Краткий исторический обзор проблемы

В своем докладе " Горизонтальные и разветвленно-горизонтальные скважины — рычаг повышения производительности и нефтеотдачи пла­стов" (1991 г.) почетный член Академии Естественных наук РФ Н. К. Байбаков подробно осветил состояние дел по этой проблеме в России и за ее пределами. Поэтому воспользуемся некоторыми све­дениями из его доклада. Этот метод впервые разработан и успешно реализован в отечественной практике в начале 50-х гг., однако, в дальнейшем он к сожалению не получил широкого применения.

Первый этап развития этого метода распространяется с 1950 по 1960 it. (первый опыт бурения в СССР). Первые экспериментальные работы (по методу А. М. Григоряна) были успешно осуществлены в 1952—1953 гг. на Карташевском месторождении в Башкирии, когда была сооружена первая горизонтально -разветвленная скважина № 66/45 (рис. 1, Табл. 2). В этой скважине почти 80 % всей проходки было пройдено непосредст­венно по продуктивному пласту. Скважина имела 10 резко искривлен­ных стволов. При ее вертикальной глубине 600 м общая протяженность скважины составила 1993 м, из которых 1768 м было пройдено непосред­ственно по продуктивному пласту. Максимальное расстояние между забоями составило 322 м, а наиболее протяженный горизонтальный ствол имел длину 168 м. Дебит нефти составил 120 т/сут, в том время как средний дебит по вертикальным скважинам на этом месторождении составил 7 т/сут. Правда, скорость бурения была ниже в 1, 2 раза и бурение дороже в 1, 5 раза, но при этом дебит был выше в 17 раз.

1959—1960 гг. — начало развития теоретических воззрений на гидродинамические процессы, возникающие при бурении ГС. Во ВНИИнефть были проведены гидродинамические исследования по раз­работке нефтяных месторождений с помощью горизонтальных и много­забойных скважин. Были созданы теоретические основы фильтрации и нефтеотдачи пластов в таких скважинах, изложенные Ю. П. Борисовым, В.П.Пилатовским, В.П.Табаковым в их монографии " Разработка нефтяных месторождений горизонтальными и многозабойными скважинами" (М.: Недра, 1964 г.).

Второй этап развития бурения охватывает 1961—1978 гг. До 1970 г. во ВНИИБТ под руководством А. М. Григоряна группой специалистов была разработана теория бурения таких скважин и эффективная техно­логия их проводки. А. М. Григорян подвел итог этим работам в своей монографии, которую выпустил в 1969 г. Во ВНИИБТ в это

Рисунок 1 Горизонтальные стволы скважины № 66/45, 1953г

Рисунок 2 Марковская разведочная РГС

Время был разработан и создан целый ряд технических средств, которые успешно были применены при бурении ГС и РГС в быв. Куйбышевской области, на Западной Украине, Восточной Сибири (Марковская разведочная с отклонением горизонтального ствола, равным 632 м и одним разветв­лением) (рис. 2) и многие другие.

Семидесятые годы — начало промышленного бурения ГС за рубежом. Лидером бурения ГС стал Французский институт нефти (ФИН), специалисты которого взяли за основу исследования советских ученых - нефтяников в области бурения и разработки нефтяных месторождений с помощью ГС и многозабойных скважин (МЗС), а также фирма " Эльф-Акитен".

В связи с определенной технической и технологической сложностью строительства ГС зарубежными фирмами были резко увеличены ассигнования на научно-исследовательские работы по горизонтальному бурению. За короткие сроки были сконструированы, прошли промыш­ленные испытания и появились на рынке новые забойные двигатели, долота, телесистемы и другое оборудование, позволяющее достигнуть высоких технико-экономических показателей при бурении ГС. Была решена проблема проведения геофизических исследований в горизон­тальных стволах.

К сожалению у нас в стране из-за того, что резко увеличилась добыча нефти (относительно дешевой) в Западной Сибири, снизился также резко и интерес к бурению РГС и ГС. Наша российская технология не внедрялась. Было упущено время.

С 1978—1979 гг. начинается третий этап. В эти годы резко возрастает интерес к бурению ГС в США, так как этот вид бурения становится экономически выгодным с использованием даже обычного, традиционного оборудования. Опыт эксплуатации ГС на нескольких месторождениях уже к 1982 г. показал, что они обладают большими потенциальными возможностями для обеспечения наиболее полного извлечения из недр углеводородов особенно там, где традиционные ме­тоды не дают эффекта, т. е. мало применимы.

Таблица 2.

Большие работы по внедрению бурения ГС начались в шельфовой зоне Севеного моря. Развитие работ во Франции в эти годы стимулируются необходимостью разработки нефтяных месторождений Лак-Супериор и Кастера-Му (глубина 3 км), а также шельфового мес­торождения Распо-Маре (Италия), расположенного на Адриатике, где высоковязкая нефть находилась в карстовых ловушках. В это время фирма " Эльф-Акитен" устанавливает рекорды. Им удается пробурить скважину с длиной горизонтального ствола в 2 км и достичь 15-кратного увеличения дебита на одной из ГС месторождения Распо-Маре по срав­нению с соседними вертикальными скважинами.

Четвертый этап начался в 1985—1986 гг. Центр бурения ГС уверенно переместился в США. Успехи фирмы " Эльф-Акитен" вызвали огромный интерес многих нефтяных фирм США. Начинается активное разбуривание горизонтальными скважинами месторождения Прадхо Бей, сложенного низкопроницаемыми известняками. Резко возросли объемы бурения ГС в шельфовой зоне Северного моря (Дания, Норвегия, Англия).

К 1989 г. в США пробурено уже 51 ГС и 30—в Европе. На 12-м Международном нефтяном конгрессе в Хьюстоне (1987 г.) значительное число докладов было посвящено бурению ГС и результа­там их использования для разработки нефтяных и газовых месторож­дений. В сводном докладе, представленном на Конгрессе французскими и американскими специалистами было предложено осуществлять бу­рение ГС по трем методам: с малым (6...45 м), средним (40...100 м) и большим (300... 600 м) радиусами кривизны.

В настоящее время бурение горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин успешно применяется в большинстве нефтедо­бывающих стран, таких как США, Франция, Канада, Дания и др. В США в 1990 г. было уже пробурено 2000 скважин, а к 2000 г. планируется пробурить до 20 тыс. таких скважин.

При строительстве ГС достигнуты высокие результаты в технике и технологии бурения и, особенно, в телеметрическом контроле за трае­кторией ствола скважины. Максимальная длина горизонтального участ­ка скважины при этом в Калифорнии достигла 3865 м. В 1990 г. в США благодаря горизонтальным скважинам добывалось дополнительно 16 тыс. т нефти в сутки. Бурением ГС занимается свыше 50 фирм и ком­паний в более чем 20 странах мира. Основные из них — " Стандарт-Ойл" (Норвегия), " Арко" (Дания), " Истмен Кристенсен" (США), " Пройсаг" (ФРГ), " Тедси", " Бритиш Петролеум" (Англия), " Эльф-Акитен" (Франция), " Эльф-Италия", " Сперисан" (США), " Анадрилл" (США) и др.

В нашей стране на территории бывшего Советского Союза пробурено 207 горизонтальных скважин. В России в 1990 г. было сооружено 12 ГС, в 1991 г.—44 (в том числе в Западной Сибири 13). В 1992 г. пробурено 32 ГС.

По данным производственных нефтяных организаций дебит освоен­ных скважин в 3... 10 раза превышает дебит соседних вертикальных и наклонных скважин. За последние годы в соответствии с программой " Горизонт" организовано бурение ГС в ПО Саратовнефтегаз, Башнефть, Татнефть, Нижневолжскнефть, Коминефть, Сахалинморнефтегаз, Нижневартовскнефтегаз, Томскнефть, Пермнефть и др.

Рисунок 4 Разветвленная скважина № 1543 Западная Украина, 1957 г. (а); Горизонтальная скважина № 1644, Западная Украина, 1957 г. (б)

Рисунок 5 Разведочная РГС под Душанбе

Рисунок 6 Горизонтальная скважина в известняках(быв.Татарская АССР)

Рисунок 7 Рост числа горизонтальных скважин (прогноз мирового объёма): 1-поданным фирмы «Пройсаг»; 2-поданным Р.Лангу и Н.Джетту

В Западной Сибири создано специализированное буровое предприятие по горизонтальному бурению в Нижневартовске (Инженер­ный центр по сервисному комплексному информационному обеспе­чению), совместное предприятие " Сибирский Сперри-Сан" в Нефте-Юганске. Подобные центры созданы в Башкирии, Саратовской области, г.Оренбурге, г.Сургуте и др. районах.

Некоторые данные по пробуренным ГС представлены на рис. 6, а рост числа горизонтальных скважин по мировому прогнозу представлен на рис. 7.