Особенности конструкции горизонтальных скважинам
Горизонтальная скважина — это скважина, имеющая протяженную фильтровую зону, которая практически равна вертикальной части ствола и пробурена вдоль напластования между кровлей и подошвой нефтяной (или газовой) залежи в определенном азимутальном направлении.
Виды горизонтальных скважин изображены на рисунке ниже.
Рисунок 1. Виды горизонтальных скважин. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
А — скважина с пятиинтервальным профилем:
1 — вертикальная часть; 2 — участок набора отклонения от вертикали; 3 — участок стабилизации; 4 — увчасток входа в пласт и выхода на горизонтальный участок; 5 — горизонтально окончание.
Б — скважина с четырехинтервальным профилем:
1 — вертикальная часть; 2 — участок набора кривизны; 3 — точка начала горизонтальной скважины; 4 — горизонтальный участок.
Конструкция горизонтальной скважины зависит от геологических условий на месторождении. Высокая продуктивность горизонтальных скважин достигается при помощи бурения скважины просто конструкции породоразрушающим инструментом. Горизонтальные скважины рекомендуется сооружать в коренных горных породах. При выборе конструкции руководствуются принципами безопасности. От этого выбора также зависят конечная стоимость сооружения и объема расхода материалов. На выбор конструкции искривленной и вертикальной части скважины влияет также условие, согласно которого должно обеспечиваться удовлетворительно забойное давление. Существуют два основных требования, которые предъявляются к конструкции скважины и от которых зависит степень ее надежности. Требования, следующие:
- Конструкция горизонтальной скважины должна обеспечивать безопасный и свободный доступ к забою.
- Конструкция горизонтальной скважины не должна допускать разрушения стен.
Основными элементами конструкции горизонтальной скважины являются наклонная выработка, вертикальная выработка, цементные оболочки, обсадная колонна.
Особенности использования горизонтальных скважин и область их применения
В залежах нефти с высокопроницаемыми коллекторами, которым свойственны высокие скорости в стволе скважин, горизонтальные скважины могут применяться для снижения этих скоростей, которые являются причиной турбулизации газового потока при увеличении дебита скважины.
Турбулизация — это физическое явление, при котором в потоке жидкости или газа самопроизвольно возникают линейные и фрактальные волны различных размеров.
Основной недостаток применения горизонтальных скважин заключается в том, что с их помощью может быть дренирован только один нефтенасыщенный пласт. Еще одним недостатком является их стоимость. В среднем горизонтальная скважина дороже вертикальной в 2,2 раза. Таким образом при разработке нефтяных месторождений горизонтальными скважинами экономическая эффективность зависит от скорости добычи и объема полезного ископаемого.
Площадь дренирования горизонтальной скважины имеет форму элипсоида, которая значительно больше, чем цилиндрическая площадь вертикальной скважины. Например, при длине в 300 метров площадь дренирования горизонтальной скважины примерно в два раза больше, чем у вертикальной, а уже при длине в 700 метров она больше в 3 раза. Значительное влияние на продуктивность горизонтальной скважины оказывает толщина пласта. Использование горизонтальных скважин эффективно в условиях небольшой толщины пласта. Основными особенностями разработки месторождений нефти горизонтальными скважинами являются:
- Величина снижения давления в околоскважинной зоне пласта у горизонтальных скважин меньше, чем у вертикальных.
- При использовании горизонтальных скважин площадь дренирования увеличивается кратно ее длине, по сравнению с вертикальными
- Для достижения небольшого охвата запасов нефти сетка горизонтальных скважин должна быть разреженной по сравнению с сеткой вертикальной.
- Приращение площади контакта горизонтальной скважины для меньшей толщины пласта больше, чем для пласта большей толщины.
- При расположении горизонтальной скважины не в центре пласта, способствует снижению ее продуктивности.
- При снижении проницаемости пласта в вертикальном направлении способствует снижению продуктивности горизонтальной скважины.
К преимуществам использования горизонтальных скважин при разработке месторождений нефти можно отнести: высокую производительность при фиксированном давлении на забое скважины, которое равно критическому давлению смятия обсадной колонны ( в случае разработки месторождений с аномальным пластовым давлением); равномерное стягивания контура нефтеносности и увеличение коэффициента заводнения; снижение градиента скорости в призабойной зоне; высокий охват пласта вытеснением; высокие показатели безгазового и безводного дебитов ( в случае разработки залежи с газовой шапкой и активной водой в подошве).
