Снижение объемов добычи нефти требует внедрения эффективных методов разработки месторождений. Одним из перспективных направлений является использование горизонтального и многоствольного бурения. В статье рассмотрены технологии TAML, Fishbones и RadTech, их особенности, преимущества и ограничения.
Ключевые слова: многоствольное бурение, горизонтальные скважины, TAML, Fishbones, RadTech, радиальное бурение, карбонатные коллекторы, интенсификация добычи.
Снижение темпов добычи нефти в стране требует активного внедрения и совершенствования методов, позволяющих повысить эффективность разработки месторождений при минимизации затрат. Одним из перспективных решений является использование горизонтального и многоствольного бурения [1].
Методика бурения многоствольных скважин была разработана еще в советское время и успешно применена на практике. Она полагал, что при разведанных нефтеносных зонах эффективнее увеличивать количество боковых стволов в рамках одной скважины, чем бурить большое число отдельных скважин с поверхности, надеясь попасть в нефтеносные участки. Практика подтвердила справедливость такого подхода: несмотря на то, что затраты на бурение первых многоствольных скважин оказались выше классических примерно в 1,5 раза, их производительность превысила показатели традиционных скважин почти в 20 раз.
В 1998 году ведущие мировые нефтяные компании утвердили универсальную классификацию многоствольных скважин — TAML (Technology Advancement for Multi-Laterals), систематизировав их по функциональности и сложности конструкции. Согласно этой системе скважины подразделяются на шесть групп. К первой и второй группам относятся скважины с одним или несколькими ответвлениями, пробуренными в пределах одного продуктивного пласта. Третья и последующие группы включают конструкции с несколькими боковыми стволами, предназначенными для вскрытия различных продуктивных горизонтов либо точек сетки в пределах одного горизонта (рис. 1).
Для сокращения затрат на разработку месторождений рационально использовать технологию многоствольного бурения вместо строительства дополнительных скважин. Этот подход позволяет эффективно вскрывать нефтеносные пласты за счет применения современных методов зарезки боковых стволов и вторичного вскрытия [2].
В процессе реализации данной технологии проводится анализ геологических, технических и технологических данных, на основе которых рассчитывается профиль скважины и определяется участок забуривания бокового ствола.
Рис. 1. Классификация TAML
В зависимости от условий выбирается один из доступных методов: применение клин-отклонителя в интервале вырезанного участка обсадной колонны, использование забойных двигателей-отклонителей или бурение через щелевидное «окно» с установкой клинового отклонителя. Оптимальный вариант определяется с учетом назначения скважины, технического состояния основного ствола, доступности оборудования и ожидаемых результатов.
Благодаря накопленному опыту и отработанным технологиям многоствольное бурение стало распространенной практикой. Подобраны оптимальные режимы бурения, конструкции нижней части бурильной колонны и составы буровых растворов. Средний срок строительства таких скважин составляет около 50 суток. Современные методы позволяют значительно повысить эффективность разработки месторождений и обеспечивают стабильные показатели добычи [3].
Технология « Fishbones » применялась в открытых стволах на карбонатных коллекторах и позволяла создавать каналы малой протяженности без нарушения пределов загрязненных зон. Данная методика добычи предусматривает обязательное оснащение хвостовика по всей длине открытого ствола, расположенного в разрабатываемом месторождении. Конструкция включает определенное количество тонких титаноcплавных трубок диаметром не более 0,7 см, скрученных внутри корпуса насосно-компрессорных труб (НКТ), что обеспечивает их компактное размещение (рис. 2).
При запуске циркуляции соляного раствора с концентрацией 14 % и создании перепадов давления в гидромониторных насадках диаметром 0,13 см хвостовики выдвигаются через заранее подготовленные отверстия в корпусе. В случае подачи кислотного раствора под высоким давлением происходит гидромониторное размывание породы, что позволяет трубкам углубляться в пласт на расстояние до 12 метров, обеспечивая эффективное вскрытие продуктивных горизонтов.
Рис. 2. Секция «Fishbones»
Успешные стендовые испытания технологии «Fishbones» в карбонатных породах при различных значениях проницаемости, пористости и прочности на сжатие подтвердили ее эффективность и обеспечили внедрение в практику. Однако метод имеет ряд ограничений, которые необходимо учитывать при его применении.
Одним из ключевых требований является соблюдение минимального радиального зазора между стенкой скважины и инструментом не менее 7 мм. Это необходимо для беспрепятственного выхода титановых трубок из корпуса перфоратора и их последующего внедрения в породу. Однако в карбонатных скважинах этот параметр не всегда удается выдержать из-за недостаточного качества калибровки открытых стволов.
Несоблюдение требуемого радиального зазора увеличивает вероятность того, что трубки не смогут проникнуть в породу. В таких случаях они обвивают корпус и насосно-компрессорные трубы, что приводит к их нежелательному опусканию вглубь скважины.
Оценочная стоимость работ с применением технологии «Fishbones» составляет около 5 миллионов рублей за 1 метр при условии единовременной интенсификации.
Технология «RadTech», разработанная американской компанией, получила широкое распространение в западных странах и на Ближнем Востоке. В России этот метод впервые применили в начале XXI века, первопроходцем стала компания «Татнефть», а позднее технологию внедрила и «ЛУКОЙЛ».
Радиальное бурение находит применение в различных задачах, включая глубокую разработку карбонатных пластов, освоение перспективных зон с крупными каналами, не скрепленными цементными слоями, вскрытие скважин с заколонными протоками, закрытых тампонами, а также работу с нагнетательными скважинами, содержащими терригенные породы, засоренные сточными водами. Опыт показывает, что наибольшую эффективность этот метод демонстрирует именно в карбонатных коллекторах [4].
При использовании технологии в терригенных породах возможны осложнения, связанные с разбуханием глин, что приводит к закупорке каналов малого диаметра (25–30 мм). Решением этой проблемы может стать применение буровых растворов, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ), предотвращающих набухание глинистых частиц, либо использование дизельного топлива.
Основной принцип работы «RadTech» основан на гидроэрозионном разрушении пород. В скважину опускается отклоняющий башмак, закрепленный на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), который содержит специальный канал для подачи фрезы с гидромониторной насадкой. После активации системы фреза выполняет прорезку отверстий в колонне, а затем вводится компоновка, предназначенная для вскрытия пластов с использованием струйной насадки и высоконапорного рукава, защищенного специальным материалом.
На рисунке 3 представлена схема процесса радиального бурения. Специальная смесь подается насосом к гидравлическому наконечнику, который создает мощные струи, разрушающие породу и обеспечивающие продвижение устройства вглубь скважины.
Рис. 3. Схема радиального бурения
Диаметр отверстий при радиальном бурении обычно составляет от 2 до 5 см, что определяется скоростью разработки пластов. Глубину углубления можно оценить по натяжению в устье скважин малой глубины или по массе трубы при использовании инжекторных установок.
Процесс бурения канала длиной до 100 метров занимает около 30 минут. Количество радиальных стволов, выходящих из основной скважины, варьируется от нескольких единиц до нескольких десятков, что значительно расширяет возможности вскрытия продуктивных горизонтов.
Ключевыми отличиями «RadTech» от традиционного бурения боковых стволов являются использование колтюбинговой установки с трубкой диаметром около 30 мм, ограничение длины горизонтального ствола 100 метрами, а также отсутствие жесткого ограничения на количество боковых стволов. Однако следует учитывать, что в одной плоскости их число не должно превышать четырех. Кроме того, технология не предусматривает бурение длинных горизонтальных боковых стволов.
Несмотря на высокую эффективность, существенными недостатками «RadTech» являются высокая стоимость (около 10 миллионов рублей за один канал) и невозможность прогнозирования траектории бурения, что может привести к аварийным ситуациям и усложнить управление процессом.
Литература:
- Калинин А. Г. Профили направленных скважин и компоновки низа бурильных колонн. — М.: Недра, 1995. — 305 с.
- Калинин А. Г. Бурение наклонных и горизонтальных скважин. — М.: Недра, 1997. — 648 с.
- СТП 09100.17015.034–2012. Технология бурения боковых стволов. — Гомель, 2012. — 41 с.
- СТП 09100.17015.026–2011. Технология и техника управления искривлением при бурении скважин и боковых стволов. — Гомель, 2011. — 60 с.
