ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Еремин, Н.А.

Автор: Еремин Н.А.
Журнал: Управление качеством в нефтегазовом комплексе
Год издания: 2009
Издательство: Межотраслевой фонд Национальный институт нефти и газа
Местоположение издательства: Москва
Первая страница: 52
Последняя страница: 56
Аннотация: Eremin N. A. Horizontal technologies. // Journal Quality Management in Oil and Gas Industry (UKANG), 2009, №3, p.52-56. (In Russian). It is shown that the use of horizontal technologies contributes to the growth of recoverable hydrocarbon reserves in both old and new oil and gas provinces. It was concluded that in the coming years the relative share of horizontal wells in the newly commissioned wells will increase rapidly. Еремин Н.А. Горизонтальные технологии // Управление качеством в нефтегазовом комплексе, 2009, №3, с52-56. Показано, что применение горизонтальных технологий способствует приросту извлекаемых запасов углеводородов как в старых, так и в новых нефтегазоносных провинциях. Сделан вывод, что в ближайшие годы относительная доля горизонтальных скважин в фонде вновь вводимых скважин будет стремительно возрастать. Ил. 5, табл. 1, библиогр. 4 назв. Горизонтальные технологии Н.А. Еремин Д.Т.Н., профессор, зав. лабораторией Института проблем нефти и газа РАН Разработка залежей горизонтальными скважинами (ГС) имеет ряд преимуществ над разработкой вертикальными, особенно для низкорентабельных месторождений. Разработка залежей горизонтальными скважинами сопровождается увеличением площади дренирования, коэффициента охвата пласта воздействием и продуктивности (приемистости) скважин; уменьшением возможности вязкостного языкообразования и конусообразования для воды и пара; понижением депрессии на пласт при одних и тех же темпах отбора, что приводит к уменьшению добычи воды и газа; извлечением наибольшего объема нефти в короткие сроки в трещиноватых коллекторах при бурении перпендикулярно к ориентации системы трещин; увеличением нефтеотдачи в 2-3 раза в низкопроницаемых и в тонких нефтяных пластах с газовой шапкой; повышением отбора извлекаемых запасов в высокопроницаемых коллекторах. ИСТОРИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН Первый патент по технологии бурения ГС был зарегистрирован в США в 1891 году. В 1929 году была пробурена первая горизонтальная скважина на нефтяном месторождении в США. Первая российская горизонтальная скважина была пробурена в Башкирии (66/45, 1953, скважина Григоряна, рис. 1). Эта скважина была и первой в мире скважиной с разветвленными горизонтальными стволами. В 1950-х годах начали внедряться в производство технологии гидроразрыва в горизонтальных стволах. В 1970-х годах наступил расцвет технологий по проводке горизонтальных стволов с большим радиусом искривления без использования навигационного оборудования. В 1980-е годы началось широкое промышленное использование горизонтальных скважин для освоения морских месторождений углеводородов. В 1990 году во всем мире количество ГС достигло 1500 ед., а в 2000 — 20000. К 2010 году ожидается, что количе- тво горизонтальных скважин достигнет 50000. Рис. 1. Первая в мире разветвленная горизонтальная скважина Григоряна в Башкирии (9 боковых ответвлений от главного ствола; площадь вскрытия продуктивной зоны была увеличена в 5,5 раз; добыча нефти возросла в 17 раз) ОСНОВНЫЕ ТИПЫ СКВАЖИН Традиционная вертикальная скважина (рис. 2) имеет одну строительную компоненту, у которой отход от вертикали близок к нулю, наклонная скважина — три строительные компоненты и отход от вертикали 1000-1500 м. Наклонная скважина с почти вертикальным входом в продуктивный пласт — скважина с четырьмя строительными компонентами, причем: отход от основной вертикали также может достигать 1000-1500 м. Горизонтальной называется скважина, у которой горизонтальная часть ствола располагается почти перпендикулярно к вертикали и имеет протяженность от десятков метров до нескольких километров. Перфорированная горизонтальная часть располагается в продуктивном пласте и длина ее обычно не превышает 1000 м. Разветвленная скважина — скважина с точкой разветвления, расположенной выше продуктивного пласта. Число ветвей у скважины может быть две и более. В последние годы появились новые технологии вскрытия скважин, так называемые многолатеральные скважины. Многолатеральной скважиной называется сложная разновидность горизонтальных скважин с одной и более боковыми латералями (ветвями), расположенными в пределах резервуара. Латерали располагаются под различными углами друг к другу. В целом для многолатеральных скважин характерна тенденция к снижению продуктивности скважин с ростом числа латералей, которая в основном справедлива для однородных залежей. С ростом неоднородности фильтрационно-емкостных свойств резервуара рост числа латералей приводит к некоторому возрастанию продуктивности, так как многочисленные латерали вовлекают слабоохваченные части залежи [1,4]. КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН Горизонтальные скважины классифицируются по радиусу искривления ствола скважин при переходе от вертикальной к горизонтальной компоненте: малым, средним и большим (табл. 1). ГС с большим радиусом чаще всего применяют при разработке морских месторождений, на которых существует потребность в длинных горизонтальных участках (хвостовиках) и скважины обычно имеют большую протяженность. Для таких скважин возможно использование традиционных способов бурения и эксплуатации скважин. Потребность в бурении ГС с малым радиусом возникла при разработке зон залежи, расположенных непосредственно под морскими платформами. Такие ГС весьма сложны с точки зрения технологии бурения и отличаются от других ГС, в частности, меньшими размерами хвостовика, т.е. горизонтальной части скважины. Бурение ГС с большим радиусом искривления менее сложно. КЛАССИФИКАЦИЯ МНОГОЛАТЕРАЛЬНЫХ СКВАЖИН В конце 90-х годов 18 операционных и обслуживающих компаний, включая Schlumberger, Baker Hughes, BP-Amoco, Chevron, Mobil, Norsk Hydro, Phillips, Saga, Shell, Smith, Sperry Sun, Statoil, Texaco, TIW, Total, Weatherford, Well Service Technology организовали технологическую ассоциацию по развитию технологий многолатеральных скважин (сокрашенное название TAMJI/TAML). Члены ТАМЛ договорились классифицировать многолатеральные скважины (МЛС) в зависимости от сложности сопряжения (рис. 3). Терминология разветвленных и многолатеральных скважин приведена на рис. 4. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН Применение ГС наиболее целесообразно в следующих геологических условиях залегания нефтесодержащих пластов: при небольшой мощности пласта (6 м и менее) с высокой вертикальной проницаемостью пород; в нефтяных пластах с хорошими коллекторскими свойствами, в которых существует проблема обводнения или прорыва газа из газовой шапки; в пластах с естественными вертикальными трещинами, которые вертикальными скважинами пересечь нельзя; на морских месторождениях нефти и газа; в трудно доступных местностях. В табл. 1 приведены критерии применения ГС с разными углами искривления по данным фирм «Огух» и «Eastman Christensen». РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА ГС И МЛС Технологическая и экономическая эффективность разработки залежи горизонтальными скважинами зависит от активности проявления водо- и газонапорного режимов; вязкости нефти; соотношений подвижностей для воды и нефти; относительных проницаемостей нефти, воды и газа; трещиноватости (и направления трещин); расчлененности пласта (и наличия прослоев глин); абсолютной проницаемости по вертикали и по простиранию. Основное достоинство горизонтальных скважин - высокий дебит, позволяющий оправдать затраты. Горизонтальная скважина примерно в 1,3-1,5 раза дороже вертикальной. К недостаткам разработки нефтяных месторождений с использованием горизонтальных скважин относятся: высокая стоимость разработки и эксплуатации; трудо- и наукоемкость бурения и заканчивания скважин; сложности при проведении геофизических исследований скважин), перфорации и обработке приза- бойной зоны скважины; снижение коэффициента охвата пласта по мощности при высокой расчлененности; трудности восстановления естественной проницаемости ПЗС при проявлении скин-эффекта. Существуют технологии для преодоления такого рода осложнений. Это бурение многоствольных горизонтальных скважин; гидроразрыв пласта в горизонтальных скважинах; увеличение длины хвостовика. Если длина хвостовика близка к половине расстояния между нагнетательной и добывающей скважинами, то коэффициент охвата по площади стремится к единице. В трещиноватых коллекторах с высокой проводимостью трещин очевидных преимуществ горизонтальных скважин над вертикальными ожидать не приходится. Горизонтальные скважины обеспечивают высокую нефтеотдачу при реализации рядных систем размещения скважин, а также в случае приконтурного заводнения. Горизонтальная технология может быть использована совместно с методами повышения (увеличения) нефтеотдачи, особенно с термическими. В настоящее время имеются ряд успешных проектов с горизонтальными скважинами в нефтяных залежах с высоковязкой нефтью, которые характеризуются значительным снижением количества скважин по сравнению с традиционным вертикальным разбуриванием. Применение горизонтальных технологий снижает эксплуатационные и капитальные затраты, увеличивает темп отбора нефти и объемный охват воздействием. Использование горизонтальных скважин как добывающих приводит к росту темпа отбора и увеличению продуктивности скважин. Поэтому более широко используются горизонтальные скважины как добывающие. В скалистых пластах, с ухудшенной вертикальной проницаемостью горизонтальные скважины менее продуктивны, чем вертикальные. Одиночная без ответвлений горизонтальная скважина эксплуатирует вокруг себя ограниченную область пласта (поэтому эту технологию используют в пластах небольшой толщины). Горизонтальные технологии существенным образом повлияли на системы разработки месторождений нефти и газа. Горизонтальные технологии применимы для подавляющего числа типов продуктивных пластов: с низкой проницаемостью по простиранию, тонких, анизотропных, однородных, с низкой выдержанностью по простиранию. Удельные затраты на поиск, разведку и разработку с использованием горизонтальных технологий существенно ниже по сравнению с вертикальными. Применение горизонтальных технологий с удельными затратами 15-40 долл./м3 нефти позволяет вовлекать в разработку малорентабельные, истощенные залежи. Горизонтальные технологии, по некоторым оценкам, позволяют увеличить извлекаемые запасы как минимум на 4-5%. Горизонтальная скважина характеризуется более высокой площадью контакта поверхности скважины с продуктивным пластом, что приводит к высокой ее продуктивности. На рис. 5 показаны возможные горизонтальные технологии на различных этапах разведки и разработки залежи. На этапе разведки горизонтальные скважины используют для уточнения геометрии залежи, местоположения ВНК, зон выклинивания и других геологических особенностей (а, 1), а также для оконтуривания залежи (а, 2). На этапе разбури- вания залежи горизонтальные стволы бурят как на отдельный продуктивный пласт (б, 1), так и несколько горизонтальных стволов на несколько пластов (б, 2). Возможно осуществление одновременно-раздельной эксплуатации пластов одной горизонтальной скважиной (б, 3) или обеспечение более полного вскрытия пласта по вертикали за счет бурения нескольких боковых стволов (б, 4). На этапе доразбуривания бурение горизонтальных скважин между рядами и их использование как нагнетательных или добывающих приводит к значительному росту охвата пласта воздействием по его простиранию (в, 1). Использование нескольких стволов в одном продуктивном пласте позволяет увеличить охват пласта воздействием по вертикали (в, 2). Критериями применения горизонтальных технологий являются пласты с высокой проницаемостью по вертикали и трещиноватые. Разработка карбонатной залежи горизонтальными скважинами имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными вертикальными технологиями как для высоко-, так и для малорентабельных месторождений. Разработка залежей ГС сопровождается увеличением площади дренирования, коэффициента охвата пласта воздействием и продуктивности (приемистости) скважин; уменьшением возможности вязкостного языкообразования и ко- нусообразования для воды и пара; понижением депрессии на пласт при одних и тех же темпах отбора, что приводит к уменьшению добычи воды и газа; извлечением наибольшего объема нефти в короткие сроки в трещиноватых коллекторах при бурении перпендикулярно к основной ориентации системы трещин; увеличением нефтеотдачи в 2-3 раза в низкопроницаемых и в тонких нефтяных пластах; повышением отбора извлекаемых запасов из высокопроницаемых коллекторов. Решающее значение для получения высокого экономического эффекта от применения ГС имеет правильный выбор объектов разработки. В трещиноватых коллекторах с высокой проводимостью трещин очевидных преимуществ ГС над вертикальными скважинами ожидать не приходится. Горизонтальные скважины обеспечивают высокую нефтеотдачу при реализации рядных систем размещения скважин, а также в случае приконтурно- го заводнения. Вместе с тем, следует отметить, что количество проектов разработки нефтяных месторождений заводнением с ГС невелико [2, 3]. Горизонтальные скважины эффективны не только благодаря многократному увеличению продуктивности и повышению нефтеотдачи, но и благодаря сокращению общего количества скважин — до 30 %, стоимости поверхностных сооружений — до 20-25 % и расходов на транспортировку нефти, воды и (или) газа. ГС с длинным хвостовиком (до нескольких километров) в основном используют для дренирования запасов углеводородов, расположенных на границах залежи и удаленных от платформы. Кроме того, для протяженных горизонтальных скважин характерны высокие технологические и экономические риски вскрытия частей резервуара с разломами, надвигами, сбросами и т.д. Такие разломы могут служить проводниками подошвенной воды и способствовать резкому обводнению скважин. Тогда как многолатеральные скважины с такой же длиной перфорированной части ствола позволяют снизить эти риски, за счет расположения на больших расстояниях от разлома. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Последние годы характеризуются резким снижением капитальных затрат на строительство горизонтальных скважин. Временной разрыв внедрения передовых горизонтальных технологий на море и на суше стремительно сокращается. Спектр горизонтальных технологий становится все более широким и гибким. Применение горизонтальных технологий способствует приросту извлекаемых запасов углеводородов как в старых, так и в новых нефтегазоносных провинциях. Эра изобильных, дешевых углеводородов уходит в прошлое. Эффективными и надежными инструментами для освоения трудноизвлекаемых запасов углеводородов являются горизонтальные технологии. Можно прогнозировать, что в ближайшие годы относительная доля горизонтальных скважин в фонде вновь вводимых скважин будет стремительно возрастать. ЛИТЕРАТУРА 1.Еремин Н.А. Современная разработка месторождений нефти и газа. — М.: Недра. — 2008. — 150 с. 2.Еремин Н.A., Сурина В.В. Разработка концепции рационального освоения углеводородных ресурсов морских месторождений: Сб. науч. Тр. Всерос. Конф. Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности», ИПНГ РАН. — М.: Наука. — 2007. 3.Eremin N.А., Zheltov Yu. P., Baishev B.T. Project of the Effective Development of the Oil Field Prirazlomnoje in the Conditions of Moving Ice of Arctic Shelf. — Proc. 17 World Petroleum Congress, Forum 14, 1-7 Sept: 2002. Rio de Janeiro. Brazil. 4.Directional drilling, NEXT, 2004.
Добавил в систему: Еремин Николай Александрович

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ФНКЦ РР
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ФНКЦ РР

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИстатья

Прикрепленные файлы