Горизонтальные скважины эффективно использовались в следующих случаях:

• 1. В трещиноватых коллекторах горизонтальные скважины использовались для того, чтобы пересечь трещины с целью эффективного дренирования коллектора (примеры: Bakken formation, Северная Дакота, США; Austin Chalk, Штат Техас, США и Devonian Shale, Западная Вирджиния, США).
• 2. В коллекторах с опасностью водных и газовых прорывов горизонтальные скважины использовались, чтобы минимизировать проблемы обводнения и повышать нефтедобычу (например: месторождение Rospo Маге, морское бурение, Италия; месторождение Helder, морское бурение, Нидерланды; месторождение Bima, Индонезия; Prudhoe Bay, Штат Аляска, США и Empire Abo Unit, Новая Мексика, США).
• 3. При добыче газа горизонтальные скважины могут использоваться как в коллекторах с низкой проницаемостью, так и в коллекторах с высокой проницаемостью. В низко-проницаемых коллекторах горизонтальные скважины могут улучшить дренажную зону и сократить число скважин, которые требуются для дренирования коллектора. В коллекторах с высокопроницаемым коллектором, где скорости газа в прискважинной зоне высоки в вертикальных скважинах, горизонтальные скважины могут использоваться для того, чтобы снизить скорости газа в прискважинной зоне. Таким образом, горизонтальные скважины могут использоваться для уменьшения турбулентности в прискважинной зоне и увеличения производительности скважины в коллекторах с высокой проницаемостью. Недавнее применение технологии горизонтального бурения на газовом месторождении Zuidwal в Нидерландах подтверждает эффективность горизонтальных скважин в снижении турбулентности в прискважинной зоне.
• 4. Горизонтальные скважины использовались для увеличения нефтеотдачи пласта, особенно с применением термических методов воздействия на пласт. Длинная горизонтальная скважина обеспечивает большую область контакта с коллектором и поэтому повышает приемистость нагнетательной скважины. Это особенно выгодно в тех случаях увеличения нефтеотдачи, когда приемистость является проблемой. Горизонтальные скважины также использовались как эксплуатационные.

Надлежащая ориентация горизонтальных скважин, особенно в трещиноватых коллекторах, может также повысить эффективность вытеснения при интенсификации нефтеотдачи пласта. С недавних пор горизонтальные скважины используются в обводненных районах для закачки полимеров и других агентов для повышения эффективности вытеснения нефти.

Другие случаи применения горизонтальных скважин связаны, главным образом, с преодолением финансовых проблем, обусловленных бурением. На морских месторождениях, на отдаленных месторождениях в чувствительных к загрязнениям областях, где стоимость проекта может быть снижена только путем сокращения до минимума числа скважин, которые требуются для дренирования данного коллектора, горизонтальные скважины очень предпочтительны. В этих случаях горизонтальные скважины обеспечивают уникальные преимущества. Например, при бурении морских скважин затраты на содержание платформы пропорциональны количеству скважин, которые можно пробурить с этой платформы. Протяженные горизонтальные скважины могут использоваться не только для того, чтобы сократить число скважин, требуемых для дренирования данного объема коллектора, но они могут также увеличить объем коллектора, который может быть дренирован с Одной платформы, и значительно сократить проектные затраты. Аналогично в чувствительных к загрязнению областях и на месторождениях, находящихся под городами, горизонтальные (скважины могут использоваться для дренирования большого объема коллектора с минимальным поверхностным ущербом с позиций экологии).

Таблица 1.1 Пробуренные горизонтальные скважины

	Компания *	Месторождение	Кол-во скважин
		ЯРЕГА, СССР
	LEO RANNEY, et al.	McCONNESVILLE, OHIO
	FRANKLIN HENRY FIELD, VENAGO COUNTY, PENNSYLVANIA
	ROUND MOUNTAIN FIELD, KERN COUNTY, CALIFORNIA
	NEW TECH OIL, MALTA, OHIO
	MIDWAY SUNSET, SAN JOAQUIN VALLEY, CALIFORNIA
	VENEZUELAN OIL CONCESSIONS,LTD	LA PAS FIELD, WESTERN VENEZUELA.
	LONG BEACH OIL DEVELOPMENT CO	LOS ANGELES BASIN AREA (WILMINGTON FIELD)
	MAPKOBO, ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ, СССР
		COLD LAKE, ALBERTA
		TISDALE, WYOMING
		FORT McMURRY, ALBERTA
		NORMAL WELLS UNDER McKENZIE RIVER, ALBERTA, CANADA
	ELF-AQUITAINE ELF-AQUITAINE	LACQ FIELD,SOUTHWEST FRANCE LACQ FIELD, SOUTHWEST FRANCE
	ELF-AQUITAINE ELF-AQUITAINE	ROSPO MARE, OFFSHORE ITALY CASTERLA LOU, SOUTH FRANCE
		EMPIRE ABO UNIT, NEW MEXICO
		EMPIRE ABO UNIT, NEW MEXICO
		LEHRTE FIELD, W.GERMANY
		COLD LAKE, ALBERTA
		FAZENDA BELAM FIIELD
		McMULLEN CO., TEXAS
		GLASSOCK CO., TEXAS
		PRUDHOE BAY, ALASKA
		NIAGARAN REEF TREND RESERVOIR, MUSKEGAN COUNTY, MICHIGAN
	TEXAS EASTERN SKYLINE	GRASSY TRAIL, UTAH
		JAVA SEA, RAMA 1-7
		AUSTIN CHALK, ROCKWELL COUNTY, TEXAS
		SPRABERRY TREND, TEXAS
		WAYNE COUNTRY, WEST VIRGINIA
		САЛЫМСКОЕ, ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ

Снижение темпов роста добычи нефти наблюдается во всем мире. Добывающие компании, стараясь не потерять драгоценные баррели черного золота, совершенствуют методы извлечения углеводородов из открытых залежей. Одним из передовых методов является бурение горизонтальных стволов скважин в продуктивных пластах, о котором мы поговорим в этой статье.

Наклонно-направленное бурение скважин на кустах предшествовало усовершенствованию методов ориентации бурильного инструмента в скважине. На смену телеметрического контроля с использованием кабеля пришли инновационные цифровые технологии, позволяющие в реальном времени контролировать и управлять заданным азимутом и зенитным углом скважины. Теперь стало возможным бурить углеводородную залежь горизонтально. Подсчитано, что затраты на бурение горизонтальных скважин превышают стоимость вертикальных в 2 раза, а иногда и больше. Зато производительность горизонтальных скважин в 3 и более раз выше, чем у вертикальных. Очевидно, что затраты окупаются уже в первые годы добычи.

Технология горизонтального бурения

Перед строительством скважины разрабатывается проектная документация, в которую входит геологическая, техническая и экономическая части проекта. Основным документом на бурение скважины является ГТН (геолого-технический наряд).

Бурение горизонтальной скважины выполняют в несколько этапов:

• бурение вертикального ствола с креплением обсадной колонной (кондуктор)
• бурение с набором кривизны (зенитный угол) и направления (азимут), крепление ствола технической колонной
• бурение с набором кривизны, стабилизация угла, вход в продуктивный пласт под малым углом, проходка горизонтального участка, спуск эксплуатационной колонны или хвостовика.

Наиболее сложный этап – бурение с набором кривизны. Приходится работать с применением телеметрии и специальных отклонителей. Информация о положении бурильной колонны выводится на экран, где оператор видит реальное положение колонны в скважине, сравнивает с проектным, передает бурильщику команды, корректируя направление.

При бурении технической колонны важно набрать необходимый зенитный угол и азимут. После крепления технической обсадной колонны начинается ответственный участок продолжения набора кривизны и стабилизации угла, чтобы ствол скважины перед заходом в продуктивный пласт имел угол близкий к 80 градусам, а в пласте двигался горизонтально.

Современные методы бурения используют забойные двигатели и долота, которые могут изменять направление бурения с использованием промывочной жидкости. В таком случае инженер может ориентировать буровое долото компьютерной программой с использованием сигналов позиционирования для определения местоположения долота относительно нефтяного или газового пласта.

Протяженность горизонтальных участков постоянно растет и отклонение от вертикального ствола на 1000 м уже давно перекрыто, рекорд составляет более 11 000 м.

Преимущество горизонтального бурения очевидно: повышение нефтеотдачи пласта. Даже на давно разведанных и эксплуатируемых площадях применяют метод боковой перфорации вертикальных колонн с последующим бурением горизонтальных ответвлений в продуктивном пласте.

Горизонтальное бурение выполняют специальным, иногда импортным дорогостоящим оборудованием. Здесь нужна повышенная технологическая дисциплина, требующая высокого исполнительского мастерства. Это, скорее, сложность, чем недостаток. Именно поэтому многие нефтяные компании имеют свои образовательные центры, где их специалисты обучаются новым технологиям. При наличии высококлассных специалистов, конечно, такой проблемы нет. Например, в компании «Нафтагаз » порядка 70% скважин бурятся именно горизонтальным способом.

Время больших открытий месторождений углеводородов заканчивается, впереди перспектива разработки месторождений с применением горизонтального бурения и последующим ГРП (гидроразрывом пласта).

Горизонтальными называются такие скважины, которые вскрывают продуктивный пласт на интервале не менее чем вдвое превышающем толщину пласта. Такие скважины позволяют увеличить дебит нефти или газа, и что более существенно, повысить коэффициент отдачи пласта. Следует отметить, что наибольший эффект может быть получен при бурении не единичных, а нескольких горизонтальных скважин, увязанных в общую систему разработки месторождения. Это позволяет получить параллельно‑струйную фильтрацию флюида в пласте вместо радиальной, имеющей место при эксплуатации вертикальной скважины. В последнем случае в пласте образуются нейтральные зоны («ромашки», целики) нетронутой нефтенасыщенности. Снижение дебита скважины при радиальной фильтрации можно объяснить тем, что по мере приближения флюида к скважине площадь сечения, через которую проходит поток, непрерывно уменьшается, следовательно, соответственно должна увеличиваться скорость его движения. Кроме того, увеличивается объем движущейся смеси в связи с выделением из нефти растворенного газа и его расширением вследствие понижения давления вблизи скважины. По этим причинам гидравлические сопротивления движению жидкости, создаваемые пористой средой, возрастают. Как следствие, при установившемся радиальном потоке большая часть напора и энергии будет затрачена на преодоление сопротивлений непосредственно около скважины. Как показывают теоретические расчеты, даже для негазированной жидкости скорость потока непосредственно у самой скважины будет в 100 раз больше, чем на расстоянии 10 м от нее.

При параллельно‑струйной фильтрации влияние этого фактора существенно снижается, и по расчетам при толщине пласта 10 м и длине горизонтального ствола 100‑150 м приток нефти увеличится не менее, чем в 3 раза по сравнению с вертикальной скважиной. В реальной практике в отдельных случаях имеет место стократное увеличение дебита скважины, но в среднем коэффициент увеличения дебита равен трем.

Благодаря горизонтальным скважинам текущий коэффициент нефтеотдачи по зарубежным месторождениям за 5 лет повысился на 30 %. Конечная нефтеотдача по расчетам специалистов может повыситься на 10‑20 %.

По мнению многих исследователей, бурение горизонтальных скважин наиболее эффективно в продуктивных пластах, сложенных трещиноватыми карбонатными породами. Естественные трещины в пласте располагаются, как правило, вертикально, и при пересечении их горизонтальным стволом существенно увеличивается объем дренирования, а следовательно, и дебит.

Такие скважины имеют существенное преимущество при добыче нефти из оторочек нефтегазовых залежей. В этом случае снижается отрицательное влияние конусов газа и воды при эксплуатации скважин (менее вероятен прорыв газа и меньше обводненность продукции).

Практически только с помощью горизонтальных скважин возможна добыча нефти и газа из низкопроницаемых и карбонатных с высокой неоднородностью коллекторов, тяжелых и высоковязких нефтей, залежей с высокой степенью выработанности. В то же время прогнозные запасы углеводородного сырья в таких месторождениях в России составляют около 25 млрд. т.

С экономической точки зрения при бурении горизонтальных скважин происходит увеличение объемов бурения по каждой скважине за счет удлинения ствола, повышается расход материалов и инструмента, усложняется технология, требуются дополнительные затраты средств на отклонители, системы их ориентации, специальные забойные двигатели и др. К буровым растворам предъявляются более высокие требования, в результате чего их стоимость существенно возрастает. Значительно усложняются геофизические работы. Велика вероятность осложнений, особенно в горизонтальном стволе. Все это приводит к тому, что продолжительность бурения горизонтальной скважины в ряде случаев возрастает в 1,5‑2 раза, а себестоимость 1 метра‑ в 1,3‑1,8 раза, причем на начальной стадии при освоении новых технологий, и более. Однако в ряде случаев стоимости 1 м вертикальных и горизонтальных скважин сравнялись.

Вместе с тем, за счет снижения общего числа горизонтальных скважин по сравнению с вертикальными (в ряде случаев в 10 раз ), затраты на их эксплуатацию, обустройство промыслов, т.е. общие расходы по разработке месторождений, в некоторых случаях могут быть снижены до 5 раз. В результате удельные капитальные вложения на 1 т добываемой нефти снижаются в 1,5‑2 раза.

Бурение горизонтальных скважин имеет значительное преимущество и с экологической точки зрения. Это связано с тем, что сокращается общее количество скважин и сохраняется возможность бурения с кустовых площадок, в результате уменьшается:

· отчуждение земель;

· загрязнение поверхностных вод нефтепродуктами и химреагентами;

· объем сооружаемых инженерных коммуникаций (дороги, ЛЭП, водо‑ и нефтепроводы);

· поступление в водоносные и продуктивные горизонты различных примесей;

· объем отходов;

· воздействие на окружающую среду при работах, связанных с интенсификацией притока флюида в скважину (кислотные обработки, гидроразрыв пласта, термическое воздействие).

Таким образом, применение горизонтальных скважин при добыче углеводородного сырья позволяет:

· повысить дебит скважин за счет увеличения поверхности фильтрации и зоны дренирования;

· снизить общее количество скважин;

· создать оптимальную систему разработки месторождения;

· повысить степень извлечения углеводородов за счет создания более интенсивных перетоков флюида, особенно в сложнопостроенных залежах;

· снизить обводненность нефти;

· восстановить, а в ряде случаев и повысить продуктивность месторождений, находящихся на поздней стадии разработки;

· существенно повысить степень активного воздействия на пласт с целью интенсификации притока флюида;

· повысить эффективность нагнетательных скважин с целью поддержания пластового давления;

· снизить затраты средств на природоохранные мероприятия;

· снизить удельные капитальные вложения на тонну добываемой нефти.

К числу некоторых недостатков горизонтальных скважин следует отнести:

· увеличение общего метража бурения по отдельной скважине;

· повышение себестоимости метра скважины;

· эффективность (дебит) горизонтального ствола в несколько раз меньше, чем вертикального такой же длины;

· в процессе эксплуатации дебит горизонтальной скважины снижается более интенсивно, чем вертикальной, однако накопленная добыча в течение 4‑6 лет повышается на мене, чем в 2 раза .

Издание: Оренбург, 1998 г., 480 стр.

Язык(и) Русский

Минерально-сырьевые проблемы в конце XX и в начале XXI века становятся острейшими глобальными. Они жизненно важны для всех без исключения стран мира и должны рассматриваться, исходя из общих экономических и политических тенденций, сложившихся на современном этапе.

Научно-техническая революция во второй половине XX века привела к огромному потреблению нефти и газа. В настоящее время мировая годовая добыча нефти и газа составляет соответственно 3 млрд. т и 1,8 трлн. м3.

Издание: УИИ, Ухта, 1995 г., 80 стр., УДК: 622.24 (075), ISBN: 5-88179-028-6

Язык(и) Русский

Учебное пособие предназначено для вузовской и послевузовской подготовки специалистов по направлению 553600 "Нефтегазовое дело".

Учебное пособие охватывает вопросы разработки месторождений с использованием горизонтальных и разветвленных скважин, а также дроблены их строительства, управление траекторией и навигационногеофизических исследований.

Издание: Советская Кубань, Краснодар, 2008 г., 424 стр., УДК: 622.24 , ISBN: 978-5-7221-0742-8

Язык(и) Русский

В книге показана роль горизонтальных скважин в разработке нефтяных и газовых месторождений, описаны особенности их конструирования и технологии бурения, использование специального бурового инструмента и комплексных систем управления траекторией направляющей и горизонтальной частей ствола; подробно изложены методы и технические средства для навигации проводки горизонтальных стволов; приведены основы теории фрикционного взаимодействия бурильных и обсадных колонн, перемещаемых в горизонтальных скважинах, со стенками ствола.

Особое внимание уделено заканчиванию горизонтальных скважин и созданию в них забойных фильтров.

Книга предназначена для студентов и аспирантов, специализирующихся по нефтегазовому направлению, для инженеров, занимающихся проектированием и непосредственным сооружением горизонтальных скважин, для научных работников, совершенствующих технологию бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин

Издание: Бугульма, 2016 г., 110 стр.

Язык(и) Русский

Анализ строительства скважин, предназначенных для добычи ВВН и ПБ с применением термических методов воздействия на пласты Мордово-Кармальского и Ашальчинского месторождений ВВН и ПБ.

Исследование энергосиловых параметров крепи скважины при термическом воздействии.

Разработка способа и технических средств компенсации напряжений, возникающих в конструкциях скважин при добыче природных битумов с использованием метода парогравитационного дренажа.

Оценка влияния отклонения скважин с горизонтальным окончанием от проектного профиля на добычу и установление коридоров бурения для паронагнетательных и добывающих горизонтальных стволов.

Издание: Уфа, 2000 г., 47 стр.

Язык(и) Русский

Впервые подробно рассмотрены вопросы влияния сил контактного трения на распространение продольных колебаний по бурильной колонне и обратного влияния продольных колебаний бурильной колонны на силу трения. Исследован процесс распространения волны нагрузки при подаче бурильного инструмента. Установлены закономерности взаимодействия бурильной колонны со стенками скважины. Разработан метод снижения силы трения путем установки вибраторов вдоль бурильной колонны и возбуждения продольных колебаний. Предложены активные и пассивные антифрикционные волновые компоновки (АВК) низа бурильной колонны для бурения скважин с протяженным горизонтальным участком. Решены принципиальные вопросы проектирования АВК. Сделаны оценки необходимой мощности и количества вибраторов. Получены оценки дальности распространения крутильных колебаний по бурильной колонне и влияния крутильных колебаний на осевую составляющую силы трения. Рассмотрены вопросы совместного влияния продольных и крутильных колебаний на осевую составляющую силы трения. Получены оценки влияния замков на увеличение силы трения в горизонтальных скважинах и на распространение продольных колебаний по бурильной колонне. Обоснован механизм действия ясса на зону прихвата. Доказано, что применение ясса позволяет увеличить зону воздействия на прихваченный участок в два раза. Решены основные вопросы проектирования вибратора с перекидным клапаном

Издание: Уфа, 2012 г., 22 стр.

Язык(и) Русский

В соответствии с энергетической стратегией России на период до 2030 г. необходимо создание условий для надежного топливного снабжения рынков по устойчивым ценам. Решение этой проблемы невозможно без обеспечения приростов запасов за счет строительства нефтяных и газовых скважин. Наиболее рентабельным, на сегодняшний день, является бурение наклонно-направленных скважин с горизонтальными участками и многозабойными окончаниями.

Одной из основных задач при бурении скважин, особенно с горизонтальным участком ствола, является снижение значительной силы трения и обеспечение доведения необходимой нагрузки на долото. Известно, что доля наклоннонаправленных скважин со смещением от вертикали более 1500 м, при строительстве которых необходимо применение буровых растворов с улучшенными фильтрационными, структурно-реологическими и смазочными свойствами, составляет около 40%, а в исследованиях Б.В.Байдюка отмечается, что на образование трещин при единичном цикле разрушения породы расходуется только 8-12% подведённой энергии, а 68-76% энергии расходуется на трение на поверхностях, упругую деформацию породы и т.д.

В связи с этим необходимы дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования для разработки новых технических и технологических решений для снижения силы трения бурильной колонны о стенки промежуточной обсадной колонны или ствола скважины. <...>

Издание: Бугульма, 2016 г., 154 стр.

Язык(и) Русский

В существующих экономических условиях основной задачей, решаемой нефтяными компаниями, в том числе ПАО «Татнефть», является удержание и увеличение уровней добычи нефти. Задача решается путём применения горизонтальной технологии (ГТ) при проектировании систем разработки с заменой горизонтальным стволом как минимум двух вертикальных скважин (ВС) без учёта трещиноватости, разуплотнённости и простирания структурных элементов. Бурение скважин без учета данных параметров приводит к опережающему обводнению продукции, что сказывается на добычных возможностях скважин. Предлагается оптимальное размещение скважин с горизонтальным окончанием (СГО) с использованием указанных параметров, полученных по результатам сейсмокаротажных исследований методом непродольного вертикального сейсмопрофилирования (НВСП). При этом осуществляется увеличение добычных возможностей СГО, интенсификация добычи нефти, высокая эффективность капитальных вложений на всех стадиях разработки нефтяных месторождений.

Издание: ГАНГ, Москва, 1996 г., 35 стр., УДК: 622.243.23

Язык(и) Русский

В пособив даны общие понятия по наклонно направленным и горизон­тальным скважинам. Рассмотрены особенности проектирования различных про­филей скважин с горизонтальным участком в продуктивном пласте. Приведены типовые примеры расчета таких профилей.

Наклонно направленная скважина с углом искривления ствола 80 0 и выше называется горизонтальной (рисунок 62). Горизонтальная часть ствола вскрывает продуктивный пласт вдоль и остается необсаженной. Длина горизонтального участка равна одному долблению.

Рисунок 62. Горизонтальная скважина

По радиусам кривизны стволов различают 3 типа профиля горизонтальных скважин:

• большой радиус (более 300м);
• средний радиус (100-300м);
• малый радиус (10-60м).

Горизонтальные с большим радиусом могут быть реализованы при кустовом способе бурения с большими отходами и при длине горизонтального участка в 1000м и более. При этом используется стандартная техника и технология наклонно направленного бурения, позволяющая получать интенсивность искривления до 2- 2.5 0 /10м.

Горизонтальные скважины со средним радиусом применяются при бурении как одиночных скважин, так и для восстановления продуктивности эксплуатационных скважин. При этом максимальная интенсивность 3-8 градуса на 10м проходки при длине горизонтального участка 450-900м. Скважины, выполняемые по среднему радиусу, наиболее экономичны, так как имеют меньшую длину ствола (по сравнению с длиной ствола скважины с большим радиусом), обеспечивает более точное попадание в заданную точку на поверхности продуктивного пласта, что весьма важно при наличии тонких нефтяных и газовых пластов.

Горизонтальные скважины с малым радиусом успешно используются при разбуривании месторождении, находящихся на поздней стадии эксплуатации, а также при бурении вторых стволов из ранее пробуренных скважин. Для этого вырезают окно, либо пользуются фрезерным участком обсадной колонны в 8-10м. В этих условиях насосное оборудование помещают в основном стволе, причём желательно, чтобы значение зенитного угла на участке его установки и выше не превышало 20 0 . Интенсивность искривления таких стволов может быть 1- 2 0 на 1 м при радиусах 10-30м, а длина горизонтального участка до 90-150м.

Если бурение по большому радиусу не требует специального оборудования, то проводка стволов со средним и коротким радиусом может быть осуществлена только с применением специальных бурильных труб и укороченных и коротких забойных двигателей, которые позволяют искривлять стволы с радиусом кривизны 25-50 м (вместо 250 м и более). Проектирование горизонтальной скважины начинают с определения протяженности, формы и направления горизонтального участка. Эти параметры зависят от степени неоднородности продуктивного пласта, его толщины, литологии, твердости и устойчивости, угла падения пласта, т.е. от геологической характеристики пласта.