XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В настоящее время одним из самых распространенных способов добычи нефтяных залежей является ГРП. Данный способ подразумевает разрыв продуктивного пласта путем закачки в скважину специальной гелеобразной смеси под высоким давлением. Когда уровень давления достигает нужных значений, смесь начинает просачиваться в слои продуктивного пласта, тем самым разрывая его, образовывая трещины. Чтобы эти трещины не закрылись под давлением верхних слоев земляных пород, в данной жидкости присутствует пропант - гранулообразный материал, который используется в нефтедобывающей промышленности для повышения эффективности отдачи скважин. Представляет собой гранулы примерно одинакового диаметра от 0,5 до 1,2 мм. В Западной Сибири нужна высокая проводимость трещин, поэтому в них закачивается пропант крупных размеров (12/18 или крупнее). Поскольку закачиваемая в продуктивный пласт смесь является весьма густой, она имеет очень малую проницаемость. Чтобы повысить уровень данной характеристики, в пласт также закачивают специальных хим. реагенты, способные растворить жидкость. В результате этих действий в трещинах остается практически чистый пропант, повышается уровень проницаемости флюидов в трещинах, что способствует увеличению объемов добычи залежей.

Основные недостатки использования способа ГРП.

Риск прорыва трещины в обводненный коллектор

В пластах имеются интервалы с большими углами падения. Их наличие может привести к наклонному развитию трещины, вследствие чего возможно нежелательное вскрытие выше- или нижележащих водоносных пластов. В результате произойдет обводнение продуктивного пласта: вода начнет вытеснять нефть сразу довольно мощным фронтом. Также есть риск полного закрытия трещины, что может привести к снижению дебита скважины, нерентабельности ГРП, дополнительным затратам и рабочим часам, полному обводнению скважины.

Использование большого объема хим. реагентов.

Как говорилось ранее, в процессе ГРП используются хим. реагенты для разжижения гелеобразной смеси. Данные вещества представляют опасность для экологии: есть риск загрязнения грунтовых вод.

Технология ГРП требует крупных запасов воды вблизи месторождений.

Большие объемы работ по утилизации загрязнений.

Рассмотрение технологий МЗС (ГРП) и МЗС (Fishbone) и их сравнение.

1. Использование многозабойных скважин

Многозабойная скважина (МЗС) - скважина, состоящая из основного горизонтального ствола, из которого в пределах продуктивного горизонта (пласта) пробурен один или несколько боковых стволов. Если многозабойная скважина является горизонтально – разветвленной, то показатель зенитного угла при бурении может достигать 90 градусов. Данный метод бурения используется для повышения эффективности добычи и максимальной разработки пластов месторождений. Ветви, исходящие от основного ствола скважины, не всегда могут быть продуктивными. Они могут иметь нагнетательную функцию - создание достаточного давления для извлечения нефтяных запасов.

Для бурения многозабойных скважин используется стандартное оборудование. Существует несколько основных требований к конструкции многозабойной скважины:

Свободных подход по стволу скважины к забоям.

Возможность для искривлений в любой части ствола.

Возможность крепления любого интервала скважины с помощью обсадных труб.

Строительство ствола также должно обеспечивать возможность выполнения геофизических исследований.

Принцип работы:

Исходящие от основного ствола ветви играют роль дренажных каналов – по ним добываемое сырье поступает к главному стволу из отдаленных нефтенасыщенных участков пласта, затем нефть извлекается из основного ствола, максимально приближенного к вертикальному направлению. Порядок строительства МЗС:

К продуктивному пласту бурится традиционная скважина.

В пласте пробуриваются ответвления по горизонтали, с первоначальным стволом, имеющим максимальный угол отклонения.

Строительство остальных стволов – от нижнего к верхнему.

Могозабойные скважины могут отличаться по форме. Допускаются различного уровня искривления и углы отклонения. Также имеется возможность создания не только горизонтально – направленных скважин, но и скважин, направленных к продуктивному пласту под определенным углом.

Профиль и другие параметры ствола многозабойной горизонтальной скважины определяют по критериям:

Литология;

Твердость пород в пласте;

Толщина пласта;

Уровень неоднородность нефтенасыщенного пласта;

Строительство многозабойных скважин решает проблему низкопродуктивных скважин, причем строительство не обязательно может начинаться «с нуля». Есть возможность использования действующих стволов. Также повышается нефтеотдача пласта, увеличиваются объемы добычи, присутствует простой и надежный способ поддержания давления.

Недостатки МЗС:

Авария в основном стволе приводит к потере всех дополнительных стволов.

Необходимы дополнительные оборудование и инструмент.

Сложная технология бурения.

Удорожание буровых работ

Преимущества МЗС:

Увеличивается производительность скважины;

Повышение уровня извлекаемых флюидов;

Cнижается депрессия на пласт, а с ней вынос песка и приток воды;

Снижается потребность в устьевом и насосном оборудовании при эксплуатации скважины;

Снижаются затраты на природоохранные мероприятия;

МС скважина пересекает и соединяет многослойные неоднородные залежи.

Строительство многозабойных скважин решает проблему низкопродуктивных скважин, причем строительство не обязательно может начинаться «с нуля». Есть возможность использования действующих стволов. Также повышается нефтеотдача пласта, увеличиваются объемы добычи, присутствует простой и надежный способ поддержания давления.

При использовании многозабойных скважин не исключено использование ГРП и МГРП, что в свою очередь не исключает риск проникновения трещины в обводненный коллектор и прочие проблемы, связанные с гидравлическим разрывом продуктивного пласта.

Для дальнейшего поиска способа предотвращения поставленных нами проблем, будет рассматриваться технология Fishbone – высокотехнологичная вариация заканчивания МЗС.

Использование технологии Fishbone.

Данная технология представляет собой бурение горизонтальной скважины. В процессе строительства от основного ствола отходят многочисленные ответвления. Эта конструкция напоминает скелет рыбы. Технология Fishbone является альтернативой технологии гидравлического разрыва пласта. Данный метод позволяет значительно повысить продуктивность скважины или приёмистости в случае нагнетательных скважин благодаря лучшему подсоединению резервуара ко стволу скважины. Также снижается уровень используемой технологической жидкости (водный раствор HCl), снижается риск загрязнения грунтовых вод, и уменьшается объем работ по утилизации загрязнений. Зарубежный опыт показывает прирост добычи до 8,3 раз.

Рис.1 Схематическое изображения скважины с технологией Fishbon

Конструкция Fishbone собирается предварительно. Она включает в себя основную трубу и прикрепленные к ней трубки меньшего диаметра, которые называются иглами. Под действием нагнетаемого давления жидкости (около 2,1 т/м²) иглы начинают выдвигаться из основной трубы и проникают в породу продуктивного пласта. В результате чего исчезает необходимость в трещинах, создаваемых ГРП (Рис.1). Данная конструкция позволяет увеличить охват нефтенасыщенных участков пласта при меньшем объеме буровых работ, чем при бурении много ствольной скважины. Также появляется возможность направить ответвления в отдельные участки нефтяных залежей, избегая возможности проникновения в соседние пласты с газом или водой. Стоимость отвода ответвлений в разные стороны гораздо ниже, нежели затраты на бурение отдельных скважин, но сам процесс бурения значительно сложнее и требует более серьезной подготовки для проведения операции бурения.

Скважины с траекторией типа Fishbone впервые были применены в сентябре 2016 года на одном из участков Восточно – Мессояхского месторождения. На месторождении было построено 8 скважин. Основной причиной использования данной технологии являлась небольшая эффективная мощность пласта – до 30 метров, наличие газонефтяного контакта, высокая неоднородность коллектора и его малая проницаемость. Стартовый дебит многозабойных скважин типа Fishbone оказался на 40% выше, чем дебит обычных горизонтальных скважин, пробуренных на тех же участках пласта. Для части скважин дебит нефти удалось повысить на 57 тонн в сутки по сравнению с плановыми показателями. Сгеодня в технологическом активе Мессояханефтегаза уже 18 скважин с боковыми ответвлениями в горизонтальном участке.

Бурение МЗС Fishbone на Ванкорском месторождении (НХ-1 и НХ 3-4) также показало эффективность данной технологии относительно обычной ГС. Было зафиксировано увеличение стартового дебита на 40/20%, NVP (Чистая приведённая стоимость) на 30%.

Таблица 1. Сравнение МЗС (ГРП) и МЗС (Fishbone).

Критерии	МЗС (ГРП)	МЗС (Fishbone)
Риск прорыва трещины в ОК.	+	-
Использование большого объема хим. реагентов.	+	-
Большие объемы работ по утилизации загрязнений	+	-
Стоимость проведения процесса	Выше	Ниже
Увеличение производительности скважины	Ниже	Выше
Наличие меньшего количества работников	-	+
Более сложный процесс	-	+
Больший охват нефтенасыщенных участков	-	+
Решает проблему низкопродуктивных скважин	+	+
Авария в основном стволе приводит к потере всех дополнительных стволов.	+	-
Использование при малых глубинах залегания пласта	-	+
Риск загрязнения глубинных вод	+	-
Компактное оборудование	-	+
Обязательное использование геомеханической модели	-	+

Заключение

Для предотвращения обводнения продуктивных пластов в работе были представлены способы бурения горизонтальных скважин, с помощью которых можно избежать возможности попадания трещин при ГРП в обводненный коллектор. Самым разумным решением является использование технологии Fishbone. Использование этого метода требует большей точности вычислений и более серьезной подготовки к процессу бурения, но при этом имеет множество плюсов (Таблица 1), способных благоприятно повлиять на процесс заканчивания скважин

Список использованной литературы:

Середа Н.Г. Основы нефтегазового дела.

Меликбеков А.С. Теория и практика гидравлического разрыва пласта.

Унифицированный дизайн гидроразрыва пласта: от теории к практике Автор: Экономидес М.

https://neftegaz.ru/science/view/1279-Rybya-kost-fishbone-tehnologiya-uvelicheniya-produktivnosti-skvazhiny

http://snkoil.com/press-tsentr/polezno-pochitat/burenie-mnogozaboynykh-gorizontalno-razvetvlennykh-skvazhin/

Код для цитирования: Скопировать