Теоретические и прикладные основы строительства пологих и горизонтальных скважин на сложнопостроенных нефтяных месторождениях Грачев, Сергей Иванович

Введение к работе

Актуальность проблемы. Для современного этапа развития нефтедобывающей отрасли Российской Федерации характерна устойчивая тенденция к снижению добычи нефти. В связи с этим в Западной Сибири разрабатываются глубокозалегающие сложнопостроенные месторождения нефти, зачастую приуроченные к переходным водонефтяным зонам. Большинство залежей подстилаются частично или полностью подошвенными водами, либо оконтуриваются краевыми водами. Растет число малодебитных скважин, которые переводятся в консервацию, разряд пьезометрических или подлежащих ликвидации. При эксплуатации скважин, в результате активного продвижения границы раздела получают двухфазные притоки с опережающим движением воды.

Современным направлением формирования оптимальной системы разработки и повышения производительности малодебитных залежей на поздней стадии эксплуатации является строительство пологих и горизонтальных скважин (ГС). Широкое внедрение этого метода ограничено тем, что серьезной технической задачей является создание новых и совершенствование проектных и технико-технологических решений процесса горизонтального бурения, обеспечивающих запланированную схему эксплуатации продуктивных пластов. Большое влияние на получаемый результат оказывают проектирование и фактическая реализации профилей, а также учет технико-технологических факторов бурения, которые снижают качество вскрытия, освоения и эффективность системы разработки продуктивных пластов. Поэтому совершенствование методики оптимизации профиля, направленное на обеспечение его адекватности проектным решениям, является актуальной задачей повышения качества буровых работ с целью сохранения нефтеотдачи пластов. Для достижения поставленной цели необходимо сформировать комплекс условий и ограничений, учитывающих применение современных ин-

формационных технологий и программного обеспечения расчета сложных траекторий скважин.

При строительстве пологих и горизонтальных скважин затраты на эксплуатацию специальных элементов бурильного инструмента, бурового оборудования и телеметрических систем увеличивают стоимость разбуривания нефтяных месторождений. Снижение этих затрат возможно при использовании эффективных технических средств направленного бурения.

Среди первоочередных задач разработки сложнопостроенных месторождений стоит проблема определения направления горизонтальных стволов и расстояния между ними в зависимости от геологического строения продуктивных пластов. Одной из главных причин, которая в значительной степени влияет на эффективность решения указанных проблем, является недостаточное внимание к изучению геолого-промысловых особенностей и закономерностей обводнения нефтяных залежей и научному обоснованию методов ограничения водопритоков и повышения продуктивности скважин. Поэтому требуют дальнейшего совершенствования технико-технологические мероприятия по изоляции проницаемых пластов в сложных геологических условиях. Для снижения вероятности водопроявления при эксплуатации скважины необходима селективная изоляция нефтеводонасыщенной зоны за счет применения комплексной технологии обработки порового пространства приствольной части на стадии углубления забоя скважины и в процессе ее эксплуатации.

Цель работы. Повышение эффективности строительства и эксплуатации пологих и горизонтальных скважин на сложнопостроенных месторождениях на основе совершенствования методики проектирования сложных профилей, разработки и внедрения научно-обоснованных технических и технологических решений направленного бурения, при вскрытии и эксплуатации продуктивных пластов.

Основные задачи исследований

1. Разработка методических основ выбора и проектирования сложных профилей добывающих скважин с учетом совокупности геологических и технологических факторов бурения и их эксплуатации.

2. Повышение эффективности горизонтальных многозабойных скважин на сложнопостроенных месторождениях.

3. Разработка комплекса технических и технологических решений по совершенствованию строительства пологих и горизонтальных скважин, направленных на:

1. Повышение точности и надежности управления траекторией наклонно направленной скважины.

2. Совершенствование очистки бурового раствора и ствола скважины от выбуренной породы.

3. Сохранение фильтрациошю-емкостных характеристик продуктивного пласта скважины.

4. Комплексные решения по корректированию системы расположения добывающих скважин и обоснованию выбора объекта и метода ограничения водопритоков на поздней стадии разработки нефтяных залежей с подошвенной водой.

5. Обоснование практической применимости разработанных теоретических положений, разработка нормативной документации по их внедрению п процесс строительства и эксплуатации скважин на месторождениях Западной Сибири.

6. Промышленное внедрение результатов исследований, разработанных технических и технологических решений и их технико-экономическая оценка.

Научная новизна

1. Для изменяющихся гидродинамических условий сложнопостроен-ных нефтяных месторождений научно обоснована необходимость комплексного подхода к решению проблемы изоляции водопритока, позволяющего на основании трассерных исследований выбирать оптимальное расположение пологих и горизонтальных скважин и зону технологического воздействия при разработке водонефтяных залежей.

2. Разработаны гидродинамический метод ограничения притока подошвенных вод в горизонтальные скважины и способы селективной водо-изоляции, которые с учетом влияния флексурно-разрывных нарушений и динамонапряженных зон нефтяных месторождений с подошвенной водой, позволяют снизить обводненность добываемой скважинной продукции.

3. По результатам анализа зависимости соотношения коэффициентов продуктивности скважин от анизотропии пласта по проницаемости установлены оптимальные параметры геометрии ствола пологих и горизонтальных интервалов для эффективной эксплуатации нефтяной залежи.

4. Разработана методика расчета профиля скважины, позволяющая оптимизировать траекторию повышенной сложности с любым количеством и порядком следования характерных интервалов с учетом технологических ограничений направленного бурения и эксплуатации продуктивного пласта.

5. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования состава на основе продуктов пиролиза углеводородного сырья для разработки способов обработки призабойной зоны с целью формирования гидрофобного изоляционного экрана в интервале водонефтяных зон в процессе первичного вскрытия и эксплуатации.

6. Разработаны научно-практические рекомендации, позволяющие повысить эффективность проводки скважин сложного профиля с применением гидравлических забойных двигателей.

Практическая ценность

1. Разработанный комплекс технико-технологических мероприятий
реализован при строительстве более 20 горизонтальных скважин на место
рождениях Западной Сибири и более 100 наклонно направленных специаль
ного профиля, в том числе б сквахшн с большими отходами забоя (до 1500 -
2500 м) и 3 разветвленных горизонтальных скважины.

2. Результаты диссертационной работы вошли в следующие руководя
щие документы:

СТП ОАО СпецУБР. Проектирование и технология бурения горизонтальных скважин с большим и средним радиусами искривления на месторо-лсдениях Среднего Приобья. —Нижневартовск, 1997;

СТП 00156251-001-97. Технология применения водоизолирующего состава для физико-химической кольматации проницаемых пластов в процессе строительства скважин. - Н. Уренгой: БП Тюменбургаз, 1997;

РД 00137578-001-98. Буровые растворы для строительства пологих и горизонтальных скважин. Технологический регламент на приготовление, химическую обработку, очистку и природоохранные мероприятия. - Тюмень: ТНК-СпецУБР-ТюмГНГУ, 1998;

РД 860308844-001-99. Регламент на технологию ремонта и восстановления добывающих скважин и изоляцию водопритока на нефтяных месторождениях Нижневартовского региона. - Нижневартовск: ОАО Нижневартов-скбурнефть.

3. Разработаны и внедрены в буровых, нефтегазодобывающих и науч
но-проектных предприятиях Западной Сибири (ОАО «Нижневартовскбур-
нефть», ОАО СпецУБР, ДООО «Тюменбургаз», СП «Черногорское», АО
«Нижневартовскнефтепрофесс», СП «Ваньеганнефть» и др.) следующие
технологии и технические средства:

- методика проектирования профиля, основанная на возможности мно
говариантного расчета любого количества характерных интервалов с учетом

обеспечения требований эксплуатационной надежности наклонно направленных добывающих скважин;

компьютеризированная система оперативного контроля параметров режима бурения и траектории ствола скважин (на базе ЗИС-4МІ);

модернизированные на основе модульного принципа конструкции серийных буровых установок- для кустового бурения БУ-3000 ЭУК, ремонта и восстановления скважин АРБ-100;

- комплекс технических средств, позволяющих повысить эффектив
ность направленного бурения и углубления забоя скважин вращательным
способом, в том числе на уровне изобретений (А.с. 1208175, 1470944,
1457479, 1799047);

селективная изоляция водонасыщенных пластов (А.с. 1805210, патент РФ 2097528);

гидродинамический метод ограничения притока подошвенных вод в горизонтальных скважинах (получены положительные решения на выдачу патентов РФ по заявкам №98107025 от 10.04.98 и № 99105221 от 17.03.99).

Апробация работы

Результаты диссертационной работы и основные положения докладывались и обсуждались на Всесоюзных научно-практических конференциях «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 1985, 1989 г.г.), региональной научно-практической конференции «Повышение эффективности и качества проводки глубоких разведочных скважин в аномальных гебологических условиях» (Красноярск, 1989), Международной научно-практической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 1993), Всероссийской научно-практической конференции «Комплексное освоение нефтегазовых месторождений Юга Западной Сибири» (Тюмень, 1995), III международная конференция по химии нефти (Томск, 1997), региональной научно-технической конференции «Энергосбережение при освоении и разработке

северных месторождений Западной-Сибирского региона» (Тюмень, 1997), Международной научно-практической конференции «Добыча, подготовка и транспорт нефти и газа» (Томск, 1999), Международной научно-технической конференции «Ресурсосбережение в топливно-энергетическом комплексе России» (Тюмень, 1999), Всероссийской научно-практической конференции «Критерии оценки пефтегазоносности ниже промышленно освоенных глубин и определение приоритетных направлений геолого-разведочных работ» (Пермь, 2000), Всероссийской научно-практической конференции «Моделирование технологических процессов бурения, добычи и транспортировки нефти и газа на основе современных информационных технологий» (Тюмень, 1998), Научно-производственных Советах управлений бурения ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз», ОАО «Нижневартовск-нефтегаз», ОАО «Тюменнефтегаз», ДАО «Самотлорнефть», ОАО «Сибнеф-теавтоматика», научно-технических Советах СибНИИНП и Нижневартовск-НИПИнсфть, семинарах кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин» ТюмГНГУ.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 55 работ, в том числе монография, 5 авторских свидетельств СССР, 1 патента РФ, получено 3 положительных решения на выдачу патентов РФ. Кроме того, результаты исследований отражены в 11 научно-технических отчетах и 22 проектах на строительство скважин на Ван-Еганском, Ват-Еганском, Кальчинском, Кошильском, Малочерногорском, Самотлорском, Южном и Черногорском месторождениях.

Объем и структура работы