Горизонтальное бурение как метод интенсификации добычи нефти

В последнее время большое внимание уделяется совершенствованию бурения горизонтальных скважин. Увеличение длины горизонтального ствола и снижение стоимости бурения этих скважин сделало реальным эффективное их использование при разработке нефтяных месторождений, имеющих пласты с низкими коллекторскими свойствами. Самостоятельное применение горизонтальных скважин не является методом повышения нефтеотдачи, а способом интенсификации добычи нефти.

Основная цель бурения горизонтальных добывающих скважин - увеличение контакта с пластом и коэффициента продуктивности скважин. В нагнетательных горизонтальных скважинах большая площадь контакта с объектом воздействия позволяет повысить приемистость. Проектирование конструкции горизонтальной скважины отличается от вертикальной, поскольку продуктивность скважины определяется длиной забоя L в первом случае и толщиной пласта h - во втором. В свою очередь длина забоя горизонтальной скважины изменяется в широких пределах и в зависимости от техники, применяемой при бурении скважин.

Схема заканчивания горизонтального забоя является важным фактором, влияющим на показатели эксплуатации горизонтальных скважин. В зависимости от геологических условий пласта горизонтальная скважина может быть закончена открытым стволом с установкой лайнера-хвостовика, лайнера с пакером или обсаженным стволом с последующей перфорацией колонны.

Горизонтальные скважины применяются в следующих условиях:

В естественных трещиноватых коллекторах для сообщения и вовлечения в единую дренажную систему имеющихся в пласте трещин.

В пластах, в которых существует возможность конусообразования воды и газа.

При эксплуатации газовых залежей в низкопроницаемых и высокопроницаемых коллекторах.

В залежах с высокопроницаемыми коллекторами, которым присущи высокие скорости в стволе скважин, горизонтальные скважины могут использоваться для снижения этих скоростей, являющихся причиной турбулизации газового потока при увеличении дебита скважин.

Основной недостаток заключается в том, что посредством горизонтальной скважины может быть дренирован только один нефтенасыщенный пласт. Известны случаи, когда горизонтальные скважины были использованы для дренирования многопластовых месторождений. Это достигается двумя методами:

«ступенчатое» бурение, при котором горизонтальные стволы проводятся более чем на один пласт;

обычное бурение горизонтальной скважины с последующим созданием трещин.

Другой важный недостаток горизонтальных скважин - их стоимость. Обычная стоимость горизонтальной скважины примерно в 1,4-3 раза больше, чем вертикальной. Вследствие этого, экономическая успешность использования горизонтальных скважин зависит не только от того, что при этом извлекаемые запасы разрабатываемой залежи должны быть пропорционально выше, но и сроки извлечения этих запасов должны быть короче.

Для вертикальной скважины дренажная область представляет собой цилиндрический объем, в то время как для горизонтальной - эллипсоид. Таким образом, область дренирования для горизонтальной скважины больше, чем для вертикальной. Расчеты показывают, что при длине ствола горизонтальной скважины L=300 м площадь ее дренирования примерно в 2 раза выше площади дренирования вертикальной скважины. Аналогично можно показать, что при L=700 м площадь дренирования для горизонтальной скважины в 3 раза больше вертикальной.

Влияние толщины пласта на продуктивность горизонтальной скважины достаточно значительно. Для данной длины горизонтальной скважины отношение L/h представляющее собой элементарное приращение площади контакта скважины, для пласта меньшей толщины намного больше, чем для пласта большей толщины.

Тип пласта определяет допустимые глубинные отклонения при бурении горизонтальной скважины. Так, в пластах снепроницаемыми кровлей и подошвой (отсутствуют подошвенная вода и газ у кровли) идеальной является скважина, пробуренная по центру вертикального плана пласта. Использование горизонтальных скважин эффективно в пластах небольшой толщины, в то время как наклонно направленные скважины высокоэффективны в пластах большой толщины. Основными особенностями разработки месторождений горизонтальными скважинами являются:

-кратное увеличение площади дренирования для горизонтальных скважин по сравнению с вертикальными;

-приращение площади контакта скважины L/h для пласта меньшей толщины намного больше, чем для пласта большей толщины;

-снижение проницаемости пласта в вертикальном направлении значительно уменьшает продуктивность горизонтальной скважины;

-при малых L/h расположение скважины вне центра пласта уменьшает ее   -продуктивность, причем потери продуктивности снижаются с увеличением отношения L/h;

-для достижения наибольшего охвата запасов (при равных условиях) сетка горизонтальных скважин должна быть разреженной по сравнению с сеткой вертикальных скважин;

-величина снижения давления в скин-зоне для горизонтальных скважин меньше, чем для вертикальных.