Бурение наклонных, горизонтальных и многозабойных скважин. Семинар №3. Конструкции горизонтальных и многоствольных скважин

Конструкция скважины и основные этапы проектирования конструкции скважины.
Типовая конструкция наклонно-направленной скважины Западной Сибири
Конструкция скважины: совокупность геометрических параметров, определяющих:
количество обсадных колонн и глубину спуска каждой обсадной колонны;
наружный диаметр каждой обсадной колонны и диаметр секции ствола скважины под каждую обсадную колонну (диаметр долота для бурения секции);
интервал цементирования каждой обсадной колонны.

Совмещенный график давлений

Конструкция скважины и основные этапы проектирования конструкции скважины.
Основные этапы проектирования конструкции скважины
Определение геологических и технических исходных данных по всему вскрываемому интервалу горных пород включая продуктивные интервалы;
Построение совмещенного графика давлений с целью определения зон с несовместимыми условиями бурения;
Определение интервалов зон возможных геологических осложнений в процессе бурения, требующих перекрытия после их вскрытия;
Определение количества дополнительных стволов и параметров их профиля;
Определение необходимого количества обсадных колонн и глубины спуска каждой обсадной колонны с учетом зон несовместимых условий;
Корректировка необходимого количества обсадных колонн и глубины спуска каждой обсадной колонны с учетом наличия зон осложнений, требующих перекрытия после их вскрытия;
Определение наружных диаметров обсадных колонн и диаметров секции ствола скважины под каждую обсадную колонну;
Определение интервалов цементирования каждой обсадной колонны.

Требования ФНИП к конструкции скважин.
117. Конструкция скважины в части надежности, технологичности и безопасности должна обеспечивать:
максимальное использование пластовой энергии продуктивных горизонтов в процессе эксплуатации за счет выбора оптимального диаметра эксплуатационной колонны и возможности достижения проектного уровня гидродинамической связи продуктивных отложений со стволом скважины;
применение эффективного оборудования, оптимальных способов и режимов эксплуатации, поддержания пластового давления, теплового воздействия и других методов повышения нефтегазоотдачи пластов;
условия безопасного ведения работ без аварий и осложнений на всех этапах производства буровых работ и эксплуатации скважины;
получение необходимой горно-геологической информации по вскрываемому разрезу;
условия безопасного ведения работ, связанных с пользованием недрами и охраны окружающей среды, в первую очередь за счет прочности и долговечности крепления скважины, герметичности обсадных колонн и кольцевых пространств, а также изоляции флюидосодержащих горизонтов друг от друга, от проницаемых пород и пространства вокруг устья скважины.

Оптимальное количество обсадных колонн и глубины установки их башмаков (ФНИП)
118. Оптимальное число обсадных колонн и глубины установки их башмаков при проектировании конструкции скважин определяются количеством зон с несовместимыми условиями проводки ствола по градиентам пластовых (поровых) давлений, гидроразрыва (поглощения) пластов, прочности и устойчивости пород.
Башмак обсадной колонны, перекрывающий породы, склонные к текучести, следует устанавливать ниже их подошвы или в плотных пропластках.
До вскрытия продуктивных и напорных водоносных горизонтов должен предусматриваться спуск минимум одной промежуточной колонны или кондуктора до глубины, исключающей возможность разрыва пород после полного замещения бурового раствора в скважине пластовым флюидом или смесью флюидов различных горизонтов и герметизации устья скважины.

Дополнительные требования к конструкции горизонтальных и многоствольных скважин
Возможность сочленения. (Хвостовик бокового ствола должен иметь механическое соединение с обсадной колонной основной скважины);
Изолированность. (Узел сочленения бокового ствола с основной скважиной должен быть гидравлически изолирован от окружающих пластов).
Доступ. (Обеспечение повторного доступа в любой боковой ствол);
Возможность использования технологии многоствольного бурения. (Обеспечивать возможность бурения нескольких боковых стволов скважины);
Универсальность. (Система должна быть применима и для заканчивания новых скважин, и для ремонта существующих скважин;
Обеспечить совместимость с промывкой секции под хвостовик.
Совместимость с цементированием хвостовика. (обеспечивать возможность цементирование хвостовика);
Контроль характера изменения притока. (обеспечивать возможность изоляции боковых стволов для контроля притока из ствола);
Обеспечить возможность использовать существующие отработанные технологии.

Схемы вскрытия продуктивного пласта
а
б
в
г
д
1. Обсадная колонна 2. Цементный камень 3. Нефтеносные пласты 4. Водоносные пласты 5. Перфорация
6. Открытый ствол 7. Пакер 8. Фильтр 9. Стенка скважины 10. Хвостовик
1
2
3
3
5
4
5
3
6
7
8
9
8
3
3
4
9
10

Схема выбора конструкции забоя

Газ
Нефть
139,7 мм фильтр
215,9 мм открытый ствол
Компоновка низа ГС для песчаника – базовый вариант
~ 10 м
Вода
~ 10 м
245 мм башмак
215,9 мм открытый ствол пересекает ГНК. Затрубье перекрыто пакером, частично зацементировано вышее пакера для изоляции газа от нефти в открытом стволе
ГНК

Газ
Нефть
102 мм фильтр
178 мм башмак
152,4 мм открытый ствол
Возможная компоновка для песчаника – альтернативный вариант 1
~ 10 м
Вода
~ 10 м
245 мм башмак
178 мм хвостовик пересекает ГНК и цементируется для изоляции газа от нефти
ГНК

Газ
Нефть
140 мм фильтр
245 мм башмак
215,9 мм открытый ствол
~ 10 м
Вода
~ 10 м
245 мм колонна пересекает ГНК и цементируется для изоляции газа от нефти
ГНК
Возможная компоновка для песчаника – альтернативный вариант 2

Вариант конструкции многоствольной горизонтальной скважины

Вариант конструкции многозабойной скважины

Международная классификация ГиМСС по степени сложности TAML

Уровни сложности сочленения МСС

Многоствольная скважина, 1-й уровень заканчивания (Вирджиния, США)

Многоствольная скважина, 2-й уровень заканчивания (Бразилия)

Описание многоствольная скважина, 3-й уровень заканчивания (Венесуэла)

Проектирование МСС 4 уровня сложности
ООО «РН-Северная нефть»
11 скважин 4 уровня сложности
Среднемакарихинское м/р (скв. 756)
Осовейское м/р (10 скв.)
Строительство МСС №756 в 2012 г.

ЗАО «Ванкорнефть»
4 скважины МСС 5 уровня сложности
Ванкорского месторождения
Строительство запланировано в 2012 г.
МСС 5 уровня сложности