Разработка технологии эффективного строительства стволов ответвлении в эксплуатационных скважинах

Development of technology for effective construction of branch shafts in production wells

Linar Gallyamov

graduate student of Tyumen industrial University, Russia, Tyumen

Andrew Borodin

graduate student of Tyumen industrial University, Russia, Tyumen

Aydar Nafikov

graduate student of Tyumen industrial University, Russia, Tyumen

Alexey Tuptin

graduate student of Tyumen industrial University, Russia, Tyumen

Аннотация В настоящее время все большее внимание уделяется процессам, связанным с реализацией эксплуатационных скважин. Именно поэтому в представленной статье проведен анализ разработки технологии эффективного строительства стволов ответвления в эксплуатационных скважинах. Методология исследования – анализ научной литературы по заданной проблеме, а также отечественного опыта.

Abstract Currently, more and more attention is paid to the processes associated with the implementation of production wells. That is why the article analyzes the development of technology for effective construction of branch shafts in production wells. Research methodology-analysis of scientific literature on a given problem, as well as domestic experience.

Ключевые слова: эксплуатация, ответвление, скважина, разработка, запасы, строительство стволов.

Keywords: operation, branch, well, development, reserves, construction of trunks.

С целью рационального использования природных ресурсов, повышения производительности эксплуатационных скважин, а также сокращения затрат на проекты бурения предлагается разработать технологию эффективного строительства стволов ответвлении в эксплуатационных скважинах.

Как показывает практика, далеко не всегда разведанные запасы дебита скважины соответствуют реальным запасам, чаще всего показатели реального дебита в несколько раз выше объема разведанных запасов. Поэтому предлагается на стадии проектирования предусмотреть закладку эксплуатационных скважин со стволами ответвления в горизонтальном направлении.

В сравнительной оценке моделей определения дебита скважин с горизонтальным окончанием дается вывод формулы притока для горизонтальной скважины (на основе теории ньютонова потенциала и асимптотических разложений) в зависимости от геометрических параметров системы «скважина + пласт» (зона, дренируемая горизонтальной скважиной представляет собой слой усечённого параллельными плоскостями шара, показанная на рисунке 1г:

                                                                                                 (1)

где

kн - проницаемость в плоскости напластования;

h- мощность пласта;

ΔP -перепад давления;

µ - вязкость нефти;  

L- длина горизонтального участка;

Rc -радиус скважины;

Rk - радиус контура питания.

Указанная формула (1) сравнена с формулами притока, полученными другими авторами:

1. В.П. Меркулова

где

                                                                                             (2)

L- длина горизонтального участка.

2. Ю.П. Борисова

                                                                                                     (3)

3. S.D. Joshi

                                                                                                (4)

где   

k_н - проницаемость в плоскости напластования;

h- мощность пласта;

ΔP -перепад давления;

µ - вязкость нефти;

L- длина горизонтального участка;

R_c -радиус скважины;

R_k -радиус контура питания.

4.  G.I. Renard

                                                                                                      (5)

где                            

5. В.Г. Григулецкого

                                                                                                 (6)

где

k_н - горизонтальная проницаемость;

k_v - вертикальная проницаемость;

- коэффициент;

B₀- объемный пластовый фактор нефти.

Рисунок 1. Схемы зоны влияния работы горизонтальной скважины, принятые при решении задач фильтрации флюида к горизонтальному стволу: а – круга; б – эллипса; в – прямоугольника; г – усеченного шара

Рисунок 2. Зависимость дебита от длины скважины

Рисунок 3. Зависимость дебита от радиуса скважины

Рисунок 4 . Зависимость дебита от мощности пласта

Рисунок 5. Зависимость дебита от радиуса контура

Как видно из рисунков, модели Ю.П. Борисова, S.D. Joshi, G.I. Renard и В.Г. Григулецкого при одинаковых условиях совпадают по всем графикам. В то же время, из рисунков видно, что модель притока (3) дает существенную линейную зависимость дебита скважины от её длины, а остальные модели - логарифмические (выполаживающиеся) зависимости.

Приведенные выше формулы (1) – (6) несомненно, представляют большой интерес и могут быть использованы при исследовании скважин с горизонтальным профилем. Однако приведенные выражения имеют существенный недостаток - они не учитывают изменение давления по длине горизонтальной скважины.

Новая технология подразумевает бурение боковых стволов с горизонтальными участками расположения на базе ранее пробуренных скважин. В обычном случае при снижении объема добычи ресурсов скважина подлежит консервации, в худшем случае она выводится из эксплуатации. Чтобы оптимизировать траты на создание новых скважин, предлагается монтировать боковые стволы на базе уже используемых скважин.

Это позволит полноценно освоить те запасы ресурсов, которые находятся на уровне других слоев или в определенном отдалении от места бурения основной скважины.

Расположение нескольких скважин на участке с боковыми стволами целесообразно планировать по горизонтальной схеме. Это позволит осваивать в рамках одного проекта бурения большие территории и полноценно использовать реальный запас дебита, а не тот объем ресурсов, который удалось разведать на стадии проектирования скважины.

При проектировании расположения боковых стволов скважин необходимо учитывать местоположение основного продуктивного пласта. Основным условием для повышения эффективности технологии многоствольного бурения является закладка основного ствола скважины на предельно допустимую глубину. Все остальные боковые стволы должны располагаться выше по отношению к местоположению основного ствола.

Профили стволов, их длина и число ответвлений зависят от толщины пласта, литологии, распределения твердости пород, степени неоднородности продуктивного пласта, степени устойчивости разреза.

Если продуктивный пласт имеет небольшую мощность и неоднородную структуру, при которой продуктивные зоны чередуются с непродуктивными прослоями, причём точное расположение продуктивных зон неизвестно, то такие пласты целесообразно вскрывать волнообразно и для эффективного использования скважин предлагается их оснастить боковыми стволами с волнообразным профилем. То есть, боковые стволы должны попадать не только в зону основного продуктивного пласта, но и прилегающих пропластков. Проектирование таких скважин выполняется с помощью специальных компьютерных программ, например «Drilling Office»,«Landmark Wellplan» и т.п.

Новая технология монтажа боковых стволов должна опираться на строительство боковых ответвлений от скважины с учетом технических параметров и ресурсоемкости основного ствола скважины (рис.6).

Рисунок.6  Новая технология монтажа боковых стволов

Такой вид горизонтального участка может успешно применяться в залежах платформенного типа, когда толщина пласта и прослоев меняется по площади, продуктивный разрез недостаточно устойчив, а в непосредственной близости над ним залегают породы, требующие надёжной изоляции обсадными трубами с цементированием. Залежи подобного типа широко распространены в России (например, в Западной Сибири) и за рубежом, из них добывается основное количество нефти. В этих условиях из-за слоистого строения продуктивного пласта вследствие частого переслаивания песчаников прослоями глин или аргиллитов вскрытие пласта параллельным и полого-наклонным стволом не всегда оказывается целесообразным. Разработка техники и технологии бурения волнообразных стволов, позволяющих многократно (до 6-10 раз) пересекать продуктивный пласт представляется перспективным. При необходимости следует предусмотреть изоляцию продуктивного пласта креплением обсадной колонной и цементированием с последующей перфорацией против нефтеносных пластов. Бурение таких скважин позволит коренным образом улучшить разработку нефтяных месторождений упомянутого типа (например, в Западной Сибири), поскольку повышается вероятность многократного вскрытия каждого из прослоев, что равнозначно уплотнению сетки скважин, и должно приводить к увеличению как текущих отборов нефти, так и конечной нефтеотдачи. Волнообразный ствол по сравнению с полого-наклонным и параллельным стволами при одинаковой проходке в пределах продуктивного пласта даёт при прочих равных условиях больший дебит. Волнообразный ствол целесообразно применять при отсутствии в кровле и подошве активных водоносных, газоносных и поглощающих пластов, так как возможны выходы ствола за пределы пласта. Не следует использовать волнообразный профиль горизонтального участка для вскрытия небольших по мощности продуктивных пластов, состоящих из прослоев горных пород, резко отличающихся по твёрдости.

Таким образом, при использовании этой технологии повышается производительность эксплуатационных скважин, сокращаются капитальные затраты на разведку. В результате снижаются издержки на реализацию проектов добычи за счет увеличения площади добычи ресурсов с использованием одной многоствольной установки. Предложенная технология также позволяет сократить сроки разведки и эксплуатации добывающих скважин.