Горизонтальное бурение

Добыча нефти и газа по наклонным и/или горизонтальным скважинам производится с 1940-х годов. Однако до 1979 г. бурилось очень немного таких скважин. До этого времени промышленность в основном полагалась на такие методы повышения продуктивности вертикальных скважин, как гидроразрыв пласта.
Хотя горизонтальные скважины или скважины с увеличенным отклонением от оси дают гораздо более высокие скорости отбора нефти, чем вертикальные, поскольку обеспечивают большую площадь контакта продуктивного пласта со стволом скважины, связанные с ними повышенные затраты на бурение и заканчивание скважины обычно ограничивали их применение. Ситуация изменилась в результате значительного прогресса в технологии бурения, и особенно в технологии проведения скважинных исследований в процессе бурения, о чем подробнее будет изложено в следующем разделе.

Теперь, когда сущность применяемых методов стала понятнее, больше разработчиков стремятся выбрать вариант, подходящий для горизонтального бурения (бурения с отклонением от оси), и затем бурить, заканчивать и испытывать скважину, использовать методы интенсификации и добывать нефть из коллекторов по наклонным или горизонтальным скважинам, что иногда дает экспоненциальный рост в доходах со скважины. Соответственно, во всем мире наблюдается заметная тенденция бурения горизонтальных скважин.

Скважины с отклонением от вертикальной оси можно подразделить на скважины со сверхмалым, малым, средним и большим радиусом изгиба при переходе на горизонтальный участок. Горизонтальная скважина со сверхмалым радиусом изгиба или разветвленная скважина имеет радиус изгиба 1 — 2 фут. (30—60 см). Процесс бурения требует расширения ствола скважины (раздвижным расширителем) до диаметра как минимум 24 дюйма (60 см) на вертикальном участке 6—10 фут. (2—3 м). Затем с помощью гидравлического размыва сверлят скважину диаметром 1,5— 2,5 дюйма (4—5 см) высотой 100—200 фут. (30—60 м).

Малый радиус изгиба скважины составляет 20—40 фут. (6—12 м), длина ствола скважины — 200—700 фут. (60— 200 м). Первая врезка после первоначального вертикального бурения представляет собой окно размером 15— 20 фут. (4,5—6 м) в вертикальной обсадной колонне, невертикальный ствол скважины проходит сквозь окно. Для образования гибким воротником бура кривизны малого радиуса перед выходом на горизонтальный участок используют скважинный отклонитель и изогнутый буровой кондуктор.

Средний радиус изгиба горизонтальной скважины составляет 300—500 фут. (90—150 м), и скважина имеет горизонтальный участок до 1500 фут. (450 м). Такие скважины обычно бурятся забойными гидротурбинными двигателями с использованием гибкой бурильной колонны. Уклон скважины проходят со скоростью 20° на 100 фут. (30 м) с помощью буров с «наращиванием», затем бурят горизонтальный участок, используя бур «с сохранением уклона».

Большой радиус изгиба горизонтальной скважины составляет 300—500 фут. (180—600 м) и создается обычным бурильным инструментом. Сочетание бурового долота с кривым переводником и забойным гидротурбинным двигателем применяется для бурения горизонтальных участков, которые могут превышать по длине 1500 фут. (1200 м).

Видно, что горизонтальная скважина длиной 1000 фут. (300 м), расположенная в центре пласта, за 100 дней даст в 10 раз больше нефти, чем вертикальная. За пять лет от этой же скважины будет получено в 2 раза больше нефти. Таким образом, общая добыча нефти из горизонтальной скважины будет больше и это произойдет быстрее, чем в случае вертикальной скважины (при условии, что параметры коллектора позволяют пробурить горизонтальную скважину). Итак, гораздо более быстрая и существенная отдача оправдывает дополнительные расходы, связанные с бурением и заканчиванием горизонтальной скважины.

Типы пластов, которые хорошо бурятся горизонтальными скважинами или скважинами с отклонением от оси, — обычно те же, на которых используют управляемый гидроразрыв, а именно тонкие пласты, некоторые природные трещиноватые пласты и пласты с низкой проницаемостью, газовой шапкой и/или подошвенной водой, некоторые слоистые и частично истощенные пласты. С горизонтальными скважинами или скважинами с отклонением от оси связаны некоторые специфические осложнения. Контакт более значительной части пласта с буровым раствором в течение длительного времени может привести к повреждению пласта, которое в горизонтальных скважинах будет выражено в большей степени, чем в вертикальных