XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Одним из наиболее важных достижений добычи нефти и газа в мировой практике в 20-ом столетии является бурение горизонтальных скважин. 21-е столетие ознаменовалось большими достижениями в технике и технологии строительства таких скважин на достаточно больших глубинах.

Впервые идея бурения горизонтальных скважин была осуществлена на практике в Советском Союзе в 1937 году при бурении в шахте горизонтального ствола длинной 350 м.

Спустя пять лет в Соединенных штатах Америки были пробурены горизонтальные скважины длиной 180 м путем зарезки из вертикального ствола действующей скважины. Только в 1968 г. были достигнуты большие успехи в бурении горизонтальных скважин на глубине 2000 м. Длина горизонтального ствола составляла около 500 м. Произошло это на Марковском месторождении.

Основным преимуществом горизонтального способа бурения и соответственно разработки месторождений с использованием горизонтальных стволов явилось многократное увеличение дебита скважин. Это и дало бурное развитие горизонтального бурения во всем мире. Однако в последующем темп развития значительно замедлился, так как стоимость горизонтального бурения оказалась чрезмерно высокой вследствие недостаточного совершенства техники и технологии бурения, освоения, исследовательских и ремонтных работ. Немало времени и средств ушло на преодоление этих проблем. Однако и до настоящего времени происходит совершенствование техники и технологии бурения горизонтальных скважин. Тем не менее, трудности в основном преодолены, и бурение горизонтальных скважин нарастает из года в год. Необходимость этого обусловлена тем, что наиболее доступные запасы нефти и газа постепенно истощаются и всё большая доля добычи углеводородов приходится на месторождения со сложными геолого-физическими условиями, характеризующимися низкой проницаемостью коллекторов, высокой вязкостью нефти, неблагоприятным расположением месторождений (шельфы морей, заболоченность местности и др.)

Горизонтальные скважины (динамика развития)

В настоящее время одним из перспективных методов интенсификации добычи нефти и полноты ее извлечения из недр является разработка месторождений с использованием горизонтальных скважин ( ГС). Особую актуальность это приобретает для месторождений со сложным геологическим строением продуктивных залежей и на поздней стадии их разработки. Следует отметить, что большинство нефтяных месторождений отрасли разрабатывается в основном с использованием традиционных методов вытеснения нефти, а именно путем применения различных вариантов заводнения. В неоднородных коллекторах оставлено немало невыработанных пропластков, целиком и других зон, заблокированных по различным причинам. Значимость создания систем разработки нефтяных месторождений с использованием ГС ещё больше возрастает с вовлечением в разработку месторождений с трудноизлекаемыми запасами, которых в структуре запасов становится все больше.

Технология горизонтально направленного бурения считается наиболее выгодным с экономической точки зрения способом в сравнении с более традиционными методами. Это объясняется экономией средств, которые при открытом бурении затрачивались на «лишние» работы.

Сейчас горизонтально направленное бурение считается высокотехнологичным методом проведения подземных работ.

В чем заключается метод горизонтально-направленного бурения: описание технологии.

Уже из названия самого способа бурения понятно, что пространственное расположение выполняемых скважин осуществляется под наклоном. Отклонения от вертикали могут иметь любые значения, начиная от 2–3 градусов и заканчивая практически горизонтальным положением.

Комплекс бурения делится на этапы:

подготовительные работы;

выполнение пилотной скважины путем управляемого бурения;

постепенное расширение скважины до расчетного диаметра;

затягивание труб, кабелей и прочих элементов инженерии.

В подготовительный процесс входит тщательное исследование территории проведения работ:

анализ структуры грунтов;

изучение залегания существующих коммуникаций, возможных препятствий.

Как происходит горизонтально направленное бурение.

Горизонтальное бурение происходит при помощи специально устроенной буровой головки, имеющей технологический скос для разрушения породы и посадочное место под излучатель. Буровая головка соединена с подвижным приводным стержнем, позволяющим задавать нужное направление движения бура, с возможностью обхождения препятствий.

Со старта бурения к основанию бура, через конструктивные отверстия, подается специальный раствор. Смешиваясь в скважине с измельченным грунтом, раствор образует суспензию, которая уменьшает трение стержня с головкой, охлаждает бур и укрепляет стенки скважины, снижая риск обрушения. Также буровой раствор нужен для промывания скважины от шлама.

Двигаясь по заданной траектории, буровая головка достигает запланированной точки выхода на поверхность.  

Машины и рабочее оборудование

Оборудование, используемое для прокладки коммуникаций методом ГНБ, разделяется:

Машины для совершения горизонтального бурения;

Системы локации, применяемые для координации позиционирования буровой головки;

Вспомогательные инструменты для ГНБ установок.

Поэтапное выполнение

Подготовительные работы

До начала работ проводится обследование трассы: исследуется грунт, свойства и его состав, расположение возможных коммуникаций. Делаются расчеты по навигации и оформляется нормативно-техническая документация на исполнение работ. При необходимости зондируются сложные участки будущей трассы на предмет пересечения с имеющимися подземными инженерными коммуникациями. В результате разрабатывается оптимальная траектория бурения. Уделяется пристальное внимание технике безопасности работников буровой машины и людей, которые могут оказаться поблизости.  

На подготовительном этапе формируется площадка, на которой будет располагаться буровая установка, производятся земельные работы. Ее размеры и положение зависят от габаритов бурового комплекса, диаметра и глубины залегания скважины, ее протяженности.

Пилотная скважина

Когда подготовительные работы закончены, можно начинать построение пилотной скважины. Это основной этап в разработке, от которого зависит достижение конечной цели.

Перемещение буровой головки контролируется при помощи локатора, принимающего сигнал от излучателя, расположенного в ней. Информация о нахождении бура передается на монитор оператора буровой машины, по которой определяется соответствие заданной траектории маршрута бурения. По окончании построения пилотной скважины, буровая головка выходит на поверхность или на финишную проектную точку.

Расширение бурового отверстия

Далее следует этап расширения пилотной скважины. Буровая головка заменяется на другой тип насадок для горизонтального бурения - риммер. Конструктивный элемент, представляющий собой лопасти, закрепленные на одной оси, с режущими зубцами, который вращаясь и двигаясь в обратном направлении, увеличивает диаметр скважины. Если необходим большой размер отверстия, таких челночных проходов может быть несколько, с последовательной заменой риммеров, до достижения нужного диаметра.

Прокладывание трубопровода

На обратной от буровой машины стороне к последнему риммеру, при помощи вертлюга, гасящему вращательное движение буровых штанг, и скоб, прикрепляют элементы трубопровода и прокладывают в скважину. 

После завершения строительства трубопровода, исполнитель сдает заказчику отчетную документацию, где указывается действительное положение трубопровода, с обозначениями координат местности.

Список использованной литературы:

Сучков Б.М. Горизонтальные скважины. - Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2006.- 424с.

https://tsgnb.ru/blog-gnb/207-gorizontalnoe-burenie.html

https://www.vseoburenii.ru/skvazhina/burenie-gorizontalnyx-skvazhin.html

http://snkoil.com/press-tsentr/polezno-pochitat/burenie-gorizontalnykh-neftyanykh-skvazhin/

Код для цитирования: Скопировать