Способ сооружения и способ эксплуатации горизонтальной скважины

 

Изобретение относится к разработке месторождений углеводородов при помощи горизонтальных скважин и может быть использовано для добычи нефти и газа из залежей, расположенных на значительном удалении от устья скважины. Сущность изобретения: способ осуществляют путем бурения и крепления вертикального участка ствола, бурения и крепления наклонно-направленного участка ствола и горизонтального участка ствола скважины, на проектном расстоянии от устья ствола скважины забуривают и крепят вертикальный, наклонно-направленный и горизонтальный участки второй скважины, которую соединяют с горизонтальным участком первой скважины, образуя тем самым колонну, сообщающую два устья, оснащают колонну, как минимум, одним заколонным пакером, который устанавливается на глубине ожидаемого контура заводнения. Эксплуатация горизонтального участка скважины производится после оборудования обоих устьев, перфорации и освоения скважины. При приближении контура заводнения к месту установки пакера внутритрубное пространство эксплуатационной колонны в интервале установки пакера перекрывают и устье, расположенное на стороне, противоположной направлению перемещения контура заводнения, используют для нагнетания жидкого или газообразного агента с целью поддержания пластового давления, а противоположное устье - для добычи углеводородов. Одно из устьев скважины может использоваться для проведения промысловых геофизических исследований в процессе добычи углеводородов из противоположного устья. После прекращения эксплуатации данного элемента месторождения перфорационные отверстия эксплуатационной колонны герметизируют и скважину используют в качестве трубопровода. Изобретение обеспечивает повышение эффективности разработки удаленных и труднодоступных месторождений для установки бурового и нефтепромыслового оборудования, а также при разработке морских месторождений. 2 c. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к разработке месторождений углеводородов при помощи горизонтальных скважин и может быть использовано для добычи нефти и газа из залежей, расположенных на значительном удалении от устья скважины.

Известен способ добычи углеводородов горизонтальными скважинами, включающий бурение и крепление вертикального направления, бурение и крепление наклонно-направленного ствола и горизонтального участка ствола скважины, оборудование устья, перфорацию и освоение скважины. Углеводороды, поступающие из пласта, под действием пластового давления или насосной установки подаются на дневную поверхность (см. Григорян А.М. Вскрытие пластов многозабойными и горизонтальными скважинами, М., Недра, 1969, с. 3-35).

Недостатком указанного способа являются ограничения, накладываемые на длину горизонтального ствола скважины для обеспечения вскрытия продуктивного пласта, удаленного от устья на расстояние, превышающее технические возможности спуска эксплуатационной колонны при создании сжимающих усилий под действием собственного веса эксплуатационной колонны или ее принудительного проталкивания специальными устройствами, например гидравлическими домкратами, установленными на буровой, тогда эксплуатационная колонна продольно изгибается по все длине и волнообразно прижимается к стенкам скважины, затрудняя дальнейшее перемещение вплоть до остановки. Указанный способ не удовлетворяет требованиям эффективной добычи углеводородов для скважин с большим отклонением забоя от устья по причине малого диаметра эксплуатационной колонны.

Целью изобретения является разработка месторождений углеводородов, удаленных на десятки километров вовнутрь природоохранных зон и территорий, запрещенных или недоступных для установки бурового и нефтепромыслового оборудования, уменьшение числа буровых и эксплуатационных платформ на морских месторождениях углеводородов и роста добычи углеводородов за счет увеличения проходного сечения эксплуатационной колонны, как минимум, в два раза.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сооружения горизонтальной скважины, включающем бурение и крепление вертикального направления, бурение и крепление наклонно-направленного ствола и горизонтального участка ствола скважины, на проектном расстоянии от устья ствола скважины забуривают и крепят второе вертикальное направление, при бурении под кондуктор осуществляют набор зенитного угла в направлении первого устья, после выхода на горизонталь ствол обсаживают технической колонной, диаметр которой равен или больше диаметра технической колонны, спущенной с первого устья, разбуривают башмак технической колонны с выходом и расширением ствола из-под башмака на длину долота со стыкующим приспособлением и компоновкой, включающей телеметрическую систему и стыкующее устройство, и спускают данную компоновку, не доходя до забоя на расстояние не менее длины долота со стыкующим приспособлением, и обеспечивают наведение горизонтального участка ствола, который бурят с первого устья компоновкой с телеметрической системой, обеспечивающей управление траекторией ствола и наведение долота со стыкующим приспособлением на стыкующее устройство, вводят долото со стыкующим приспособлением в стыкующее устройство, присоединяют обсадные трубы эксплуатационной колонны к колонне бурильных труб на первом устье, на втором устье создают растягивающее усилие к нижней части эксплуатационной колонны, которое освобождает колонну от волнообразного прижатия к стенкам скважины, и вытягивают ее ко второму устью, на эксплуатационной колонне устанавливают, как минимум, один заколонный пакер в интервале, соответствующем контуру планируемого заводнения.

Также поставленная цель достигается тем, что в способе эксплуатации горизонтальной скважины, включающем вскрытие продуктивного пласта горизонтальным стволом и его крепление обсадной эксплуатационной колонной, оборудование устья, перфорацию и освоение скважины, после установки оборудования для отбора углеводородов на втором устье скважину осваивают и начинают добычу из устьев, и при приближении контура заводнения к месту установки пакера внутритрубное пространство эксплуатационной колонны в интервале установки пакера перекрывают, например, полимерным тампоном, и устье, расположенное на стороне, противоположной направлению перемещения контура заводнения, используют для нагнетания жидкого или газообразного агента с целью поддержания пластового давления, а противоположное устье - для добычи углеводородов.

Также поставленная цель достигается тем, что одно из устьев скважины используют для проведения промысловых геофизических исследований в процессе добычи углеводородов из противоположного устья.

Также поставленная цель достигается тем, что после прекращения эксплуатации данного элемента месторождения перфорационные отверстия эксплуатационной колонны герметизируют и скважину используют в качестве трубопровода.

На фиг. 1 показана конструкция горизонтальной скважины во время ее эксплуатации; на фиг. 2 представлена схема сооружения горизонтальной скважины, включающей бурение и крепление вертикального направления, бурение и крепление наклонно-направленного ствола и горизонтального участка, бурение второго вертикального направления, второго наклонно-направленного ствола и второго горизонтального участка на проектном расстоянии от первого устья, разбуривание башмака второй технической колонны, спуск туда компоновки с телеметрической системой, обеспечивающей наведение горизонтального участка ствола, который бурят с первого устья компоновкой с телеметрической системой для управления траекторией ствола и наведения долота со стыкующим приспособлением на стыкующее устройство. На фиг. 3 изображено состояние эксплуатационной колонны в процессе ее спуска при создании растягивающего усилия, приложенного к нижней части колонны буровым станком со стороны второго устья.

На фиг.4 показана схема разработки месторождения углеводородов горизонтальными скважинами, на фиг. 5 представлена схема разработки месторождения углеводородов горизонтальной скважиной в режиме нагнетания воды или газа через одно устье и добычи углеводородов через второе устье; на фиг. 6 - использование горизонтальной скважины после прекращения эксплуатации данного элемента месторождения.

Добычу углеводородов горизонтальными скважинами осуществляют следующим образом.

Месторождение 1 находится между противоположными границами 2 и 3 территории, где возможна установка бурового и нефтепромыслового оборудования. Месторождение или его часть разбивают на эксплуатационные элементы 4. Рабочая часть 5 горизонтального ствола 6 в продуктивном пласте 7 находится внутри элемента 4 и обеспечивает оптимальную выработку залежи. На границе 2 с первого устья 8 забуривают вертикальное направление 9, при бурении под кондуктор 10 осуществляют набор зенитного угла в азимуте, направленном на второе устье 12. При бурении под техническую колонну 11 выходят на горизонталь и бурят на длину, позволяющую преодолеть сопротивление движению колонны обсадных труб 11. На проектном расстоянии от устья 8 с устья 12 забуривают и крепят второе вертикальное направление 13, при бурении под кондуктор 14 осуществляют набор зенитного угла в направлении устья 8. После выхода на горизонталь ствол обсаживают технической колонной 15, диаметр которой равен или больше диаметра обсадных труб 11, разбуривают башмак технической колонны 15 с выходом и расширением ствола из-под башмака на длину долота 20 со стыкующим приспособлением и компоновки, включающей телеметрическую систему 18 и стыкующее устройство 17, и спускают данную компоновку, не доходя до забоя на расстояние не менее длины долота 20 со стыкующим приспособлением, и обеспечивают наведение горизонтального ствола 6, который бурят с первого устья 8 компоновкой с телеметрической системой 19, обеспечивающей управление траекторией ствола 6 и наведение долота 20 со стыкующим приспособлением на стыкующее устройство 17. Вводят долото 20 со стыкующим приспособлением в стыкующее устройство 17, присоединяют обсадные трубы эксплуатационной колонны 22 к колонне бурильных труб 21 на устье 8. На устье 12 создают растягивающее усилие P_раст к нижней части эксплуатационной колонны 22, которое освобождает колонну от волннообразного прижатия к стенкам скважины, в отличие от нагружения колонны труб сжимающей силой P_сж при ее спуске, и вытягивают колонну 22 к устью 12. На эксплуатационной колонне 22 устанавливают, как минимум, один заколонный пакер 23 в интервале, соответствующем контуру 25 планирующего заводнения.

После установки оборудования 26 для отбора углеводородов на устьях 8 и 12 скважину осваивают и начинают добычу из эксплуатационного элемента 4.

При необходимости одно из устьев скважины 8 или 12 используют для проведения промысловых геофизических исследований в процессе добычи углеводородов из противоположного устья.

При приближении контура заводнения 25 к месту установки пакера 23 внутритрубное пространство эксплуатационной колонны 22 в интервале установки пакера 23 перекрывают, например, полимерным тампоном 24, и устье 8, расположенное на стороне, противоположной направлению перемещения контура заводнения, используют для нагнетания жидкого или газообразного агента с целью поддержания пластового давления, а устье 12 - для добычи углеводородов.

После прекращения эксплуатации элемента 4 месторождения 1 перфорационные отверстия эксплуатационной колонны 22 герметизируют и скважину используют в качестве трубопровода, например, в сложной ледовой обстановке с морской платформы 27 на берег перекачивание углеводородов или транспортировка с берега на морскую платформу горюче-смазочных материалов для производственных и хозяйственных нужд.

Благодаря такому осуществлению способа добычи углеводородов с помощью горизонтальной скважины обеспечивается разработка ранее недоступных для установки бурового и нефтепромыслового оборудования месторождений, удаленных на десятки километров вовнутрь природоохранных зон и территорий, запрещенных или недоступных для установки бурового и нефтепромыслового оборудования (на шельфе моря со сложной ледовой обстановкой, в Обской и Тазовской губе и др. ), уменьшение числа кустовых оснований, буровых и эксплуатационных платформ на морских месторождениях; повышение добычи углеводородов за счет увеличения проходного сечения эксплуатационной колонны, как минимум, в два раза; использование одного из устьев скважины для поддержания пластового давления или проведения промысловых геофизических исследований в процессе добычи углеводородов из противоположного устья, использование скважины, соединяющей берег с морской платформой после прекращения эксплуатации данного элемента месторождения в качестве трубопровода.

Формула изобретения

1. Способ сооружения горизонтальной скважины, включающий бурение и крепление вертикального направления, бурение и крепление наклонно-направленного ствола и горизонтального участка ствола скважины, отличающийся тем, что на проектном расстоянии от устья ствола скважины забуривают и крепят второе вертикальное направление, при бурении под кондуктор осуществляют набор зенитного угла в направлении первого устья, после выхода на горизонталь ствол обсаживают технической колонной, диаметр которой равен или больше диаметра технической колонны, спущенной с первого устья, разбуривают башмак технической колонны с выходом и расширением ствола из-под башмака на длину долота со стыкующим приспособлением и компоновкой, включающей телеметрическую систему и стыкующее устройство, и спускают данную компоновку, не доходя до забоя на расстояние не менее длины долота со стыкующим приспособлением, и обеспечивают наведение горизонтального участка ствола, который бурят с первого устья компоновкой с телеметрической системой, обеспечивающей управление траекторией ствола и наведение долота со стыкующим приспособлением на стыкующее устройство, вводят долото со стыкующим приспособлением в стыкующее устройство, присоединяют обсадные трубы эксплуатационной колонны к колонне бурильных труб на первом устье, на втором устье создают растягивающее усилие к нижней части эксплуатационной колонны, которое освобождает колонну от волнообразного прижатия к стенкам скважины, и вытягивает ее к второму устью, на эксплуатационной колонне устанавливают как минимум один заколонный пакер в интервале, соответствующем контуру планируемого заводнения.

2. Способ эксплуатации горизонтальной скважины, включающий вскрытие продуктивного пласта горизонтальным стволом и его крепление обсадной эксплуатационной колонной, оборудование устья, перфорацию и освоение скважины, отличающийся тем, что после установки оборудования для отбора углеводородов на втором устье скважину осваивают и начинают добычу из устьев и при приближении контура заводнения к месту установки пакера внутритрубное пространство эксплуатационной колонны в интервале установки пакера перекрывают, например, полимерным тампоном и устье, расположенное на стороне, противоположной направлению перемещения контура заводнения, используют для нагнетания жидкого или газообразного агента с целью поддержания пластового давления, а противоположное устье - для добычи углеводородов.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что одно из устьев скважины используют для проведения промысловых геофизических исследований в процессе добычи углеводородов из противоположного устья.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что после прекращения эксплуатации данного элемента месторождения перфорационные отверстия эксплуатационной колонны герметизируют и скважину используют в качестве трубопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6