ВВЕДЕНИЕ
Развитие горизонтального бурения раздвинуло границы за те пределы, которые существовали лишь несколько лет назад, и дало возможности, о которых можно было лишь мечтать десять-тридцать лет назад [10, 15, 20-23, 25, 40-42, 47, 59, 61-65, 76, 80].
Рост эффективности и скорости бурения, а главное - возможности контроля, позволили буровикам размещать горизонтальные скважины (ГС) так, чтобы получать оптимальную отдачу коллектора.
Горизонтальное бурение дало нефтяникам такие возможности, каких не давало другое нововведение за последнее время. От отдельных попыток бурения ГС - в СССР (1950 г.г.), Китае (1960 г.г.), Канаде (1970 г.г.) и Италии (1980 г.г.) - технология горизонтального бурения двигалась в последние годы семимильными шагами. Сегодня ценность его неоспорима, и при правильном применении дает большой ряд преимуществ: увеличение скорости добычи и количества извлекаемых запасов, уменьшение себестоимости добычи и числа платформ и скважин при разработке месторождений на шельфе морей. Эти преимущества можно получить при небольшом количестве скважин или при повторном входе в существующие скважины с заканчиванием их горизонтальными скважинами. Горизонтальные скважины характеризуются большей отдачей, чем вертикальные скважины, за счет дренирования значительно большей площади пласта-коллектора.
Около половины ГС находятся в пластах, где большая проницаемость обеспечивается наличием трещин. Поскольку трещины в большинстве своем вертикальны, ГС может пересечь их гораздо больше, чем обычная скважина. Около 20% ГС пробурено в тонкослоистых коллекторах (в продуктивных толщах мощностью менее 25 м). Большая часть остальных - в истощенных пластах и плотных карбонатах. Во всех случаях при проводке ГС уменьшается возможность образования газового конуса или конуса обводнения, так как ГС характеризуются меньшей депрессией на пласт, чем обычные скважины.
Побудительная причина для проводки ГС меняется в зависимости от особенностей нефтегазового региона. В России, в Европе и на Среднем Востоке основными причинами являются низкая проницаемость и анизотропию проницаемости, при которой горизонтальный дренаж является наиболее эффективным. Вторая причина - стремление избежать образования конуса обводнения. Причем на Среднем Востоке ГС бурят, в основном, чтобы вскрыть маломощную нефтяную часть залежи с газовой шапкой или сильным водонапорным режимом пласта, а иногда и с тем и другим. В Калифорнии и на Аляске основной причиной является желание избежать образования газового конуса. В районе Скалистых гор ГС увеличивают нефтеотдачу маломощных пластов. На Среднем Западе и в Техасе они максимально увеличивают площадь пересечения с трещинами. В России бурение ГС носит пока характер одиночных скважин с целью увеличения суточных дебитов при добыче нефти и газа из трудноизвлекаемых запасов.
Однако наиболее эффективным является переход от бурения одиночных ГС к проектированию и широкомасштабному промышленному освоению систем разработки на основе бурения сотен ГС в комбинации с вертикальными и наклонно-направленными скважинами на одном объекте [59].
Впервые в практике российской нефтяной отрасли такую задачу поставило перед собой АООТ «Сургутнефтегаз», выбрав основным объектом строительства горизонтальных скважин Федоровское нефтяное месторождение (Горизонт АС4-8), особенностью которого является расположение эксплуатационного объекта между газовой шапкой и подошвенными водами.
Всего в 1995 году и I квартале 1996 года в 17 нефтегазодобывающих акционерных обществах (АО) Российской Федерации осуществлялись строительство и эксплуатация горизонтальных скважин (ГС) для добычи нефти из трудноизвлекаемых запасов. За период с 1990 по 1 мая 1996 года закончены бурением 309 и введены в эксплуатацию 251 горизонтальные скважины. Наибольшие количества ГС пробурены в НК «Татнефть» - 86 ГС, в АО «Башнефть» - 39 ГС, в НК «Сургутнефтегаз» - 33 ГС. За последнее время увеличился темп строительства горизонтальных скважин в НК «Сургутнефтегаз» (9 ГС в 1995 году и 8 ГС за четыре месяца 1996 года) [13].
Отметим, что прогрессивный способ освоения нефтегазовых месторождений возвратился на свою «историческую родину» не в самое удачное для его освоения время: резко сокращались объемы бурения, не обновлялась техника, сокращался научный потенциал. Но несмотря на это, нашлись силы, которые поняли, что если и дальше не заниматься освоением этого метода, можно отстать от мирового прогресса в этой области на долгие годы. Так в 1988 г. в бывшем Миннефтегазпроме появился первый вариант комплексной научно-технической программы «Горизонт», а в июне 1991 г. была утверждена уточненная комплексная программа «Создание принципиально новых систем разработки месторождений нефти с помощью горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин (ГС и РГС) и их широкомасштабное внедрение», рассчитанная на выполнение к 1995 г. Несмотря на лавину структурных преобразований, потрясших страну в последние годы, в рамках программы «Горизонт» был создан целый ряд новой техники, специализированной на решении задач строительства пологонаклоненных ГС и создана широкая гамма забойных двигателей, двигателей-отклонителей и шарнирных отклонителей, повышена эксплуатационная надежность навигационных инклинометрических систем (проводных и с электромагнитным каналом связи), систем доставки геофизических зондов на забой ГС (типа «Горизонталь»), разработан автономный аппаратурно-методический комплекс “Горизонт”, усовершенствованы различные вспомогательные средства (ориентаторы, доставляемые на забой промывочной жидкостью геофизические зонды и др.) [26, 31, 49, 57, 69, 78, 79]. Появились сервисные услуги, которые оказывают созданные в последнее время малые предприятия “Тобус”, “Курс”, “Аитон” и др.
Появившиеся возможности геофизических исследований наклонно-направленных и горизонтальных скважин в нашей стране основываются на выполненных ранее теоретических и экспериментальных исследованиях по гидравлическому каналу связи с забоем (ВНИИБТ), проводному каналу (КуйбышевНИИ НП, Харьковское СКТБПЭ НПО «Потенциал»), электромагнитному каналу (АзНефтехим, ВНИИКАНефтегаз, ВУФВНИИГеофизика, ВНИИГИС), каротажу в процессе бурения и автономным приборам (ВУФВНИИГеофизика, ВНИИГИС), газовому каротажу в процессе бурения и геолого-технологическим исследованиям (ВНИИГеофизика, ВНИИКАНефтегаз). Среди ученых и производственников, стоявших у истоков этих направлений: В.А. Соколов и М.В. Абрамович, В.Н. Дахнов и Л.И. Померанц, Г.И. Эпштейн и В.В. Владимиров, Л.М. Чекалин и В.В. Масюков, А.М. Левит и В.М. Кузьмин, А.М. Мелик-Шахназаров и С.Я. Литвинов, О.П. Шишкин и Ю.В. Грачев, И.К. Саркисов и многие другие.
Дальнейшее развитие методов и технических средств геофизических исследований осложненных бурением, наклонно-направленных и горизонтальных нефтегазовых скважин вносят коллективы научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций: ВНИИГИС (А.А. Молчанов, А.Х. Сираев, В.П. Чупров, Л.Г. Леготин и др.), ВНИИНефтепромгеофизика (В.В. Лаптев, В.А. Рапин, Б.Н. Славнитский), СКТБ БА НПО «Союзгеотехника» (Л.Г. Шраго, А.Г. Карапетян, В.И. Дмитриев и др.), СКТБ «Тюменьнефтегеофизика» (В,Г, Горожанкин, А.В. Барычев и др.), ВНИГИК (Э.Е. Лукьянов, П.А. Бродский, С.Н. Шерстнев и др.), ЦГЭ Главнефтегеофизики (А.С. Кашик и др.), Институт геофизики СО РАН (Ю.Н. Антонов и др.), НИГИ (А.Г. Барминский и др.) и производственных организаций: Тюменьгеофизика (Э.Е. Лукьянов, В.Ф. Антропов и др.), «Саратовнефтегеофизика» (Л,М, Чекалин, А.И. Толчинский, Б.А. Головин и др.), «Татнефтегеофизика» (В.М. Кузьмин, А.С. Корженевский и др.), высших учебных заведений России (СПбГГИ, ГАНГ, ТИИ и др.).
При помощи отечественных технических средств, начиная с 1989 г. до настоящего времени, построено более 190 объектов (остальные проведены с помощью зарубежных систем) с горизонтальным продолжением. Отметим, что за это же время за рубежом введено в строй более 2000 объектов. О качестве отечественного строительства объектов с ГС красноречивей всего говорит сравнение количества неудач при строительстве объектов с ГС за рубежом и в России (под неудачей следует понимать отсутствие ожидаемого увеличения суточного дебита, по сравнению с «соседними» вертикальными скважинами). Так в России количество неудач в 3 раза больше, нежели за рубежом (5 % и 18 % соответственно).
Ответить на вопрос, почему отечественный опыт так проигрывает зарубежному, можно лишь тщательно проанализировав причины неудач.
Как показало изучение материалов по объектам с ГС, пробуренным в 1951-1989 гг., а также анализ данных, ГС, пробуренных в 1989-1996 гг., основными причинами низкой эффективности ГС в России являются недостатки, допускаемые при составлении проектов (неоптимальный выбор места заложения горизонтальной скважины, способа ее заканчивания, отсутствие регламента проведения исследований, координации работ между специалистами различного профиля на разных стадиях «жизненного» цикла объекта и т.п.), при бурении (несоответствие отечественного бурового оборудования мировым стандартам) и отсутствие необходимой и достаточной нормативной базы по проведению промыслово-геофизических исследований (полностью отсутствуют обязательные комплексы исследований, регламенты их проведения, требования к аппаратуре с учетом специфики ГС, интерпретационные модели и пр.).
Задача авторов состояла в анализе зарубежного и отечественного опыта геофизических исследований наклонно-направленных и горизонтальных нефтегазовых скважин при их проводке, освоении и эксплуатации.
Приводятся сведения о разработках, выполненных авторами лично и коллективами исследователей при их непосредственном руководстве.
Учебное пособие для студентов геофизических специальностей ВУЗов состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы. В нем рассмотрены особенности и преимущества разработки месторождений углеводородов горизонтальными скважинами (Э.Е. Лукьянов), каналы связи «забой-устье» (А.А. Молчанов, Э.Е. Лукьянов), телеметрические системы с проводным каналом связи (В.А. Рапин, А.А. Молчанов), системы с электромагнитным и другими каналами связи (А.А. Молчанов, Э.Е. Лукьянов, В.А. Рапин), геолого-технологические исследования (Э.Е. Лукьянов), зарубежный опыт геофизического сопровождения горизонтальных скважин (Б.Е. Лухминский, А.А. Молчанов). В написании отдельных разделов принимали участие: В.П. Чупров (2.4.3), Л.Г. Леготин (4.3.1), Г.С. Абрамов (2.3.4). Общее редактирование выполнено А.А. Молчановым.
Авторы считают необходимым выразить благодарность заместителю Министра Минтопэнерго В.З. Гарипову, заместителю начальника Управления геологоразведочных и геофизических работ В.С. Акимову и руководству Евро-Азиатского Геофизического Общества за постоянный интерес и поддержку при выполнении работ в этом чрезвычайно важном и неизведанном никем направлении. Поэтому, возможно, отдельные разделы учебного пособия потребуют развития, доработки и авторы будут благодарны всем, кто пришлет свои замечания и пожелания по улучшению содержания.
Отзывы могут быть направлены по следующим адресам:
Г. Санкт-Петербург, В.О. 21-я линия, д. 2, Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет), кафедра геофизики, профессору А.А. Молчанову;
Г. Тверь, ул. Чайковского, д. 28/2, ЗАО НПК «Геоэлектроника Сервис», Э.Е. Лукьянову или В.А. Рапину.
|
