Сравнительный анализ эффективности бурения боковых стволов скважин различной конструкции в разных геологических условиях

"Научный аспект №6-2024" - Геология

УДК 622.24

Калашников Егор Игоревич – Тюменский индустриальный университет, ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг».

Аннотация: Бурение боковых стволов является одним из ключевых методов ГТМ, направленный на увеличение КИН и расширение ресурсной базы нефтегазовых компаний. Эта технология позволяет существенно повысить добычу углеводородов и продлить срок службы скважины, что делает ее привлекательной для многих предприятий. В данной статье рассмотрена эффективность бурения боковых стволов наклонно-направленной и горизонтальной конструкции в условиях русловых отложений, характеризующиеся улучшенными фильтрационно-емкостными свойствами, и пойменных отложений, характеризующиеся ухудшенными фильтрационно-емкостными свойствами. Сделаны выводы об схожей эффективности боковых стволов в русловых отложениях и высокой эффективности горизонтального бокового ствола в пойменных условиях относительно наклонно-направленного бокового ствола.

Ключевые слова: боковой ствол, бурение, сложные геологические условия, БВС, БВГС.

Введение

В настоящее время в России множество месторождений, находящихся на поздней стадии разработки. Однако на объектах разработки данных месторождений сосредоточено значительное количество остаточных запасов нефти. Одним из способов увеличения добычи нефти является бурение боковых стволов, которое позволяет увеличить охват залежей нефти. Сегодня боковые стволы бурятся различной конструкции: горизонтальные или наклонно-направленные. В статье мы рассмотрим эффективность различных конструкций боковых стволов.

Цель работы – провести анализ эффективности различной конструкции боковых стволов скважин.

Объектом исследования служат результаты бурения боковых стволов различной конструкции.

Основными методами исследования являются сравнение и анализ результатов бурения боковых стволов различной конструкции.

Основная часть

Бурение боковых стволов является одним из основных методов повышения эффективности добычи нефти. Выделяют следующие конструкции боковых стволов: наклонно-направленные (БВС) и с горизонтальным участком (БВГС). Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, которые влияют на их применение в зависимости от геологических условий, характеристик пласта и экономических показателей.

Основным преимуществом наклонно-направленных боковых стволов является повторное применение ГТМ в уже пробуренном и эксплуатирующемся БВС, без использования дорогостоящего оборудования и трудозатратных операций (рисунок 1) [1].

Рисунок 1. Конструкция наклонно-направленного бокового ствола

Горизонтальные боковые стволы обеспечивают большую площадь контакта с пластом, что увеличивает продуктивность и снижает вероятность образования конусов обводнения. Они также позволяют разрабатывать залежи с низкопроницаемыми коллекторами и месторождения с трудноизвлекаемыми запасами. Однако, строительство их требует значительных инвестиций, особенно на больших глубинах и в сложных геологических условиях (рисунок 2) [1].

Рисунок 2. Конструкция горизонтального бокового ствола

Второй ствол вскрывает коллектор вдали от дренированной части пласта, где нефтенасыщенность выше, чем в призабойной зоне наклонно-направленной скважины. Или же горизонтальный участок проводится по поропласткам, которые были не охвачены выработкой. В результате значительно повышается отбор, создается новая геометрия дренирования, создаются условия эксплуатации, при которых повышается нефтеотдача маломощных пластов, становится рентабельной разработка низкопродуктивных и практически истощенных залежей. При этом существенно уменьшаются производственные затраты на строительство, и более производительно используется существующий фонд добывающих скважин. Кроме того, бурение вторых стволов дает новую «жизнь» высокообводненным и аварийным скважинам, которые не могли быть возвращены в действующий фонд другими методами [2].

Скважины, расположенные в различных геолого-физических условиях, отличаются динамикой технологических показателей и характеризуются различным темпом снижения дебитов нефти и роста обводнения. Преимущество бурения боковых стволов отмечается в зонах с улучшенными геолого-физическими условиями, даже если участки находятся в разрабатываемых районах.

Рассмотрим геологические условия пластов группы Х. Они преимущественно состоят из русловых и пойменных отложений. Следует отметить, что для получения наиболее высоких результатов при бурении боковых стволов в русловых отложениях необходимо рассматривать участки, где не велась активная разработка, а также поблизости нет нагнетательных скважин, которые вскрыли всю эффективную мощность разреза (рисунок 3). Кроме того, при выборе участка проведения работ необходимо тщательно изучать окружающее геологическое строение, проводить оценку объема остаточных извлекаемых запасов с учетом накопленных отборов по окружающим скважинам и по возможности проводить расчеты на ГГДМ [3].

Рисунок 3. Различные виды коллекторов

На приведенном рисунке можно видеть различные типы коллекторов, которыми представлены русловые, прирусловые и пойменные отложения. Из них, наиболее благоприятными для проведения зарезки бокового ствола могут стать первые два типа разреза, характерные для русловых отложений. Первый тип - средняя мощность (ЧНЗ 5 – 7 м) и средняя проницаемость до 100 мД, второй тип - расчлененный разрез средней мощности 3 – 5 м с подошвенной водой, средняя проницаемость – 75 мД.[3]

Первый и второй тип характеризуются высокой выработкой, поэтому эффективность как БВС, так и БВГС невысокая. Темпы падения дебита нефти в данных типах коллекторов за 24 месяца в среднем составляют как для БВС, так и для БВГС составляет 63 % (рисунок 4). Количество реализованных БВС на этих типах составляет 129 шт, а количество реализованных БВГС составляет 123 шт.

Рисунок 4. Приведенная динамика дебита нефти боковых стволов для первого и второго типов коллекторов

Третий и четвертый тип коллекторов (прирусловые) характеризуются ухудшенными фильтрационно-емкостными свойствами по сравнению с первыми двумя. Средняя эффективная нефтенасыщенная толщина варьируется от 2 до 3 м, проницаемость варьируется от 45 до 60 мД. В связи с этим выработка запасов нефти ниже, чем у предыдущих типов. В этих условиях эффективность выше у БВГС сравнению с БВС за счет горизонтального участка (рисунок 5). Темп падения для БВС составляет 73 %, для БВГС составляет 59 %. Однако БВС показывают удовлетворительную динамику в данных условиях и ещё являются экономически рентабельными. Количество реализованных БВС составляет 66 шт, а количество реализованных БВГС составляет 74 шт.

Рисунок 5. Приведенная динамика дебита нефти боковых стволов для третьего и четвертого типов коллекторов

Пятый тип коллектора представляет из себя пойменные отложения и характеризуется ухудшенными фильтрационно-емкостными свойствами: эффективная нефтенасыщенная толщина варьируется от 1,5 до 2,2 м, проницаемость варьируется от 25 до 40 мД. Данный тип наименее охвачен разработкой, поэтому становится востребованным для реализации бурения бокового ствола. В таких геологических условиях БВГС наиболее эффективны по сравнению с БВС за счет горизонтального участка в условиях низкой толщины пласта. Экономическая рентабельность БВС находится в граничной зоне. Приведенная динамика дебита нефти боковых стволов в этом типе коллектора представлена на рисунке 6. Темпы падения для БВС составляет 74 % в таких условиях, для БВГС составляет 44 %. Количество реализованных БВС составляет 31 шт, а количество реализованных БВГС составляет 45 шт.

Рисунок 6. Приведенная динамика дебита нефти боковых стволов для пятого типа коллектора

В зонах развития русловых отложений отмечается снижение эффективности боковых стволов. Указанное обстоятельство обусловлено высокими темпами разработки данных отложений и уже достаточно значительной выработкой запасов продуктивных коллекторов. В связи с этим, в настоящее время, необходимо уделять более пристальное внимание прирусловым отложениям, которые в меньшей степени охвачены выработкой и содержат еще значительный объем запасов.

Проведенный анализ показал, что бурение вторых стволов в прирусловых отложениях с направлением горизонтального участка в сторону развития русел зарекомендовало себя с положительной стороны.

Решение о применении той или иной конструкции бокового ствола принимаются исходя из расчетов математических и гидродинамических моделей.

Вывод

Таким образом, в условиях улучшенных фильтрационно-емкостных свойств БВС показывает эффективность сопоставимую с БВГС, в условиях невысокой или низкой выработки запасов. Однако горизонтальные боковые стволы показывают высокую эффективность в сложных геологических условиях благодаря горизонтальному участку ствола и максимальному контакту с коллектором.

Список литературы

1. Гилязов Р.М., Рахимкулов Р.Ш. Проблемы заканчивания скважин с боковыми стволами // Нефтяное хозяйство. 2001. № 11.
2. Самигуллин В.Х., Гилязов Р.М., Валуйскова Т.Н., Бикмухаметова Г.И., Юмашев Р.Х. Восстановление бездействующих и малодебитных скважин путем бурения дополнительных стволов // Нефтяное хозяйство. 2007. № 11.
3. Токарева Т.В. Опыт и эффективность бурения, эксплуатации боковых стволов на завершающей стадии разработки нефтяных месторождений. // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2011, №2.