Инновационные технологии
в строительстве газовых скважин

Каждая отечественная ВИНК стремится к повышению эффективности нефтедобычи, в частности - к ее интенсификации и снижению себестоимости. Главным оружием для достижения этих целей является сегодня целый арсенал технологий строительства скважин, применение которых позволяет добиться повышения дебита скважин, нефтеотдачи пласта с низкими коллекторскими свойствами и пластовым давлением, рентабельности эксплуатации малопродуктивных залежей углеводородов, сократить затраты на эксплуатацию морских месторождений. Вопросы перехода к системному использованию горизонтальных и строительству многозабойных скважин, зарезке боковых стволов, разработке шельфовых месторождений прямо с берега находятся сегодня в центре внимания российских нефтяников и газовиков. А сопутствующие им новые технологии вскрытия продуктивного пласта на депрессии, роторного бурения и бурения с одновременным креплением ствола скважины позволят избавиться от многих неприятностей при проводке скважин.

Горизонтальные скважины Технологии горизонтального бурения, все шире применяемые российскими нефтяниками, обеспечивают разрежение сетки эксплуатационных скважин с одновременным увеличением вовлекаемых в разработку запасов, снижение депрессии на пласт, увеличение времени "безводной" эксплуатации скважин, эффективную промышленную разработку запасов, ранее считавшиеся неизвлекаемыми, а также повышение эффективности применения многих устаревших методов воздействия на пласт. В течение последних 5-ти лет объемы строительства горизонтальных скважин в России резко увеличиваются. В настоящее время на смену этапу бурения отдельных горизонтальных скважин приходит системное использование горизонтального бурения, позволяющее максимально реализовывать вышеперечисленные преимущества. Горизонтальные скважины для разработки морских месторождений оказались еще более эффективными, чем на суше. До 80% капвложений в освоение шельфовых запасов составляют расходы на строительство морских оснований и сооружений. Очевидно, что даже небольшое их сокращение приносит значительный экономический эффект. Именно это и обеспечивает горизонтальное бурение, себестоимость которого, кстати сказать, в морских условиях значительно ниже, чем на суше (стоимость горизонтального бурения на суше выше стоимости вертикального бурения в 1,5-2 раза, на море - на 10-30%). Значительный эффект при освоении морских месторождений может быть получен за счет бурения горизонтальных дренажных стволов, позволяющих увеличить дебит куста эксплуатационных скважин, одновременно сократив их количество. Дренажные стволы, пробуренные с бурового судна или СПБУ с различных сторон в контур питания куста, существенно увеличивают площадь питания каждой эксплуатационной скважины. Внутрипластовый дренаж позволяет не менее чем вдвое сокращать число морских оснований и эксплуатационных скважин при увеличении объемов бурения всего на 25%. Многозабойные скважины Многозабойная скважина образуется за счет бурения ряда ответвлений от горизонтальной или наклонной скважины преимущественно в области продуктивного пласта в целях увеличения объема дренажа, что позволяет как существенно повысить дебит скважины, так и увеличить нефтеотдачу. Ведущие зарубежные сервисные компании располагают сегодня необходимыми технологиями и оборудованием для многозабойного бурения, что создает предпосылки для ее широкого распространения. Системы бурения ответвлений и присоединения их обсадных труб к основной эксплуатационной колонне предусматривают использование стандартных обсадных труб. В тех обсадных трубах, из которых планируется проводить ответвление, вырезаются окна, в которых устанавливаются подвижные заслонки. Для обеспечения герметичности обсадной колонны данные трубы покрывают композитными материалами, которые легко разбуриваются. Обсадная колонна может иметь любое количество таких окон, что позволяет значительно расширить область дренажа. Система с управляемым двигателем-отклонителем позволяет бурить ответвления из любого окна. К сожалению, российская технология многозабойного бурения, основы которой были разработаны ВНИИБТ еще в 50-х годах прошлого столетия, российскими нефтегазодобывающими компаниями осталась не востребованной по причине отсутствия соответствующего оборудования. Бурение на депрессии Традиционная технология вскрытия продуктивного пласта основана на репрессии, то есть более высоком давлении промывочной жидкости по сравнению с давлением в пласте. Опыт строительства скважин по данной технологии показал, что большие перепады давления между скважиной и пластом приводят к интенсивной фильтрации промывочной жидкости в коллектор и, как следствие, загрязнению пласта. При горизонтальном бурении значительно увеличивается время воздействия промывочной жидкости на пласт по сравнению с вертикальным или наклонным, что еще больше увеличивает загрязнение пласта и снижает технико-экономические показатели. В настоящее время в мире и России интенсивно развиваются технологии бурения, позволяющие сохранить коллекторские свойства пласта. К ним относятся бурение в условиях гидродинамического равновесия на забое скважины и бурение на депрессии (при давлении промывочной жидкости меньшем пластового давления). Данные технологии позволяют значительно увеличивать дебит скважин (в 3-4 раза) и нефтеотдачу пластов. Срок окупаемости затрат на бурение при этом сокращается почти в 3 раза по сравнению с традиционной технологией бурения. Главным сдерживающим фактором применения этой технологии является большой риск потери горизонтальной скважины вследствие открытого нефте- или газового выброса. Дело в том, что в отличие от вертикального бурения с небольшим интервалом бурения при депрессии на пласт, при строительстве горизонтального ствола, он велик. И каждый спуск-подъем бурильной колонны приводит к нарушению герметичности системы «скважина - бурильная колонна». Решение данной проблемы заключается в бурении с гибкой непрерывной бурильной трубой (технология колтюбинга), благодаря которой бурильная колона остается герметичной на всех стадиях бурения.

Боковые стволы Технология строительства многоствольных скважин, разработанная в нашей стране, позволяет снижать капиталовложения при разработке новых месторождений, при восстановлении фонда бездействующих и увеличении производительности малодебитных скважин. Многоствольная скважина в общем случае состоит из основного вертикального или наклонного ствола, из которого может быть забурено несколько боковых. При определенных условиях одна многоствольная скважина эквивалентна такому количеству наклонных, сколько стволов она имеет. Боковые стволы дают возможность увеличить дебит старых скважин за счет вскрытия пропущенных, более продуктивных или ранее нерентабельных зон пласта. Они позволяют обходить зоны загрязнения и обводнения в пласте. Данный метод имеет большое значение на морских месторождениях. Так, за рубежом осуществляются проекты по разработке небольших морских газовых месторождений одной или двумя многоствольными скважинами. За счет использования существующей инфраструктуры месторождения и большей части ствола уже пробуренной скважины стоимость и срок окупаемости затрат на зарезку боковых стволов значительно ниже, чем при бурении новой скважины. Не замочив ноги Одним из перспективных направлений развития технологии горизонтального бурения является строительство скважин с большим смещением забоя от вертикали, которые позволяют, в частности, разбуривать шельфовые месторождения нефти газа с берега, без строительства дорогостоящих морских оснований и платформ. Данный метод высокоэффективен и при разработке месторождений, расположенных на природоохранных территориях. При проектировании таких скважин применяется трехинтервальный профиль, включающий вертикальный интервал, участок увеличения зенитного угла и тангенциальный интервал. Бурение данных скважин требует наличия целого ряда технических и технологических средств, среди которых: верхний привод буровой установки; алюминиевые бурильные трубы; системы измерений в процессе бурения; алмазные и поликристаллические долота; гидравлические забойные двигатели объемного типа с долговечностью 150-300 часов и турбобуры; буровые растворы с высокими смазывающими свойствами. Пока объем строительства таких скважин незначителен вследствие технических проблем, связанных со спуском в данные скважины бурильных и обсадных труб, а также с обеспечением рационального режима бурения. Роторное бурение Расширение применения горизонтального бурения выявило существенные недостатки технологии направленного бурения забойным двигателем-отклонителем. Так, в случае бурения протяженных горизонтальных интервалов при неподвижной бурильной колонне трудно обеспечить оптимальную нагрузку на долото. С увеличением глубины скважины существенно снижается точность ориентирования двигателя-отклонителя путем поворота бурильной колонны ротором, а начиная с некоторой глубины эффективное управление отклонителем вообще невозможно. Неподвижность бурильной колонны затрудняет также очистку ствола скважины; кроме этого имеется и ряд других недостатков. Они могут быть значительно сокращены при использовании управляемых систем роторного бурения, в которых долото направляется по заданной траектории при непрерывном вращении бурильной колонны. На сегодняшний день, зарубежные системы роторного бурения, как правило, имеют сложную конструкцию, низкую надежность и нуждаются в постоянном контроле за положением корпуса отклонителя в процессе бурения. Отечественные отклонители для роторного бурения существуют пока только на уровне изобретений и экспериментальных образцов. Бурение с креплением Большими потенциальными возможностями обладают принципиально новые технологии строительства скважин, использующие различные физические процессы воздействия на горную породу. Одной из них является технология бурения с одновременным креплением ствола скважины путем его оплавления. Сущность технологии заключается в том, что после одного или нескольких рейсов долота в зависимости от конкретных условий разбуривания интервала в скважину спускается специальный снаряд, представляющий собой высокотемпературный генератор тепла (ВГТ), работающий от электроэнергии. В процессе подъема ВГТ на поверхность он оплавляет стенки ствола скважины с их последующей ситаллизацией при остывании. В результате, на стенке скважины образуется прочный, практически непроницаемый петроситалловый слой, и дальнейшее углубление скважины происходит из уже закрепленного (временно обсаженного) ствола того же диаметра. Правильность формы ствола достигается вращением компоновки с ВГТ ротором с частотой порядка 20-40 об/мин. Полигонные испытания показали, что практически все категории горных пород эффективно оплавляются данным способом при температурах 900-1400 С при потребляемой ВГТ мощности от 20 кВт до 60 кВт в зависимости от диаметра ВГТ, свойств горных пород и других условий. Данному методу предстоит пройти еще промышленные испытания, и в случае их успешного завершения при строительстве скважин появится целый ряд принципиально новых возможностей.