Технология строительства многоствольных скважин с помощью технологии Fishbone: всесторонний обзор



Данная статья предоставляет всесторонний обзор технологии строительства многоствольных скважин с использованием метода Fishbone в нефтегазовой отрасли. Метод Fishbone, или «рыбья кость», является инновационным подходом к проектированию и бурению скважин, позволяя оптимизировать добычу углеводородов из месторождений. В статье рассматриваются основные принципы и преимущества данной технологии, а также ее влияние на эффективность нефтегазовой деятельности.

Ключевые слова : нефтегазовая отрасль, многоствольные скважины, технология Fishbone, проектирование скважин, инновации в добыче углеводородов.

Цель : предоставление углубленного обзора технологии строительства многоствольных скважин с применением метода Fishbone в нефтегазовой отрасли. Рассматриваются основные принципы функционирования технологии, ее преимущества и влияние на эффективность добычи углеводородов.

Нефтегазовая промышленность постоянно стремится к инновациям, чтобы оптимизировать процессы добычи углеводородов. В этом контексте технология Fishbone, представляющая собой уникальный метод строительства многоствольных скважин, заслуживает внимания. Введение рассматривает актуальность проблемы, ставит вопросы, на которые будет дан ответ в ходе статьи, и обосновывает важность изучения данной темы для развития нефтегазовой отрасли [1].

Изложение основного материала

Принципы технологии Fishbone

«Рыбья кость» (фишбон, fishbone) — технология строительства многоствольной (или многозабойной) скважины с особой траекторией, при которой от одного горизонтального ствола в разные стороны отходят многочисленные ответвления». [2].

Fishbone технология в нефтегазовой отрасли основана на принципе создания многоствольных скважин с использованием направленных трасс. Основной идеей является то, что одна основная скважина может иметь несколько ответвлений, напоминающих структуру рыбьей кости. Эти ответвления направляются в различные пласты, что позволяет эффективнее добывать углеводороды из различных геологических образований [3].

– впервые была использована британской нефтегазовой компанией Shell в западной пустыне Египта;

– разработана норвежской Fishbones, занимающейся технологиями интенсификации добычи нефти и газа.

Технология Fishbone также включает в себя применение передовых методов бурения и оборудования для создания направленных отверстий в земле. Это позволяет инженерам точно контролировать направление и глубину каждого ответвления, оптимизируя процесс добычи и увеличивая общую производительность месторождения [4].

Преимущества Fishbone технологии

Fishbone технология предоставляет ряд значительных преимуществ для нефтегазовой отрасли:

– способствует увеличению общей добычи углеводородов благодаря возможности достижения нескольких пластов из одной основной скважины. Это снижает общее количество необходимых скважин, что ведет к оптимизации затрат [5].

– существенно расширяет область охвата содержащих нефть участков пласта в сравнении с традиционной горизонтальной скважиной;

– требует меньшего объема буровых работ, чем формирование отдельной скважины для каждого горизонтального ответвления;

– гарантирует точность методов цементирования и перфорации;

– улучшает производительность перфорированных хвостовиков при эксплуатации скважин с открытым забоем;

– способствует росту продуктивности гидроразрыва пласта;

– при увеличении стоимости бурения на 130 %, технология Fishbone увеличивает добычу на 393 % [6].

Дополнительным преимуществом является снижение экологического воздействия. Уменьшенное количество буровых вышек и скважин сокращает негативное воздействие на окружающую среду и минимизирует потенциальные риски для безопасности. Кроме того, Fishbone-технология способствует уменьшению водопотребления и энергозатрат при добыче углеводородов [7].

«Несмотря на то, что бурение многозабойной скважины обходится более экономично, чем создание нескольких горизонтальных скважин, сам процесс прокладки ствола по пласту представляет собой значительную сложность и невозможен без применения геомеханической модели». [8].

Рис. 1. Fishbone [9]

Влияние на добычу углеводородов

Fishbone технология имеет существенное влияние на общую добычу углеводородов. Путем эффективного использования многоствольных скважин инженеры могут добывать нефть и газ из различных геологических слоев, что увеличивает общую производительность месторождения. Сравнение с традиционными методами бурения показывает, что Fishbone технология может значительно превосходить их в эффективности и результативности добычи [10].

Этот подход также способствует снижению времени эксплуатации и обслуживания скважин, что важно для обеспечения непрерывности производства углеводородов. В итоге, Fishbone технология не только повышает общую эффективность добычи, но и снижает общие операционные расходы [11].

Скважины Фишбон полезны в следующих ситуациях:

– Для неоднородных нефтяных пластов с наличием газо- или водонасыщенных слоев, не позволяющих проводить интенсификацию притока посредством гидроразрыва (ГРП); [12].

– В случае низких фильтрационных и емкостных свойств пласта.

В этих обстоятельствах, благодаря применению многоствольных скважин, можно улучшить эффективность добычи и достичь высокой продуктивности скважин [13].

Существует 2 типа технологических операций с Fishbone:

1. Струйная очистка — предназначен для использования в карбонатах, метанеугольных пластов и нефтяных песках. Доказано, что струйные решения Fishbone многократно повышают индекс производительности [14].

Операции по закачке струи Fishbone просты — спуск колонн в обычном режиме.

На глубине будет развернуто необходимое для вашей скважины количество аппаратов Fishbone, расположенных через равные интервалы [15].

За счет разницы давления в колонне труб малого диаметра (иглы) будут одновременно выходить струи для проникновения в пласт. Жидкость под высоким давлением вымывает пласт перед иглами за счет сочетания эрозии и кислотного химического растворения [16].

При полном выдвижении достижимая глубина проникновения обычно составляет 12 м/40 футов, что позволяет добиться ощутимого эффекта стимуляции и немедленных результатов. Количество задействованных боковых стволов полностью соответствует потребностям вашей скважины: на один забой задействуется 4 боковых ствола [17].

Струйная установка Fishbone может использоваться с кислотой для струйной обработки карбонатов или нереактивными жидкостями для других пластов [18].

2. Fishbone-бурение — в консолидированных пластах, таких как песчаники и подстилающие породы, решения Fishbone Drilling обеспечили положительную производительность даже по сравнению с гидроразрывом пласта [19].

Операции по бурению Fishbone просты и быстры — они выполняются всего за несколько часов [20].

Спуск колонн в обычном режиме. Сколько бы ни потребовалось бурильных подсистем Fishbone для вашей скважины, они будут размещены на равных интервалах и активируются на заданной глубине. Боковые стволы малого диаметра, оснащенные турбинами, приводимыми в движение циркуляцией жидкости, и буровые долота, которые будут бурить одновременно для проникновения в пласт [21].

При полном выдвижении достижимая глубина проникновения обычно составляет 10,8 м/35 футов, что позволяет добиться ощутимого эффекта стимуляции и немедленных результатов. Количество задействованных боковых стволов полностью соответствует потребностям вашей скважины: с каждой буровой подстанции Fishbone бурится 3 боковых ствола [22].

Будущее технологии Fishbone в бурении обещает быть перспективным и инновационным. На основе текущих тенденций и применения технологии, можно выделить несколько направлений развития: [23].

1. Эффективность и Экологичность: развитие Fishbone в сторону ещё большей эффективности и снижения негативного воздействия на окружающую среду. Внедрение более эффективных и устойчивых к ресурсам методов бурения и стимуляции.
2. Расширение Области Применения: переход от использования Fishbone в песчаниках, карбонатных и угольных формациях к более широкому спектру геологических условий. Это может включать в себя адаптацию технологии для работы в различных типах горных пород и подразумевать её применение в различных регионах мира.
3. Интеграция с Другими Технологиями: более тесная интеграция Fishbone с другими передовыми технологиями в области бурения, например, с сенсорами для мониторинга и управления процессом, а также с автоматизированными системами.
4. Развитие Новых Технологий Завершения Скважин: повышение совместимости Fishbone с новыми технологиями завершения скважин, что может включать в себя более сложные экранные системы, расширяемые уплотнители, и другие инновации.
5. Улучшение Производительности и Экономичности: более глубокое исследование и разработка Fishbone с целью увеличения производительности скважин и снижения затрат на добычу энергоносителей.

Для оценки эффективности оптимизации производительности многоствольных скважин используются следующие параметры: [24–25].

– протяженность основного ствола,

– протяженность бокового ствола,

– дистанция между боковыми стволами,

– число боковых стволов,

– угол между боковыми стволами и главным стволом.

Заключение

Обзор Fishbone технологии в нефтегазовой отрасли подчеркивает ее значительный потенциал для оптимизации процессов добычи углеводородов. Применение многоствольных скважин с использованием направленных трасс не только увеличивает эффективность и производительность, но также содействует снижению негативного воздействия на окружающую среду.

Однако, несмотря на многообещающие результаты, необходимо провести дополнительные исследования и тестирования, чтобы более точно оценить применимость Fishbone-технологии в различных геологических условиях и на различных месторождениях. Поддержка инноваций в нефтегазовой отрасли остается ключевым элементом для обеспечения устойчивого развития этого стратегически важного сектора экономики.

Литература:

1. Никулина Ю. В. Технология бурения скважин Fishbone / Никулина Ю. В., [Текст] // Материалы Международной научно-практической конференции молодых исследователей имени Д. И. Менделеева. Д. И. Менделеева. — Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2020. — С. 308–309.
2. Аль-Шейх Джадир М. Р. Бурение наклонно-направленных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин / Аль-Шейх Джадир М. Р. [Текст] // Актуальные вопросы рационального использования природных ресурсов. — Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский горный университет, 2021. — С. 51–52.
3. Магомадов И. А. Экономическая и техническая оптимизация разработки предельно истощенных водохранилищ по технологии многоствольных скважин типа «фишбоун» / Магомадов И. А. [Текст] // Актуальные проблемы недропользования. — СПб: Санкт-Петербургский горный университет, 2022. — С. 46–48.
4. Гизатуллин Р. Р., Двойников М. В., Романова Н. А., Никитин В. В. Бурение в газовых гидратах: Управление рисками появления газа / Энергия, № 16, Т 5, 2023. С 1–13.
5. Александров В. М. Новые подходы к разработке ТРИЗ / Александров В. М. [Текст] // Современные технологии нефтегазовой геофизики. — Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2022. — С. 39–49.
6. Базитов М. В., Головко И. С., Коносов Д. А., Мингазов А. Н., Нигматуллин Р. Р., Локоть А. В., Малясов В. Ю.. Бурение первой скважины-фишбоуна на Ванкорском месторождении / Базитов М. В., Головко И. С., Коносов Д. А., Мингазов А. Н., Нигматуллин Р. Р., Локоть А. В., Малясов В. Ю. [Текст] // Society Of Petroleum Engineers — Spe Russian Petroleum Technology Conference — Moscow: М.: Spe, 2015.
7. Абалтусов Н., Суханов А., Зарипов Е., Орлов Д., Еникеев Р., Пицюра Е. Использование Геонавигации Для Достижения Целей Бурения Многоствольных Скважин «Фишбон» На Русском Месторождении / Абалтусов Н., Суханов А., Зарипов Е., Орлов Д., Еникеев Р., Пицюра Е. [Текст] // Общество Инженеров-Нефтяников — Международная Нефтяная Выставка И Конференция В Абу-Даби. — Абу-Даби: 2019.
8. Ахметов М., Максимов М., Лымарев М., Малышев Ю., Васильев Р., Глушенко Н., Рахмангулов Ф., Фролов Д. Бурение скважины увеличенной протяженности с восемью боковыми стволами «фишбоун»: Восточно-Мессояхское месторождение / Ахметов М., Максимов М., Лымарев М., Малышев Ю., Васильев Р., Глушенко Н., Рахмангулов Ф., Фролов Д. [Текст] // Общество инженеров-нефтяников — Российская нефтегазовая технологическая конференция. — Москва: Общество инженеров-нефтяников (ОИН), 2019.
9. Садыков Р. Р. Срезка в открытом стволе с РУС Powerdrive X6 при бурении многозабойной горизонтально-разветвленной скважины / Садыков Р. Р. [Текст] // Современные проблемы нефтегазового оборудования. — Уфа: Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2019. — С. 128–133.
10. Думакова А. К., Трандин И. И., Поливанов С. А. Опыт бурения многозабойной скважины по технологии Fishbone в АО «Оренбургнефть» / Думакова А. К., Трандин И. И., Поливанов С. А. [Текст] // Недропользование XXI век. — Самара: Ассоциация организаций в области недропользования «Национальная ассоциация по экспертизе недр», 2020. — С. 41–45.
11. Ахмедов Н. Р., Одаев В. Ж. Технология «Fishbone» для бурения горизонтальных скважин / Ахмедов Н. Р., Одаев В. Ж. [Текст] // Энергия молодежи для нефтегазовой отрасли. — Альметьевск: Альметьевский государственный нефтяной институт, 2017. — С. 240–243.
12. Сиротин Д. Н., Цыкалюк К. А., Рамозанов А. Г. Развитие технологии бурения многозабойных скважин. От традиционных технологий бурения МЗС до многозабойных скважин с комбинированной колонной / Сиротин Д. Н., Цыкалюк К. А., Рамозанов А. Г. [Текст] // Нефть. Газ. Новации. — Москва: Портал Инноваций, 2019. — С. 16–21.
13. Топал А. Ю., Фирсов В. В., Леконцев М. А., Зорин А. М., Зарипов Р. Р. Опыт бурения многозабойных скважин по технологии Fishbone в ПАО «Удмуртнефть» имени В. И. Кудинова [Текст] / Топал А. Ю., Фирсов В. В., Леконцев М. А., Зорин А. М., Зарипов Р. Р. // Нефтяное Хозяйство. — 2023. — № 11. — С. 86–90.
14. Фомичев В. Е., Галиев Р. Р. Алимов Р. М. Строительство первой многозабойной скважины по технологии Fishbone на месторождении АО «Оренбургнефть». От планирования к реализации [Текст] / Фомичев В. Е., Галиев Р. Р. Алимов Р. М. // Нефть. Газ. Новации. — 2021. — № 2 (243). — С. 59–65.
15. Воронин А. Е., Гильманов Ю. Х., Еремеев Д. М., Дубровин А. И., Абалтусов Н. В., Перунов А. Е. Анализ применения роторной управляемой системы при проведении зарезок в открытом стволе в многозабойных скважинах Fishbone на Восточно-Мессояхском месторождении [Текст] / Воронин А. Е., Гильманов Ю. Х., Еремеев Д. М., Дубровин А. И., Абалтусов Н. В., Перунов А. Е. // Нефть. Газ. Новации. — 2018. — № 3. — С. 73–78.
16. Меркулова В. А., Киселев В. И., Сорокин В. В. Особенности конструктивных решений при разработке новых нефтекондексатных месторождений северных районов России / Меркулова В. А., Киселев В. И., Сорокин В. В. [Текст] // Бурение скважин в осложненных условиях. — Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский Горный Университет, 2018. — С. 72–73.
17. Минева О. К., Минев В. С. Преимущества Технологии Строительства Многоствольных Высокотехнологичных Скважин Типа «Рыбья Кость» [Текст] / Минева О. К., Минев В. С. // Геология, География И Глобальная Энергия. — 2017. — № 2 (65). — С. 77–83.
18. Воронин А., Гильманов Ю., Еремеев Д., Дубровин А., Абалтусов Н., Перунов А. Анализ роторных управляемых систем для зарезки боковых стволов в многоствольных скважинах открытого ствола на Восточно-Мессояхском месторождении / Воронин А., Гильманов Ю., Еремеев Д., Дубровин А., Абалтусов Н., Перунов А. [Текст] // Общество инженеров-нефтяников — Российская нефтегазовая технологическая конференция. — Москва: Общество инженеров-нефтяников, 2017.
19. Орлов Д., Еникеев Р., Назипов Д., Кочнева С., Дунаев В., Хабибуллин Р., Махамбетов А., Ширшов А. Применение скважин для бурения фишбоун-скважин на Русском месторождении / Орлов Д., Еникеев Р., Назипов Д., Кочнева С., Дунаев В., Хабибуллин Р., Махамбетов А., Ширшов А. [Текст] // Society Of Petroleum Engineers — Spe Russian Petroleum Technology Conference. — Москва: Society Of Petroleum Engineers (Spe), 2017.
20. Юдин Д. В. Опыт применения технологии заканчивания горизонтальной скважины по типу Fishbone [Текст] / Юдин Д. В. // Обществознание и социальная психология. — 2022. — № 9–2 (39). — С. 341–348.
21. Коршунов Е. С. Конструкции скважин по технологии Fishbone [Текст] / Коршунов Е. С. // Международный студенческий научный вестник. — 2020. — № 3. — С. 26.
22. Павлов А. С., Карпов Д. О. Оценка эффективности применения технологии фишбоун для высокорасчлененных коллекторов [Текст] / Павлов А. С., Карпов Д. О. // Вестник Науки. — 2022. — № 9 (54). — С. 76–81.
23. Двойников М. В., Нуцкова М. В., Блинов П. А. Разработки кафедры бурения скважин Санкт-Петербургского горного университета в области буровых растворов / International Journal Of Engineering, Transactions A: Basics, No. 4, V 33, 2020. Pp. 702–711.
24. Томский К. О., Иванова М. С., Ощепков Н. С., Соколов Н. Г. Определение оптимального расположения многозабойной скважины Fishbone с учетом особенностей Среднеботуобинского НГКМ при помощи гидродинамического моделирования [Текст] / Томский К. О., Иванова М. С., Ощепков Н. С., Соколов Н. Г. // Математические Заметки Свфу. — 2022. — № 4. — С. 95–112.
25. Сутурин А. С., Янышев А. Г., Султанов Р. Б., Гринченко В. А. Применение многоствольных скважин в ООО «Таас-Юрях Нефтегазодобыча». Перспективы для месторождений Восточной Сибири / Сутурин А. С., Янышев А. Г., Султанов Р. Б., Гринченко В. А. [Текст] // 5-я Международная конференция Геобайкал 2018. — Иркутск: Геобайкал, 2018.