Как происходит наклонное бурение нефтяных скважин?

В современной нефтедобывающей отрасли все более востребованы высокотехнологичные инженерные решения, которые позволяют экономить затраты труда и времени. Особенно это актуально для такого технологического процесса, как бурение, поскольку нефть последнее время приходится добывать из все более труднодоступных продуктивных пластов.

Одной из таких современных методик является наклонное бурение нефтяных скважин. Правильно оно называется наклонно-направленное.

Необходимое для такого бурения вертикальное отклонение достаточно мало: при стандартном бурении 2 градуса, при глубоком –  немногим больше 6-ти. Второй способ применяется как раз в нефтегазодобыче.  Необходимость наклонного бурения может быть вызвана причинами как искусственного, так и естественного характера. Искусственное отклонение – это любое искривление ствола скважины, запланированное заранее. Естественные причины мы рассмотрим далее.

Наклонное бурение нефтяных скважин

Наклонно-направленное бурение нефтяных и газовых скважин

В этих добывающих отраслях такой процесс является особенно сложным. Такое бурение производят с помощью специальных направляющих профилей.

Стоит сразу сказать, что верхний шурф всегда – строго вертикален. Отклонение начинается в запланированных нижних горизонтах.

Широко используется такой метод  при проведении разведки месторождений, поскольку гораздо  дешевле искать нефтяные  «маркеры» с помощью достаточно длинного наклонного шурфа, чем сразу стараться забуриться вертикально на большую глубину.

Каким образом производится осуществляется наклонно-направленное бурение?

На самом деле, сама технология довольно проста. Изначально проводят разбуривание  основного шурфа, а потом, с помощью искривляющих приспособлений, в нужное место подводится бур, который имеет либо наклонное, либо горизонтальное направление. После этого выполняется бурение дополнительной наклонной шахты.

Для максимально точного соблюдения заданного проектом направления, используют специальные  маяки. Нередко, чтобы получить возможность визуального контроля, применяются  специальные камеры.

Бывают случаи, когда необходимость подобных скважин вызвана особенностями пробуриваемых пород. Например, гораздо выгоднее  провести шурф так, чтобы он прошел над каким-нибудь твердым магматическим образованием, чем напрямую через него пробиваться.

Частным случаем наклонно-направленного бурения является  пробитие строго горизонтальных шахт.

Все наклонно-направленные скважины подразделяют  на однозабойные и многозабойные.

Во втором случае от основного шахтного ствола идут сразу несколько наклонных.

Такой способ в нефтегазодобыче используется:

  • в процессе вскрытия продуктивных пластов, залегающих между параллельными сбросами;
  • в случаях, когда обнаруживают резкую смену направления  разрабатываемого пласта;
  • если нефтегазоносный  горизонт скрыть  соляным куполом, который сложно пробить напрямую;
  • при обходе шахтных обвалов;
  • если продуктивный пласт находится на дне водоема, моря или океана, а также под сооружениями и зданиями (в этих случаях этот метод нередко бывает единственно возможным; например, на морских и океанских  буровых плавучих платформах в 90 процентах случаев бурение происходит именно таким способом);
  • при бурении многозабойных скважин на сильно пересеченной местности (холмистой, овражистой и так далее).

Наклонное бурение незаменимо в случаях, когда по какой-то причине (тектонический сдвиг, обвал и т.п.) ствол скважины смещается в сторону, и появляется необходимость обойти проблемное место.

Кроме того, если нужно взять из основного ствола керновую пробу, то другого способа для этого просто не существует.

Наклонно-направленное бурение также используется при быстром тушении загоревшейся  скважины, а также для расширения нижней части скважины, если это необходимо по эксплуатационным причинам. Такой способ в старых скважинах  позволяет увеличить дренажную поверхность, что позволяет увеличить добываемые объемы, а также в случаях, когда заранее известно, что месторождение «небогатое», однако есть необходимость его быстро опустошить.

В последнем случае чаще всего используют  «кустовое» бурение, с большим количеством побочных  шурфов. Если на таких бедных месторождениях  использовать традиционные методы, то отдача будет невелика,  а сама скважина истощится за короткое время.

Наклонно-направленным бурением пробивают первичные шурфы сквозь  угольные пасты, поскольку при этом необходимо  предварительно освобождать их от встречающихся газовых карманов. Если это не делать, то значительно возрастает риск воспламенения или взрыва во процессе эксплуатации.

Чаще всего применяют роторные буровые установки, а в качестве забойных двигателей используют турбобуры,  реже  электробуры или винтовые двигатели.

Основные методики наклонно-направленного бурения

Основной методикой такого бурения во всем мире является использование рельефа конкретной  местности, поскольку  идеальные равнинные рельефы встречаются далеко не всегда и не везде. Образцом обычно служат заранее построенные методами математического моделирования типовые профили. Важно отметить, что «типовой» способ применим только  на тех месторождениях, разработка которых уже ведется, и все особенности которых известны.

Суть этого способа заключается в том, что  кривизну местности не стараются исправить,  а начинают под неё подстраиваться. Основным недостатком такого метода является весьма заметное удорожание бурения. В проектном профиле обязательно необходимо отметить места с максимальным искривлением, поскольку без них готовый проект составлять нельзя. Проектированием занимаются специально подготовленные инженерные специалисты по наклонному бурению.

Вторым способом является корректировка изгиба скважины с помощью изменения компоновки буровой  установки.

Получило наибольшее распространение в случаях, когда изгибом шурфа управляют во время его непосредственного пробивания. Достоинство этого способа в том, что нет необходимости использовать какое-либо «особенное»  оборудование. основным недостатком является сильное ограничение ускоренных режимов бурения.

Наклонное бурение нефтяных скважин

Наклонно-направленные скважины

Также наклонно-направленное бурение производят с помощью искусственных отклонителей, которые могут быть в виде искривленных переводников, ниппелей-эксцентриков, клиньев и других отклоняющих приспособлений. Главный недостаток – отклонители подбираются индивидуально для каждой конкретной местности и условий бурения.

Кустовая методика

Кустовое пробуривание шурфов является важным способом наклонного бурения. Начало всех шурфов расположено в одной точке, а их конечные участки расходятся по обнаруженным продуктивным  пластам.

Несомненными достоинствами этой методики являются:

  • на участке заметно снижается объем монтажных работ;
  • сокращается число требуемых подъездных дорог;
  • значительно меньше требуется линий водо- и  электроснабжения;
  • минимизация вредных воздействий на окружающую среду;
  • высокая степень автоматизации при эксплуатации;
  • позволяет максимально использовать запасы каждого месторождения.

Впервые такой способ был использован в Советском Союзе, на территории Азербайджанской ССР (на острове Артем).

Главной сложностью этой методики является недопущение пересечения устьев скважин.  Другим недостатком является вынужденное консервирование  уже работающих шурфов при вторичном бурении, поскольку этого требует противопожарная безопасность. Но главным недостатком кустовых скважин  является высокая сложность их ремонта и обслуживания, а устранить прорывы в морских условиях – крайне затруднительно.

Так когда применяется кустовое наклонное  бурение?

Причины применения этого способа можно разделить на группы:

Полезная информация
1техногенные (бурение под зданиями и сооружениями)
2технологические  (в случаях высокой вероятности, что при стандартном способе  может быть нарушена работа уже имеющихся скважин)
3геологические (если залегание полезных ископаемых неравномерное, на разных горизонтах; в этих случаях наклонное бурение – единственный  вариант,  позволяющий в кратчайшие сроки наладить добычу при разумных капитальных вложениях)
4орографические (самые часто встречающиеся причины, при которых месторождения расположены под поверхностью озера,  моря или океана, а также на сильно пересеченной местности)
5климатические (в последнее время на Крайнем Севере наблюдается таяние многолетней мерзлоты,  вследствие чего применение других методов бурения  может вызвать  обрушение просвета шурфа)

Эксплуатация кустовых скважин дает максимальный эффект в часто затапливаемых и болотистых местностях.

Наклонное бурение нефтяных скважин

Буровая установка БУ2900/175

Объемно такие кусты напоминают  пирамиды (конусы),  размер которых  зависит от площадей и «размытости» конкретного месторождения. Количество шурфов определяют, исходя из имеющихся технических возможностей. Определение размеров куста крайне ответственный процесс, поскольку  от этого зависит площадь территории, которую необходимо  отчуждать. Важную роль при эксплуатации готовой кустовой  скважины играет то, как расположены устья отдельных шурфов.

Многозабойное  бурение

В настоящий момент многие старые месторождения истощены, и единственный надежный способ получить из их  полезные ископаемые – это применить современные  прогрессивные методы нефтедобычи. К таким методикам и относится многозабойный способ бурения. Суть его заключается в том, что на определенной глубине  из одного основного шурфа выводится сразу несколько дополнительных «отростков».

Это дает возможность значительно увеличить  площадь конкретной скважины в нефтеносном горизонте, что позволяет увеличить объемы добычи углеводородного сырья.

Помимо этого, такой способ позволяет сократить объем бурения в непродуктивных верхних горизонтах, что значительно снижает материальные и временные затраты.

Первую такую скважину в нашей стране пробурили еще во времена СССР, на территории Башкирии, в 1953-ем году. Однако сам шурф, который бы проходил  в самой  толще пласта, удалось пробурить не сразу, а только в конце 50-х. Такой «отросток» был проделан на территории нынешней Самарской области.

Сразу стало понятно, что суточные объемы сырья, добываемого с помощью скважин  такого типа, почти на 40 процентов больше, чем получаемые количества нефти из скважин стандартного (вертикального) типа. Именно в это время и началось развитие отечественного наклонно-направленного бурения. Обучение  этой специальности стало активно внедряться практически во всех  технических ВУЗ-ах страны.

Использование многозабойной методики позволяет значительно увеличить  общую протяженность скважины в продуктивном пласте, а также увеличить площадь зоны фильтрации и дренирования. Все это дает возможность не только увеличить  отдачу от скважины, но также значительно повысить уровень качества получаемого углеводородного сырья.

Многозабойные скважины бывают следующих видов:

  • наклонно-разветвленные;
  • горизонтально-разветвленные;
  • радиально-направленные.

Третий тип скважин наклонно-направленного бурения применяется в условиях  сложного рельефа местности и неравномерного расположения продуктивных  горизонтов. Этот метод дает возможность при минимально возможных затратах максимально повысить объемы добычи нефти.

Основные характеристики многозабойных скважин

Наклонно-разветвленные шурфы отходят от основного шахтного ствола в разных плоскостях под разными углами.

Скважины горизонтально-направленного  типа представляют собой  разновидность наклонно-разветвленных. Их основное и единственное различие заключается в том, что «отростки» от основного ствола идут строго горизонтально, то есть под углом 90 градусов к основному шурфу.

Наклонное бурение нефтяных скважин

Многозабойная скважина

Радиальные шурфы отходят от строго вертикального  основного ствола по в радиальном направлении (по окружности).

В настоящее время разветвленные типы скважин являются одним из самых  перспективных буровых направлений, поскольку их промышленное применение предоставляет широкие возможности для решения многих отраслевых задач, связанных с эффективным освоением подземных недр. К таким задачам относятся:

  • максимальная эффективность разработки нефтяных месторождений с различной глубиной залегания продуктивных горизонтов. Стандартное вертикальное бурение для таких разработок нецелесообразно с экономической точки зрения, поскольку объем предварительных капитальных вложений слишком велик;
  • наклонно-направленное бурение дает возможность значительно уменьшить число используемых скважин, а значит, заметно  уменьшаются затраты  на проведение работ и минимизируется негативное воздействие на экологию  окружающей среды;
  • такие  скважины позволяют наладить добычу нефти с высокой вязкостью с предельно больших глубин залегания пластов. .

Кроме того, такой способ бурения применяется при строительстве  геотермальных станций,  работающих на энергии горячих  подземных водных источников.

Рейтинг автора
3
Автор статьи
Владимир Хомутко
Написано статей
21
Как происходит наклонное бурение нефтяных скважин?
Оцените статью: 1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Наверх!