ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО РАЗДЕЛЬНОЙ, СОВМЕСТНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕСКОЛЬКО ГОРИЗОНТОВ В МНОГОПЛАСТОВОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ

​АННОТАЦИЯ

Применение технологии бурения способом одновременной раздельной эксплуатации (ОРЭ) нескольких пластов с целью повышения добычи нефти, сокращения затрат и достижения стабильной работы скважин доказывает свою перспективность на основании результатов внедрения в производство. Технология ОРЭ отмечается высокой экономической эффективностью за счет добычи дополнительной нефти, высокого индекса доходности и низкого периода окупаемости.

Ключевые слова: Одновременно раздельная эксплуатация пластов, двухрядный пакер, фильтр хвостовик, пакер, промывочные и газлифтные клапана,  гидроразрыв, углеводородный раствор.

Результаты сейсмических работ, проведенные Западной геофизической экспедицией (в настоящее время Балканская геофизическая экспедиция Государственной корпорации “Туркменгеология”), послужили основанием для проведения поисково-разведочного бурения на площадях Оввалтовал и Банкалы.

Изучены и научно проанализированы общие сведения месторождения. Полностью изучены геологическое строение, стратиграфия, тектоника и коллекторские свойства горных пород месторождения Северный Готурдепе. Проведены гидродинамические анализы запасов горизонтальных скважин на Готурдепинском месторождении и продуктивных пластов, извлекаемых из ранее действующих скважин.

Анализы, проведенные в работе по геологии и по гидродинамическим запасам пластов, а также по их продуктивности данного месторождения, составляя глубокую суть будущих работ, заложили основу высокой эффективной правильной разработки конструкции скважин для способа одновременной раздельной эксплуатации (ОРЭ) нескольких пластов. То есть успешного бурения скважин до проектной глубины, выбора соответствующих растворов, с целью не кольматирования продуктивных пластов, достижения их высокой нефтеотдачи в процессе освоения.

 Геология месторождения и гидродинамический запас продуктивных пластов, а также анализы, проведенные по их продуктивной способности, успешное бурение 4-х скважин до проектной глубины и их ввод в эксплуатацию в проведении испытательных работ для способа ОРЭ нескольких пластов по результатам работ доказали их правильное выполнение. А также, научно проанализированы технические и технологические отличия способа ОРЭ нескольких пластов от действующего в настоящее время способа освоения продуктивных пластов, и также собраны развернутые теоретические и практические материалы об этом способе и получены результаты.

Для внедрения в производство способа ОРЭ нескольких пластов полностью изучены необходимые точные геологические и предполагаемые во время эксплуатации параметры каждого пласта осваиваемого месторождения. 

В работе с проведением расчетов, разработана правильная конструкция скважин для способа ОРЭ нескольких горизонтов [1].

Расчет глубины установки башмака кондуктора в условиях предотвращения гидроразрыва при ликвидации нефтегазопроявления произведен по следующей формуле (1):

                                                       (1)

Давление гидроразрыва пластов определено по следующей формуле:

                                                       (2)

На основании параметров изменения пластовых давлений по соответствующим глубинам произведены расчеты в отдельности по скважинам №№147,37,200 и 156 значений эквивалентов градиентов пластовых давлений по формуле (3):

                                                        (3)

Коэффициент гидроразрыва пластов для каждой исследуемой скважины в отдельности определен по нижеследующей формуле (4):

                                                             (4)

На основании результатов расчета в отдельности для каждой исследуемой скважины составлены совмещенные графики и разработаны их конструкции.  

Особой отличительной чертой разработки конструкции от ранее используемых является то, что с целью крепления нескольких продуктивных пластов достигнуто увеличение глубины спуска технической колонны   диаметром Ø244,5 мм и данная техническая колонна использовалось в качестве эксплуатационной колонны.

Крепление нижних продуктивных пластов в двух испытываемых скважинах в виде эксплуатационного хвостовика без цементирования, достигнуто оборудованными снаружи на специальных фильтрах пакерами, раздувающимися под воздействием используемого раствора, и в других двух испытываемых скважинах цементированием эксплуатационной колонны Ø139,7 мм и Ø177,8 мм виде эксплуатационного хвостовика [2].

Все 4 научно-исследовательские работы по бурению скважин для ОРЭ осуществлены на месторождении Северный Готурдепе. Экономические расчеты, проведенные по их результатам, показали высокую экономическую эффективность.

Основная сущность данной технологии имела цель спуска в эксплуатационную колонну 2-рядных параллельных насосно-компрессорных труб (НКТ), отличающихся между собой по длине, коротким и длинным видами. В данном случае, продуктивные пласты разделили пакерным устройством, что обеспечило их раздельную эксплуатацию и раздельное ведение учета скважинной продукции для каждых используемых пластов [3].

Для вскрытия продуктивных пластов использован буровой раствор на углеводородной основе “Wersadril”. В связи с устойчивостью к высокой температуре, буровой раствор на углеводородной основе “Wersadril” выбран с целью поддавливания неустойчивых глинистых пластов в нижней красноцветной толще для поддержания их в устойчивом положении без движения и при вскрытии продуктивных пластов предотвращения их загрязнения и стабилизации ствола скважин.

Выбор углеводородного бурового раствора, состоящего из дизельного топлива с сильно эмульгированной системой, используемый при бурении скважин произвели с учетом, устойчивости на высокую температуру и при этом не утрачивает стабилизирующие свойства раствора и успешно используется для бурения глубоких скважин в мировой практике [4].

Буровые растворы на углеводородной основе обеспечивают возможность бурения неустойчивых, набухающих или расширяющихся в водной среде породах. А также, предотвращают сальникообразование и прихваты инструмента вследствие перепада давления между скважиной и пластом. Они обладают лучшими смазывающими свойствами, предохраняют инструмент от коррозии.

Изучено состояние современного зарубежного опыта, наклонно-направленного и многоствольного (забойного) бурения для ОРЭ многих пластов, и, собрав практические, технические и Интернет-материалы, задача проанализирована на научной основе.

Отличия технологии бурения способом ОРЭ нескольких пластов по своему конструктивному составу от других простых скважин выражаются следующими факторами: 

• при наличии многих продуктивных пластов;
• при наличии совместимых условий бурения;
• устойчивость разбуриваемых горных пород для спуска фильтра хвостовика;
• соединение двухлифтных НКТ на устье скважины с обсадной колонной не менее Ø244,5 мм и использовать ее в качестве эксплуатационной колонны;
• после полного установления наличие нескольких пластов во всех пробуренных скважинах, возможность ввода в эксплуатацию с первой (короткой) двухлифтной НКТ, обязательным образом производить крепление нескольких верхних пластов обсадными трубами Ø244,5 мм;
• после крепление остальных нижних продуктивных пластов обсадными колоннами Ø177,8 мм, Ø139,7 мм или фильтром хвостовика возможность ввода в эксплуатацию второй (длинной) двухлифтной НКТ.

Все вышеизложенные факторы выполнены с испытанием и на основании анализов, проведенных по материалам, полученным во время бурения геолого-геофизических и ранее действующих во всех четырех пробуренных скважинах.  

Использованные для испытания в работе во всех пробуренных четырех скважинах новые технологии, каротажные и гибкие НКТ, использованные в способе ОРЭ нескольких пластов, показали высокую эффективность работы по сравнению с работами, проводимыми в обычных скважинах.  

Одна из пробуренных для испытания скважин в отличие от остальных трех на глубине 4400 м, с зенитным углом примерно до 42 градусов и боковое смещение колонны скважины от вертикального положения составило 300 метров.  Общий магнитный азимутный угол на 264 градуса в сторону моря наклонно-направленным бурением достигнута первая работа одновременно-раздельного освоения 2-3 больших горизонтов (в составе их 5 и 6 пластов) в двухлифтных НКТ и проведены испытания в 4-х скважинах (смотрите рисунки 1-4).

Рисунок 1. Конструкция скважины №147 на Северном Готурдепе с двухлифтной  НКТ с  внутри скважинным оборудованием для ОРЭ

Рисунок 2. Конструкция скважины №37 на Северном Готурдепе с двухлифтной НКТ с внутри скважинным оборудованием для ОРЭ

Рисунок 3. Конструкция скважины №156 на Северном Готурдепе с двухлифтной НКТ с внутри скважинным оборудованием для ОРЭ

Рисунок 4.  Конструкция скважины №200 на Северном Готурдепе с двухлифтной НКТ с внутри скважинным оборудованием для ОРЭ

Во всех 4-х испытуемых скважинах при вскрытии пластов для поддержания первичного стабильного состояния с применением в двух скважинах бурового раствора “ALKAR-3M” и в остальных двух бурового раствора на углеводородной основе, из этих пластов получены большие нефтяные притоки.

В настоящее время в зарубежной практике, с ОРЭ нескольких продуктивных пластов с одно- и двухлифтными НКТ в наклонно-направленных, многоствольных и горизонтальных скважинах, на основании научно-технического анализа спсобов «фонтанный+фонтанный», «газлифтный+ фонтанный», «газлифтный+газлифтный»,  «штанговый глубинный насос» + «штанговый глубинный насос» («ШГН+ ШГН»), «электроцентробежный насос» + «штанговый глубинный насос» («ЭЦН»+ШГН»), «электроцентробежный насос»+«электроцентробежный насос» («ЭЦН+ ЭЦН») полностью изучены их преимущества и недостатки.

 В целях сопоставления, АзНИПИнефть выполнены работы по определению физических свойств нефти в пластовых условиях, при освоении ранее пробуренных 3 горизонтальных скважин на Готурдепинском месторождении с помощью рекомбинированного испытательного  исследования нефти на оборудовании АСМ-600. Также, кроме их исходных параметров, произведен осмотр изменения в зависимости от понижения насыщенного и газо-насыщенного давления [5]. 

Изменение вязкости, объемного коэффициента нефти и ко­личества растворенного в нефти газа при снижении давления ниже давления насыщения аппроксимированы следующими зависи­мостями:

                                                       (5)

                                                             (6)

                                                                   (7)

Здесь:

µ_н - в Па·с,

Г - в м³/м³,

Р - в мПа.

Состав растворенного в нефти газа: СН₄ - 92,30;   С₂Н₆ -4,01; C₃H₈- 2,23; С₄Н₁₀ - 0,34; С₄Н₁₀ - 0,63; С₅Н₁₂ - 0,14; С₅Н₁₂ - 0,10; С_6+высш.- 0,03; СО₂ -  0,07; N₂- 0,15% (по объему). Относительная плотность газа по возду­ху - 0,618; плотность газа в стандартных условиях - 0,745 кг/м³.

В целях успешного осуществления способа одновременной раздельной эксплуатации нескольких пластов в испытательных скважинах, проведены сопоставительный анализ и обобщение гидро- газодинамических стационарных и нестационарных режимов фильтра ранее пробуренных горизонтальных скважин.

На основании проведенных исследований и испытаний в четырех скважинах, пробуренные в северной части Готурдепинского месторождения, характеризованы следующими показателями [6].

- Скважина №147. Горизонты, в которых произведены прострелочные работы: НК-₁₊₂ (фильтр 4238-4248 м; 4150-4193 м; 4008-4030 м) и IX_d+e (фильтр 4040-4050 м). Введена в эксплуатацию 12-13.06.2011г., проведены испытание и исследовательские работы. Скважина оснащена устьевым оборудованием для ОРЭ нескольких пластов двухлифтными НКТ. В ходе исследовательских работ получены следующие показатели: в пластах НК ₁₊₂ штуцерах 20 и 30 мм и IXd+e 10 мм, давление внутри трубах на устье скважины - 35 атм., затрубное 65 атм., (в пласте НК ₁₊₂)  внутри трубы 56 атм., затрубное 65 атм., (в пласте IX_d+e). Нефтеотдача в первых НКТ - 400,5 м³/сутки и во вторых НКТ - 148 м³/сутки, обводненость составила 9,8% и 4,7%.

- Скважина №37. НК₇₊₈  горизонт (фильтр 4448-4454 м; 4612-4618 м; 4626-4629 м). 02.09.2011г. при освоении фонтанным способом  при работе на штуцере Ø5,5 мм трубное давление составило 215 атм., затрубное 175 атм., получена нефть в объеме 146,7 м³/сутки. 10.09.2011 г. на штуцере Ø10 мм трубное давление составило 126 атм., затрубное 133 атм., обводненность 0%, нефтеотдача 382,3 м³/сутки. 14.09.2011 г. газлифтным способом на штуцере Ø25 мм трубное давление составило 14 атм., затрубное давление 60 атм. нефтеотдача 600 м³/сутки обводненность 0%.

- Скважина №200. В первом лифте НКТ на штуцере Ø22 мм  трубное давление составило 30 атм., затрубное давление 60 атм., нефтеотдача 179,4 м³/сутки, обводненность составила 7%. Во втором лифте НКТ на штуцере Ø10 мм внутритрубное давление составило 25 атм., нефтеотдача 71,4 м³/сутки, обводненность - 7,5 %. 

- Скважина №156. В первом лифте НКТ на штуцере Ø8 мм при трубном давлении 76 атм., нефтеотдача составила 241,3 м³/сутки, обводненность - 5,3%. Во втором лифте НКТ на штуцере Ø10 мм при трубном давлении 84 атм., нефтеотдача 210,9 м³/сутки, водность 8,0%. 

Путем расчетов подсчитан экономический эффект способа ОРЭ нескольких пластов.  

Проведены и определены расчеты по сокращению затрат на бурение и времени на освоение месторождений технологическим способом ОРЭ нескольких пластов и увеличению нефтеотдачи пластов, экономической эффективности путем внедрения их в производство. По проведенным расчетам общий объем средней нефти, полученный за 1 год в 4-х скважинах, внедренных в производство по способу ОРЭ многих пластов составил 53 300 тонн, что сэкономило 8 единиц в количестве эксплуатационных скважин, бурение которых планировалось на данной площади. Проведено сравнение с ранее действующими по традиционному способу скважинами, при расчете экономического результата за счет дополнительной полученной продукции нефти, в среднем в течение 1 года привело к получению прибыли в объеме 40300 тонн, что в стоимостном выражении 111 685,6 тыс. манат. За счет экономии 8 единиц в количестве эксплуатационных скважин в сетке освоения месторождения на 31 566,6 тыс. манат. Тем самым всего получено чистой прибыли на сумму 143 252,2 тыс. манат, а самоокупаемость составила 0,56 лет. С применением многопакерной частичной компоновки, система ОРЭ продуктивных пластов исследована в 4-х (№№37,147,156 и 200) скважинах Готурдепинского месторождения и получена высокая результативность.   

При объединении нескольких залежей многопластового газового месторождения к одному объекту обустройства, в основном, требуются наименьшие капиталовложения за счет сокращения количества эксплуатационных скважин,   это обстоятельство предусматривает временную отсрочку использования части капиталовложений. Отрицательными обстоятельствами объединения нескольких залежей и образования большой единой части залежей являются:  

- усложнение контроля за разработкой залежей;

- возникновение угрозы избирательного опережающего продвижения пластовых вод по наиболее проницаемым плас­там и прослоям;

- появление условий для перетоков газа;

- поглощение бурового раствора при добуривании эксплуа­тационных скважин на поздних этапах разработки много­пластового месторождения.

Под комплексным режимом обустройства понимается вскрытие нескольких продуктивных пластов в некоторых скважинах как единый объект эксплуатации. А в других скважинах вскрываются наименьшее количество этих пластов или один единственный пласт.      

Рассмотрены обстоятельства, препятствующие объединению многопластовых месторождений природного газа с едиными эксплуатационными объектами продуктивных пластов. В первую очередь к ним относятся:

1) резкое различие физико-химических свойств природ­ных газов, например, наличие в одной из них сероводорода или значительное (по сравнению с другими залежами) содер­жание конденсата и т.д.;

2) резкое различие начальных пластовых давлений в зале­жах;

3) различные режимы залежей - газовый и водонапор­ный;

4) продуктивные горизонты представлены различными по проницаемости коллекторами;

5) различие в предельных удельных энергосберегающих дебитах, приходящихся на единицу толщины пласта.

В настоящее время в действующих и вновь открытых новых многопластовых  газовых месторождениях  Восточной части Туркменистана рекомендуется осуществление комплексного применения многопакерно-секционной компоновки с целью ОРЭ с двумя лифтами [7]. 

Массовое внедрение ОРЭ использованием интеллектуальных нефтяных и газовых скважин с многопакерными секциями приводит к:

• повышению нефтегазоотдачи и добычи скважины за счет дополнительного вовлечения в разработку низкопроницаемых прослоев.
• увеличению степени охвата и интенсивного освоения многопластового месторождения, путем раздельного вовлечения в разработку отдельных тонких разнопроницаемых пластов- прослоев;
• сокращению капитальных вложений на бурение скважин;
• увеличению рентабельности срока разработки и конечной нефтеотдачи месторождения;
• снижению эксплуатационных затрат;
• предотвращению вредных воздействий растворов при глушении;
• эксплуатированию скважин с негерметичной эксплуатационной колонной;
• использованию газа из газовой шапки или газовых пластов для организации бескомпрессорного (БКГ) или внутрискважинного газлифта (ВСГ).

В западной и восточной части Туркменистана около 70% нефтегазовых месторождений являются многопластовыми. Учитывая вышеперечисленные преимущества и универсальность применения метода ОРЭ на нефтяных и газовых месторождениях, с целью экономии средств и увеличения добычи, рекомендуется комплексное его внедрение на западных и восточных месторождениях Туркменистана.

Список литературы:

1. Деряев А. Р. Разработка конструкцию скважин для одновременной раздельной эксплуатации нескольких нефтяных горизонтов. // Наука и техника Туркменистана. №6.(2013 ý.).- стр.71-78.
2. Деряев А. Р. Бурение первой в Юго-Западном Туркменистане наклонно-направленной разведочной скважины на месторождение Северный Готурдепе. // сборник статей института “Небитгазылмытаслама”  выпуск 3 (30) (2014 ý.).– стр.187-195.
3. Деряев А. Р. Особенности технологии бурения для одновременно-раздельной эксплуатации нескольких горизонтов на испытанных скважинах месторождений Северный Готурдепе.// сборник статей института “Нефть и газ”  выпуск 8  (2014 ý.).– СТР.238-248.
4. Деряев А. Р., Гулатаров Х., Мантрова С.В. Рекомендации по буровым растворам для  одновременно-раздельной эксплуатации нескольких продуктивных горизонтов на месторождение Северный Готурдепе.// сборник статей института “Нефть и газ”  выпуск 8  (2014 ý.).– стр. 249-259.
5. Деряев А. Р., Гулатаров Х. Результаты при одновременно-раздельной эксплуатации гидрогазодинамических исследовании при стационарных и нестационарных режимах фильтра.// сборник статей института “Нефть и газ”  выпуск 11  (2015 ý.).– стр.203-209.
6.  Деряев А. Р. Технологические особенности  вскрытия многопластовых продуктивных горизонтов и освоение их для одновременно-раздельной эксплуатации.// сборник статей института “Нефть и газ”  выпуск 11 (2015 ý.).– стр.183-193.
7. Деряев А. Р., Гулатаров Х., Оразклычев Г., Эседулаев Р. Рекомендации по комплексному внедрению с раздельной эксплуатацией, одновременно нескольких горизонтов на западных и восточных месторождениях Туркменистана.// сборник статей института “Нефть и газ”  выпуск 11  (2015 ý.).– стр.194-202.