О.В. Виноградова, Н.С. Толстой (ВНИИзарубежгеология)

Применение горизонтального бурения при эксплуатации нефтяных месторождений – важнейшее технологическое достижение нефтегазовой промышленности последнего десятилетия. В последние пять лет эта технология получила широкое развитие. Если в 1980–1984 гг. ежегодно бурилось не более одной-двух горизонтальных скважин, причем только в США, то в 1988 г. их число в целом по миру превысило 200, и такой же уровень бурения ожидается к началу 1991 г.

Соответственно с накопленным к настоящему времени опытом наиболее целесообразно применение горизонтальной проходки при ведении добычи из коллекторских толщ с высокой вертикальной трещиноватостью, из маломощных коллекторов, с целью интенсификации слабопроницаемых пластов и др. Технология горизонтального бурения эффективна и при решении ряда технических проблем, например, в случаях частых обводнений и прорывов газа. При горизонтальной проходке в призабойной зоне перепады давления существенно уменьшаются, что при соответствующем контроле дает возможность фактически полностью избегать засасывания воды и газа в пласт при его вскрытии. При традиционной эксплуатации пласта вертикальной скважиной нефть отбирается из значительно меньшего по объему участка, чем при горизонтальной проходке, что приводит к сравнительно более частому прорыву воды и газа в пласт.

Одно из существенных преимуществ горизонтальной проходки – возможность обходиться значительно меньшим числом эксплуатационных скважин, что имеет немаловажное экологическое значение. В качестве примера можно привести месторождение Прадхо-Бей на Аляске, где одна горизонтальная скважина по объему добычи соответствует четырем вертикальным.

До 1989 г. горизонтальные скважины, как правило, использовались только на нефтяных месторождениях, однако по причинам не технического, а экономического характера. Фактически эффективность их применения на газовых месторождениях даже выше, чем на нефтяных, и предполагается, что со временем они будут широко применяться на малорентабельных месторождениях газа, в частности на шельфе. Одним из примеров опыта использования горизонтальных скважин на газовых месторождениях может служить пробуренная и испытанная в 1989 г. компанией Коноко скважина Дьюнхантер на месторождении Норт Вальянт в южной части британского сектора Северного моря. Стоимость бурения горизонтальной скважины выше, чем традиционной вертикальной в Северном море на 35 %. Однако, приток газа во время испытаний нетрадиционной скважины был в 3 раза больше, и, когда скважина будет введена в промышленную эксплуатацию, уровень добычи, как ожидается, будет еще выше. В настоящее время большая часть горизонтальных скважин бурится в США. Однако в последние годы метод получил широкое распространение во многих регионах мира. Так, в Канаде горизонтальное бурение преимущественно применяется при добыче тяжелой нефти (в сочетании, с вертикальными нагнетательными скважинами). В Западной Европе они успешно используются для решения проблем, связанных с возникновением конусов обводнения (голландский сектор Северного моря), при проходке трещиноватых пород, при проведении добычи в низкопористых, интенсивно трещиноватых известняках (месторождение Роспо Маре, Италия), для интенсификации нефтеотдачи пласта на истощающихся месторождениях (Франция). В Западной Европе разработан способ добычи нефти из двух маломощных продуктивных пластов методом “ступени”, т. е. из скважины с двумя горизонтальными участками, где пласт-коллектор расположен на разной глубине.

В горизонтальных скважинах сложнее проводить геофизические исследования и перфорационные работы. В 1985 г. в Хьюстоне была разработана гибкая колонна насосно-компрессорных труб, посредством которой в скважину на многожильном кабеле вводятся аппараты и инструменты для исследований. Колонна задавливается в ствол скважины на нужную глубину с помощью специального устройства. Передача данных от погруженного в скважину прибора на ЭВМ, установленного на ее устье, осуществляется по кабелю, при этом каротажная или перфорационная кабельная головка перед продавливанием в скважину закрепляется на конце гибкой колонны НКТ посредством конусных соединителей с заданными параметрами разъединения.

Этот метод успешно опробован с начала 1985 г. в ФРГ в специально для этого пробуренной горизонтальной скважине Беркхопен 2001 с длиной горизонтального участка 183 м. На ней были проведены гамма-каротаж, акустическая цементометрия и локация муфт. Позднее метод опробовался во Франции на месторождении Шаторенар, длина горизонтального участка 200 м, осуществлены гамма-каротаж и локация муфт. В 1986 г. подобный комплекс работ был проведен на Прадхо-Бей (Аляска) и в ряде скважин на шельфе Калифорнии.

При проектировании горизонтальной скважины большое внимание уделяется подготовительному периоду: выбору места и глубины заложения, учету коллекторских свойств пласта, давлению и температуре, типу резервуара и химическим свойствам УВ-флюида. На основе этих данных выбирается конструкция скважины, включая темпы набора кривизны, метод заканчивания и режим эксплуатации.

Рекордно низкая удельная стоимость горизонтального бурения в 1989 г. в США была 201,75 долл./м.

Экономическая целесообразность горизонтальных скважин особенно отчетливо проявляется в экологически сложных районах, а также на месторождениях, расположенных на территории заповедников, в черте городов, в стратегических районах и т. п. В районах многолетнемерзлых пород горизонтальная проходка позволяет значительно снизить площадь промыслового участка, что повышает рентабельность месторождения. В прибрежных экваториальных районах применение горизонтальных скважин позволяет вести эксплуатацию морских месторождений с берега, что снимает необходимость сооружения искусственных островов или использования дорогостоящих буровых платформ. В удалении от берега при морской разработке месторождений горизонтальное бурение позволяет обходиться значительно меньшим числом эксплуатационных скважин.

Горизонтальная проходка дает возможность осваивать залежи на периферии структур, на их крыльях и в небольших по размеру приразломных блоках, что увеличивает объем извлекаемых запасов УВ на уже выработанных или считавшихся ранее нерентабельными месторождениях.