Для повышения эффективности дальнейшей разработки нефтяных месторождений необходимо комплексное внедрение передовых технологий, ориентированных на освоение трудноизвлекаемых запасов. Одним из ключевых компонентов такого подхода является активное использование горизонтальных и разветвлённо-горизонтальных скважин, что требует модернизации буровых служб, совершенствования методов капитального ремонта, а также внедрения современных технологий интенсификации добычи. Важным аспектом в этом процессе является налоговое стимулирование, направленное на создание благоприятных условий для разработки трудноизвлекаемых запасов.
Применение горизонтального и многозабойного бурения, а также использование горизонтальных стволов в старых скважинах, получивших на Западе общее название «горизонтальные технологии», за последние десятилетия стало одним из наиболее значительных достижений в нефтегазовой отрасли. Эти технологии позволяют существенно увеличить зону дренирования, повысить нефтеотдачу и обеспечить рентабельность добычи в сложных геологических условиях.
Ключевые слова : горизонтальное бурение, отклоняющие устройства, гидравлический расширитель, профильные перекрыватели, боковой ствол.
Горизонтальное бурение основано на применении двух основных методов: роторного и бурения с использованием забойного двигателя, что позволяет контролировать направление скважины с помощью специальных отклоняющих устройств. В настоящее время роторный метод практически не применяется для наклонно-направленных и горизонтальных скважин, однако его элементы, такие как клиновидные отклонители, широко использовались для вырезания окон в обсадных колоннах при бурении боковых стволов [1].
Компоновка низа бурильной колонны (КНБК) включает в себя двигатель прямого вытеснения с корпусом переменной кривизны, который имеет ряд преимуществ перед КНБК с фиксированным отклонением. В случаях, когда стандартное усиление кривизны оказывается недостаточным, угол можно корректировать непосредственно на буровой площадке путем регулировки инструмента. Это позволяет избежать необходимости замены забойных двигателей и использования дополнительных элементов с различными степенями кривизны.
Отклоняющие компоновки классифицируются в зависимости от их назначения. Они делятся на устройства, позволяющие управлять как зенитным углом, так и азимутом ствола, а также на те, что регулируют только зенитный угол. В первую категорию входят ориентируемые отклоняющие системы (ОТС, ОТШ, ШО), а также компоновки с турбобуром, объемным двигателем с кривым переводником или эксцентрическим ниппелем. Вторая группа представлена неориентируемыми (стабилизирующими) компоновками, включающими элементы с центраторами или стабилизаторами.
Практический опыт показал, что бицентричные долота не обеспечивают достаточной устойчивости ствола скважины и управляемости при варьирующихся параметрах кривизны. Оптимальным решением в таких условиях является применение гидравлических расширителей, способных корректировать профиль скважины. В частности, модель Rhino Model XS Reamer представляет собой концентрический гидравлический расширитель, способный увеличивать диаметр ствола до 25 %. Этот инструмент позволяет не только эффективно расширять канал скважины, но и улучшать контроль эквивалентной плотности, что делает его идеальным для использования в составе управляемых роторных буровых систем (рис. 1).
Рис. 1. Гидравлический расширитель Rhino XS
Расширенные режущие элементы Rhino XS (ISB и ICB) разработаны с учётом ожидаемых горно-геологических условий бурения. В зависимости от характеристик породы, таких как наличие солей, сланцев или песчаников на пути ствола, подбираются соответствующие конфигурации вооружения. При необходимости блоки резцов могут быть заменены в ремонтной мастерской, что обеспечивает их адаптацию к конкретным условиям эксплуатации.
Максимальная эффективность достигается при комбинированном использовании расширителей Rhino с долотами Smith Bits. Такой подход предполагает применение агрегатного моделирования всех элементов КНБК в специализированной программе I-DRILL, которая учитывает широкий спектр переменных (рис. 2). Интегрированный подход к проектированию КНБК позволяет снизить уровень вибраций, повысить качество профиля ствола и увеличить скорость проходки, обеспечивая оптимальные условия для дальнейшей эксплуатации скважины.
Рис. 2. Моделирование в системе I–DRILL (и/или IDEAS)
Для применения в горизонтальных скважинах (ГС) особое значение имеет доступность расширителей Rhino XS в широком диапазоне размеров, начиная от инструментов, предназначенных для расширения небольших скважин диаметром до 95 мм.
При анализе сервисных компаний, предоставляющих поддержку телеметрии, была выявлена эффективная система телеметрии от Drilling Consulting. Среди изученных месторождений наиболее технологически продвинутой оказалась система бокового ствола в материнской колонне диаметром 168/178 мм, используемая на Самотлорском месторождении. В качестве альтернативы можно рассмотреть конструкции с потайной колонной диаметром 102 мм и хвостовиком 60 мм или же вариант с открытым стволом.
При бурении второго горизонтального ствола (БГС) на месторождениях Западной Сибири часто возникают осложнения, связанные с нестабильностью стенок скважины, что повышает риск аварий и, соответственно, затрат на их предупреждение и устранение. В частности, на Ватьеганском месторождении проблема связана с нестабильными глинистыми породами савуйской толщи. Применение высокоингибированных буровых растворов повышенной плотности, стабилизационных насадок и растворов на углеводородной основе (РУО) не гарантирует полного исключения аварийных ситуаций [2].
При использовании одноколонной схемы бокового ствола применение утяжелённых демпфирующих буровых растворов с кольматантами в неустойчивых интервалах, а затем вскрытие продуктивного пласта может привести к значительному снижению его проницаемости.
Для решения этой проблемы используются профильные перекрыватели, позволяющие изолировать нестабильные породы, предотвращая выходы на поверхность, обрушения, вздутия и другие осложнения. Суть метода заключается в расширении интервала слабоустойчивых пород, установке профильной трубы и её закреплении по стенке скважины. Это способствует стабилизации ствола, изоляции зон аномального давления и катастрофических поглощений, а также позволяет продолжить бурение с вскрытым продуктивным пластом на лёгком буровом растворе. При этом сохраняется оптимальный диаметр ствола без его сужения в интервале установки оборудования для крепления скважин (ОЛКС) [3].
Результаты экспериментальных работ подтвердили успешность применения профильных перекрывателей для изоляции нестабильных интервалов и бурения боковых стволов. Дополнительные операции, связанные с установкой переборок, потребовали 13 и 16 дней соответственно, а общее время строительства обхода составило 39 и 40 дней, без учёта монтажа буровой вышки, каротажа цемента и нормализации хвостовика. Для сравнения, при создании боковых стволов по базовой технологии, использованной в 2019 году на Ватьеганском месторождении без применения профильных перекрывателей, сроки выполнения работ варьировались от 22 до 33 дней.
Процесс установки перекрывателя в рамках опытно-промышленных работ имел свои особенности в каждой скважине, но включал несколько ключевых этапов. После прохождения нестабильных пород разрабатывалась схема продления интервала установки ОЛКС, после чего проводилась установка перекрывателя, что занимало три дня. Затем, после расширения интервала буровым долотом, закладывались кольматирующе-ингибирующие пачки, производился замер и проводка скважины, на что уходили ещё сутки. Если не наблюдалось сужения ствола, выполнялось шаблонирование и прокачка очищающего и ингибирующе-смазывающего раствора в зоне установки ОЛКС, что занимало дополнительно два дня [4].
Анализ эффективности данной технологии показал, что применение профильных перекрывателей и потайной колонны в строительстве боковых стволов экономически оправдано по сравнению с традиционной конструкцией, использующей хвостовик диаметром 102 мм. Однако при сравнении с методами, основанными на использовании специализированных буровых растворов для стабилизации ствола, экспериментальная технология оказалась менее выгодной, поскольку потребовала дополнительных затрат, связанных с технологическими особенностями установки ОЛКС. Тем не менее, техническая реализуемость метода была полностью подтверждена. Применение профильных перекрывателей обеспечило надежную изоляцию нестабильных пород, что позволило вести бурение горизонтального участка на облегчённом буровом растворе и снизить воздействие на продуктивный пласт, повышая эффективность разработки месторождений.
Литература:
- Гилязов Р. М. Бурение нефтяных скважин с боковыми стволами. — М.: ООО Недра–Бизнесцентр, 2002. — 255 с.
- Токарева Т. В. Опыт и эффективность бурения, эксплуатации боковых стволов на завершающей стадии разработки нефтяных месторождений //Нефтегазовое дело. — 2011. — №. 2. — С. 457–458.
- Будников В. Ф. Основы технологии горизонтальных скважин / Е. Ф. Проселков, Ю. М. Проселков. — 2008. — 424с.
- Сучков Б. М. Горизонтальные скважины — М.:Ижевск — 2006. — 423 с.
