при изменении порядка бурения с применением разных инструментов создаётся скважина с необходимым направлением без использования отклонителей. Однако при этом данная технология имеет существенные ограничения по скорости бурения на максимальных оборотах, что считается значительным её недостатком.

Кустовое бурение наклонно-направленных скважин

При добыче нефти или газа методом наклонно-направленного бурения может возникать необходимость увеличения скорости откачки и уменьшения времени освоения продуктивных горизонтов во время создания новых или ремонта старых скважин. Если жёсткие ограничения по способу проходки до заданной области отсутствуют, то бурение может осуществляться путём продольного прохождения пласта. Протяжённость горизонтального участка при этом может превышать 1 км.

Кустовое наклонно-направленное бурение конструктивно представляет собой наличие единого устья и разветвлённой серии забоев, которые расположены в нескольких продуктивных пластах. Применяется при необходимости попадания в заданный продольный участок пласта или нескольких пластов, расположенных относительно недалеко друг от друга, а также для прокладки проводных и трубных коммуникаций под надземными и подземными препятствиями. Минимальное число скважин при кустовом наклонно-направленном бурении в одном кусте составляет два, а максимальное — ограничено техническими и геологическими факторами. Способы бурения кустовым методом следующие:
  1. Двухствольное последовательное.
  2. Двухствольное параллельное.
  3. Трёхствольное.

Ответвления скважин от устья при наклонно-направленном бурении могут выполняться в пирамидальном или конусном виде, а основания иметь округлую или многоугольную форму. При освоении многопластовых месторождений возможно увеличение скважин в кусте пропорционально существующему. При этом количество работающих буровых установок выбирается с учётом обеспечения максимальной производительности освоения продуктивного пласта.

Многозабойный метод бурения скважин

Многозабойное наклонно-направленное бурение используется для проходки базового ствола и дальнейшего забуривания с выполнением проходки нижней части пласта. Технология применяется в основном для разведки и разработки нефтяных месторождений. Осуществляется в пластах, отличающихся высокой устойчивостью и имеющие не менее 20 м монолитного пласта из твёрдых скальных пород. При глубине более 1500 м и отсутствии газового слоя многозабойное бурение сокращают из-за увеличения дренирования поверхности продуктивного пласта. Преимуществом данного метода наклонно-направленного бурения является использование одного и того же ствола для пробуривания нескольких дополнительных стволов, что позволяет сократить время на проведение буровых работ и ускорить добычу нефти. По форме дополнительных стволов многозабойные скважины могут быть следующих видов:
  1. Радиальные. Состоят из горизонтального основного ствола, который разветвляется на несколько вспомогательных, расположенных радиально.

  2. Разветвлённые. Согласно технологии, дополнительные стволы располагаются под определённым наклоном к основному.

  3. Разветвлённые по горизонтали. Отличаются от предыдущего вида только наличием дополнительных стволов, расположенных под углом в 900.

Многозабойное наклонно-направленное бурение дополнительных стволов выполняется сверху вниз или снизу вверх. Первый метод используется при проведении работ от разрабатываемого пласта к неизвестному. Эффективен при обнаружении полезного пласта ниже исследованного уровня, поэтому основное назначение метода — исследование близкорасположенных пластов. Технология бурения снизу вверх позволяет выполнить сгущение сети разведки пласта при необходимости выяснения или уточнения оставшегося запаса полезных ископаемых.

Заключение

Методы наклонно-направленного бурения позволяют наиболее эффективно разведывать и разрабатывать продуктивные пласты. Их выбор зависит от технических возможностей буровой установки, геологических особенностей, а также от типа залегающих пластов. Основным их преимуществом является быстрое прохождение сложных твёрдых пород за счёт изменения направления бурения.

Видео: Горизонтально направленное бурение

Читайте также:

Возврат к списку

snkoil.com