Особенности и преимущества горизонтальных скважин

Горизонтальными называются такие скважины, которые вскрывают продуктивный пласт на интервале не менее чем вдвое превышающем толщину пласта. Такие скважины позволяют увеличить дебит нефти или газа, и что более существенно, повысить коэффициент отдачи пласта. Следует отметить, что наибольший эффект может быть получен при бурении не единичных, а нескольких горизонтальных скважин, увязанных в общую систему разработки месторождения. Это позволяет получить параллельно‑ струйную фильтрацию флюида в пласте вместо радиальной, имеющей место при эксплуатации вертикальной скважины. В последнем случае в пласте образуются нейтральные зоны («ромашки», целики) нетронутой нефтенасыщенности. Снижение дебита скважины при радиальной фильтрации можно объяснить тем, что по мере приближения флюида к скважине площадь сечения, через которую проходит поток, непрерывно уменьшается, следовательно, соответственно должна увеличиваться скорость его движения. Кроме того, увеличивается объем движущейся смеси в связи с выделением из нефти растворенного газа и его расширением вследствие понижения давления вблизи скважины. По этим причинам гидравлические сопротивления движению жидкости, создаваемые пористой средой, возрастают. Как следствие, при установившемся радиальном потоке большая часть напора и энергии будет затрачена на преодоление сопротивлений непосредственно около скважины. Как показывают теоретические расчеты, даже для негазированной жидкости скорость потока непосредственно у самой скважины будет в 100 раз больше, чем на расстоянии 10 м от нее.

При параллельно‑ струйной фильтрации влияние этого фактора существенно снижается, и по расчетам при толщине пласта 10 м и длине горизонтального ствола 100‑ 150 м приток нефти увеличится не менее, чем в 3 раза по сравнению с вертикальной скважиной. В реальной практике в отдельных случаях имеет место стократное увеличение дебита скважины, но в среднем коэффициент увеличения дебита равен трем.

Благодаря горизонтальным скважинам текущий коэффициент нефтеотдачи по зарубежным месторождениям за 5 лет повысился на 30 %. Конечная нефтеотдача по расчетам специалистов может повыситься на 10‑ 20 %.

По мнению многих исследователей, бурение горизонтальных скважин наиболее эффективно в продуктивных пластах, сложенных трещиноватыми карбонатными породами. Естественные трещины в пласте располагаются, как правило, вертикально, и при пересечении их горизонтальным стволом существенно увеличивается объем дренирования, а следовательно, и дебит.

Такие скважины имеют существенное преимущество при добыче нефти из оторочек нефтегазовых залежей. В этом случае снижается отрицательное влияние конусов газа и воды при эксплуатации скважин (менее вероятен прорыв газа и меньше обводненность продукции).

Практически только с помощью горизонтальных скважин возможна добыча нефти и газа из низкопроницаемых и карбонатных с высокой неоднородностью коллекторов, тяжелых и высоковязких нефтей, залежей с высокой степенью выработанности. В то же время прогнозные запасы углеводородного сырья в таких месторождениях в России составляют около 25 млрд. т.

С экономической точки зрения при бурении горизонтальных скважин происходит увеличение объемов бурения по каждой скважине за счет удлинения ствола, повышается расход материалов и инструмента, усложняется технология, требуются дополнительные затраты средств на отклонители, системы их ориентации, специальные забойные двигатели и др. К буровым растворам предъявляются более высокие требования, в результате чего их стоимость существенно возрастает. Значительно усложняются геофизические работы. Велика вероятность осложнений, особенно в горизонтальном стволе. Все это приводит к тому, что продолжительность бурения горизонтальной скважины в ряде случаев возрастает в 1, 5‑ 2 раза, а себестоимость 1 метра‑ в 1, 3‑ 1, 8 раза, причем на начальной стадии при освоении новых технологий, и более. Однако в ряде случаев стоимости 1 м вертикальных и горизонтальных скважин сравнялись.

Вместе с тем, за счет снижения общего числа горизонтальных скважин по сравнению с вертикальными (в ряде случаев в 10 раз [6]), затраты на их эксплуатацию, обустройство промыслов, т.е. общие расходы по разработке месторождений, в некоторых случаях могут быть снижены до 5 раз. В результате удельные капитальные вложения на 1 т добываемой нефти снижаются в 1, 5‑ 2 раза.

Бурение горизонтальных скважин имеет значительное преимущество и с экологической точки зрения. Это связано с тем, что сокращается общее количество скважин и сохраняется возможность бурения с кустовых площадок, в результате уменьшается:

· отчуждение земель;

· загрязнение поверхностных вод нефтепродуктами и химреагентами;

· объем сооружаемых инженерных коммуникаций (дороги, ЛЭП, водо‑ и нефтепроводы);

· поступление в водоносные и продуктивные горизонты различных примесей;

· объем отходов;

· воздействие на окружающую среду при работах, связанных с интенсификацией притока флюида в скважину (кислотные обработки, гидроразрыв пласта, термическое воздействие).

Таким образом, применение горизонтальных скважин при добыче углеводородного сырья позволяет:

· повысить дебит скважин за счет увеличения поверхности фильтрации и зоны дренирования;

· снизить общее количество скважин;

· создать оптимальную систему разработки месторождения;

· повысить степень извлечения углеводородов за счет создания более интенсивных перетоков флюида, особенно в сложнопостроенных залежах;

· снизить обводненность нефти;

· восстановить, а в ряде случаев и повысить продуктивность месторождений, находящихся на поздней стадии разработки;

· существенно повысить степень активного воздействия на пласт с целью интенсификации притока флюида;

· повысить эффективность нагнетательных скважин с целью поддержания пластового давления;

· снизить затраты средств на природоохранные мероприятия;

· снизить удельные капитальные вложения на тонну добываемой нефти.

К числу некоторых недостатков горизонтальных скважин следует отнести:

· увеличение общего метража бурения по отдельной скважине;

· повышение себестоимости метра скважины;

· эффективность (дебит) горизонтального ствола в несколько раз меньше, чем вертикального такой же длины;

· в процессе эксплуатации дебит горизонтальной скважины снижается более интенсивно, чем вертикальной, однако накопленная добыча в течение 4‑ 6 лет повышается на мене, чем в 2 раза [2].