Наклонно-направленное бурение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
При кустовом бурении одна буровая установка (например, морская платформа) используется для создания группы скважин. При помощи наклонно-направленного бурения эти скважины могут вскрывать продуктовые пласты находящиеся на значительном горизонтальном удалении от буровой.

Наклонно-направленное бурение, направленное бурение (англ. directional drilling, slant drilling) — метод сооружения скважин, при котором они имеют сложный пространственный профиль, включающий в себя вертикальный верхний интервал, после которого следуют участки с заданными отклонениями от вертикали[1]. Часто используется при разведке и добыче таких полезных ископаемых, как нефть и газ, особенно при многоствольном и кустовом бурении. С 1990-х активно развиваются технологии направленного бурения для создания скважин с горизонтальными участками длиной до единиц километров.


История[править | править вики-текст]

Впервые начало применяться в середине XX века. Основоположниками данного метода являются американские нефтяники Джон Истман, Роман Хайнс и Джордж Фейлинг, впервые применившие его в 1934 году для добычи нефти из месторождения Конро, Техас[2]. В СССР подобный метод при поддержке бакинского ученного М.П. Гулузаде впервые применил азербайджанский нефтяник Ага Нейматулла - для добычи нефти из труднодоступного месторождений: на суше - в 1941 году (район Баку Бибиэйбат), и в Каспийском море - в 1946-47 годах[3].

Технология контролируемого наклонного бурения развивалась постепенно. Для отклонения компоновки низа бурильной колонны (КНБК, англ. BHA) от вертикали в скважину устанавливались клиновые отклонители (уипстоки, whipstock); бурение производилось традиционными роторными компоновками. Однако направленные скважины, созданные по такой технологии, часто не достигали целевых пластов, имея значительные отклонения от целевых азимутов[4].

В невертикальных участках скважин с наклоном более 12 градусов при необходимости дальнейшего изменения зенитного угла может применяться забойная роторная компоновка со стабилизаторами и утяжеленными бурильными трубами, которая создает на долоте отклоняющую нагрузку. Опорная компоновка (build assembly) применяется для набора угла, маятниковая (pendulum assembly) для уменьшения. Для сохранения набранного угла используется стабилизированная компоновка (tangent, packed assembly)[4][5].

С 1960-х годов для направленного бурения стали применяться компоновки с кривым переходником и забойным двигателем (например, использующими гидравлический привод винтовым забойным двигателем или турбобуром). Изначально кривые переходники имели фиксированный угол наклона от 0,5 до 1 градуса[4]. Направление в таких компоновках задавалось поворотом бурильной колонны, однако для изменения угла наклона требовалось поднятие на поверхность и замена переходника.

Позже были изобретены и внедрены переходники с управляемым изгибом (от 0 до 4 градусов), задаваемым с поверхности без поднятия компоновки из скважины. Они также использовались совместно с забойными двигателями, образуя управляемый двигатель (steerable motor)[4]. Такой двигатель может использоваться в двух режимах: роторного (вращательного) бурения, при котором усилие создается роторным столом или верхним приводом, и скользящем режиме, в котором бурильная колонна не вращается, а долото приводится в действие забойным двигателем. В скользящем режиме поворотом колонны задается азимутальный угол отклонения, а зенитный угол задается изгибом управляемого переходника[4].

С 1990-х развиваются роторные управляемые системы (РУС, Rotary steerable system), позволяющие управлять наклоном скважины во время роторного бурения без периодов скольжения[6]. Изначально они использовались для бурения скважин с большими отклонениями от вертикали, но затем стали широко применяться для бурения скважин любых профилей[4].

Развитие в 2000-х годах наклонно-направленного бурения с горизонтальными участками до 3-4 километров длиной, совместно с многостадийным гидроразрывом пласта позволило начать в Северной Америке экономически оправданную добычу газа, а затем и лёгкой нефти плотных коллекторов из сланцевых формаций (см. Сланцевая революция)[7][8].

Преимущества[править | править вики-текст]

  • При наклоне конечного участка, совпадающим с наклоном пласта, большая часть скважины проходит по продуктовому пласту
  • Возможно бурение в залежи, вертикальный доступ к которым затруднен или невозможен (залежи под городами, озёрами, бурение оффшорных залежей с берега)
  • Возможность кустового бурения, когда устья скважин группируются на небольшой площадке и они могут буриться одной буровой при незначительном её передвижении. К примеру, морская буровая платформа может подготовить порядка 40 скважин с одной площадки.
  • Наклонное бурение позволяет создавать глушащие скважины (relief well) при предотвращении аварий, например, для остановки фонтанирующей скважины. Глушащую скважину начинают бурить с безопасного расстояния, затем направляя её точно в аварийную для закачки глушильного раствора.

Недостатки[править | править вики-текст]

Ранние попытки наклонно-направленного и горизонтального бурения были значительно более медленными, чем вертикальные проекты из-за необходимости частых остановок и исследований профиля скважины, а также из-за более медленного бурения породы. Затем, с развитием забойных двигателей и измерительных средств возросла скорость бурения и упростилось измерение.

Для наклонных скважин, зенитный угол в которых не превышает 40 градусов возможно применение традиционных измерительных средств, опускаемых в скважину на кабеле. При больших углах и наличии горизонтальных участков, требуется применять более сложные средства.

Для скважин с большими углами также усложняется профилактика поступления песка в скважину.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Наклонно-направленное бурение // Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.
  2. Directional drilling. Wikipedia: The Free Encyclopedia.
  3. БАБАЕВ Рагим. ИЗ КОГОРТЫ ПЕРВОПРОХОДЦЕВ. газета "Бакинский рабочий" (2011.- 24 февраля).
  4. 1 2 3 4 5 6 Гибридная роторная управляемая система бурения — сочетание лучшего // Нефтегазовое обозрение, зима 2011—2012, том 23, № 4; Sclumberger — краткая история
  5. Devereux, Drilling Technology in Nontechnical Language p 183—185 «Rotary drilling assemblies»
  6. Rotary steerable drilling technology matures // DRILLING CONTRACTOR, July/August 2003 (англ.)
  7. Shale gas and hydraulic fracturing Blessing or curse?, 2014: "Only with the emergence of so called horizontal directional drilling can untapped shale gas and other tight gas reserves be accessed in a cost-efficient way"
  8. Shale Gas Revolution, SLB, 2011: "The two main enabling technologies that have made shale plays economical are extended-reach horizontal drilling and multistage hydraulic fracture stimulation."

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]