ОСОБЕННОСТИ РАЗБУРИВАНИЯ СУЗУНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения…………………………………………………………. 4
Введение…………………………………………………………………….……….. 5
1 Краткая геолого – промысловая характеристика Сузунского нефтяного
месторождения …………………………………………………………………… 9
1.1 Геологическое строение месторождения и залежей ……………………….. 10
1.2 Нефтегазоносность месторождения ……………………………………….. 20
2 Теория и история многозабойного заканчивания скважин ………………….. 25
2.1 Краткая история развития технологий строительства многозабойных
скважин ………………………………………………………………….……
25
2.2 Инструменты строительства многозабойных скважин применяемые
в мире …………………..…………………………………………………….
32
2.3 Терминология, классификация многозабойного и многоствольного
заканчивания скважин ……………………………………………………...
41
3 Строительство многозабойных скважин на Сузунском месторождении…….. 46
Основные выводы и результаты…………………………………………………… 55
Список использованных источников………………………………………………. 56
Список иллюстрационно-графического материала……………………………….. 60

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
МЗС − многозабойная скважина
МСС − многоствольная скважина
КИН − коэффициент извлечения нефти
СПО − спуско-подъмная операция
ПЗП − призабойная зона пласта
КНБК − компоновка низа бурильной колонны
ВЗД − винтовой забойный двигатель
РУС − роторно-управляемая система
ФЭС − фильтрационно-емкостные свойства (коллектора )
TAML − обозначение международной классификации
многоствольных скважин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы диссертации. В настоящее время нефть и газ являются важнейшими энергоносителями, обеспечивающими жизнедеятельность человечества. С каждым годом растет значение нефти в мировой экономике, что влечет рост ее добычи в мире. Но мировые запасы нефти не безграничны. Полнота извлечения нефти из пластов является в настоящий момент основной проблемой в нефтяной отрасли. Кроме того, на сегодня большинство оставшихся запасов углеводородного сырья относятся к трудноизвлекаемым. Они приурочены к залежам со сложным геологическим строением, низкой проницаемостью, высокой вязкостью нефти, наличием разломов, газовых шапок, зон малых нефтенасыщенных толщин, водонефтяных зон, зон вблизи населенных пунктов, заповедников, водных источников и их санитарно-защитных зон, а также к арктическому шельфу. Доля таких запасов неуклонно возрастает. Поэтому актуальность поиска технологий, позволяющих, повысить коэффициент извлечения углеводородов, не вызывает сомнения. Одним из таких методов является применение технологии бурения многозабойных скважин (МЗС) и разработка месторождений на их основе.
Цели и задачи исследования. Целью данной работы является обоснование новых технологических решений и технологий разработки, с использованием многозабойных скважин применительно к Сузунскому нефтяному месторождению. А также в анализе показателей эксплуатации добывающих и нагнетательных скважин, особенностей выработки запасов углеводородов в рассматриваемых типах залежей.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
- выполнить анализ современных методов и технических средств, применяе-мых для бурения МЗС и БС;
- обосновать эффективную технологию срезки из боковых стволов в основной ствол при бурении многозабойных скважин.

Теоретико-методологическая основа исследования.
Теоретической базой диссертации являются труды российских исследователей.
В работе исследованы общепринятые методы и технические средства, применяемые для бурения МЗС и БС и анализ результатов исследований и промысловых испытаний.
Научно-практическая новизна и значимость полученных результатов.
Предложен способ разработки нефтяных залежей на основе горизонтальных многозабойных добывающих и нагнетательных скважин, способствующий улучшению технико-экономических показателей добычи запасов трудно-извлекаемой нефти. Выполненные исследования особенностей разработки месторождений углеводородов на основе многозабойных скважин позволили обосновать технологические решения по доставке энергетики к добывающим стволам многозабойных скважин, что открывает возможности для широкого внедрения не реализованных до последнего времени достоинств технологий сооружения многозабойных скважин. Внедрение результатов исследований на конкретных месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами нефти будет способствовать повышению эффективности их разработки.
Эмпирическая база исследования.
Для решения поставленных задач использованы промысловые данные, оперативно-диспетчерская информация, научно-исследовательские изыскания. В работе использованы материалы промыслово-экспериментальных работ.
Личный вклад магистранта. Работа представляет собой результат исследований, проведенных в целях формирования теоретических и практических знаний по технологии бурения многозабойных скважин, технологии срезки из боковых стволов в основной ствол.
Практическая значимость работы.
Результаты работы позволят подобрать оптимальный метод срезки из боковых стволов в основной ствол при бурении многозабойных скважин

Опубликованность результатов.
По теме диссертации опубликованы четыре печатные работы.
Структура и объем диссертационной работы.
Работа состоит из введения, 3 разделов, основных выводов и рекомендаций, изложена на 61 странице машинописного текста и содержит 18 рисунков и 2 таблицы. Библиография включает 39 источников

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении приводится общая характеристика работы, обосновывается её актуальность, определяются цели, идеи, задачи, практическая значимость работы.
В первом разделе приведены особенности геологического строения и изложена краткая геолого-промысловая характеристика Сузунского нефтяного месторождения. Выделены эксплуатационные объекты, приведены геологичекие запасы.
Сузунское месторождение является многозалежным, на балансе числятся три нефтяные залежи, приуроченные к нижнехетской свите. По величине запасов месторождение относится к средним. Сложность геологического строения пластов Сузунского месторождения обусловлена невыдержанностью коллекторских свойств по площади - наличие зон литологического замещения проницаемых пород.
Таблица 1- Геологические запасы нефти
Пласт Геологические, тыс.т Извлекаемые, тыс.т КИН, д.ед.
С1 С2 С1 С2 С1 С2
Нх-I 95055 14553 42557 5448 0,448 0,374
Нх-III1 5445 34141 1069 6741 0,196 0,197
Нх-III2 1418 278 0,196
Итого 100500 50112 43626 12467

Во втором разделе выполнен анализ современных методов и технических средств, применяемых для бурения многозабойных скважин и боковых стволов.
Многозабойная скважина (МЗС) – одно из перспективных направлений внедрения новых технологий, а так же повышения уровня извлекаемых запасов углеводородов с одной скважины.
Скважина является многозабойной, если точка разветвления стволов находится в пределах продуктивного горизонта. В многозабойной скважине основной ствол бурится до продуктивного горизонта, а в самом продуктивном горизонте из него бурят один или несколько дополнительных стволов. Скважина пересекает верхнюю границу продуктивного горизонта только в одной точке.
Успешная многозабойная скважина, заменяющая несколько «традиционных», может снизить общие затраты на бурение и заканчивание скважин, увеличить продуктивность и обеспечить более эффективный приток нефти из пласта. Более того, применение многоствольных скважин может обеспечить более эффективное управление разработкой месторождения в целом и обеспечить повышение коэффициента излечения нефти (КИН).
В третьем разделе приведены результаты позволяющие подобрать оптимальный метод срезки из боковых стволов в основной ствол при бурении многозабойных скважин. Типовые конструкции заканчивания многозабойной скважины, а также расчетные и фактические показатели добычи.
Для обеспечения успешного бурения многозабойной горизонтально-разветвленной выбран следующий метод:
- в основном стволе за 5-7 м до точки срезки в боковой ствол подготавливается «трамплин» для срезки основного ствола, с целью облегчения срезки РУС в дальнейшем.
- бурится «трамплин» в плановой траектории (установка в зависимости от направления срезки), с ограничением проходки 20 м/ч.
- с точки срезки БС бурение в плановой траектории
- срезка в режиме «Время – Бурение»
1. 0,5 м - скорость 0,5 м/ч – 1 час
2. 0,5 м - скорость 1 м/ч – 30 мин
3. 1 м - скорость 2 м/ч – 30 мин с постоянным контролем зенитного угла

Рисунок 1 – Оптимальный метод срезки из основной ствол в боковой при бурении многозабойных скважин.

На Сузунском месторождении таким образом пробурено 10 многозабойных скважин с количеством боковых стволов от 2 до 10. По классификации TAML место сочленения боковых стволов с основным соответствует 1и 2 уровню.

Рисунок 2 – Типовые конструкции МЗС

ВЫВОДЫ
На Сузунском месторождении технология строительства МЗС внедряется с 2016 г. и к настоящему времени накоплен достаточный опыт. В 2016 г. технология была переведена к промышленному внедрению, на данный момент пробурено 10 многозабойных скважин с количеством боковых стволов от 2 до 10
По результатам данной работы был решен ряд теоретических и практических вопросов, предложен комплекс решений и технологий по повышению эффективности планирования, строительства и заканчивания многозабойных скважин в условиях месторождения:
1 Определены оптимальные параметры конструкции и профилей многозабойных скважин, учитывающие геологические особенности терригенных коллекторов;
2 Предложены и апробированы новые технологии строительства и заканчивания многозабойных скважин, такие как:
- бурение МЗС с наработкой желоба в открытом стволе, зарезкой ответвлений с ориентируемого клина-отклонителя, с использованием роторно-управляемых систем;
- многозабойное заканчивание скважин с большой протяженностью горизонтального участка.
Применение технологии строительства многоствольных скважин имеет ряд преимуществ: снижаются экономические затраты, увеличивается извлекаемый объем нефти, использование нескольких стволов позволяет увеличить площадь разработки коллектора, производится более точная оценка запасов нефти.
Применение технологии многозабойного бурения позволяет уменьшить отрицательное воздействие на окружающую среду, поскольку уменьшается количество скважин на поверхности и утилизация бурового раствора и шлама также производится в меньших размерах.
Технологии заканчивания МЗС в ближайшие годы станут одним из ключевых направлений в части управления разработкой месторождений. Для масштабной реализации предложенных в работе решений необходимы опытно-промышленные испытания и внедрение отечественных технических средств для многозабойного и многоствольного заканчивания, что должно способствовать инвестиционной привлекательности реализации проектов по разработке трудноизвлекаемых запасов углеводородов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

На Сузунском месторождении технология строительства МЗС внедряется с 2016 г. и к настоящему времени накоплен достаточный опыт. В 2016 г. технология была переведена к промышленному внедрению, на данный момент пробурено 10 многозабойных скважин с количеством боковых стволов от 2 до 10
По результатам данной работы был решен ряд теоретических и практических вопросов, предложен комплекс решений и технологий по повышению эффективности планирования, строительства и заканчивания многозабойных скважин в условиях месторождения:
1 Предложены классификации многоствольных и многозабойных скважин;
2 Определены оптимальные параметры конструкции и профилей многоза-бойных скважин, учитывающие геологические особенности терригенных коллекторов;
3 Принят алгоритм, предусматривающий поэтапную оптимизацию профилей скважин и применение эффективных технико-технологических решений;
4 Предложены и апробированы новые технологии строительства и заканчивания многозабойных скважин, такие как:
- бурение МЗС с наработкой желоба в открытом стволе, зарезкой ответвлений с ориентируемого клина-отклонителя, с использованием РУС;
- заканчивание с заколонными пакерами и циркуляционными муфтами в оснастке хвостовика в горизонтальном участке;
- многозабойное заканчивание скважин с большой протяженностью горизонтального участка.
Технологии заканчивания МЗС в ближайшие годы станут одним из ключевых направлений в части управления разработкой месторождений. Для масштабной реализации предложенных в работе решений необходимы опытно-промышленные испытания и внедрение отечественных технических средств для многозабойного и многоствольного заканчивания.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Рязанов, В.И. Направленное бурение глубоких скважин. / В.И. Рязанов. практ.
пособие, Томск: Изд. ТПУ, 1999. – 84с.
2 Балуев, А.А. Влияние технологических параметров проводки скважины на их добычные возможности. / А.А.Балуев, А.В.Митягин, В.Г.Безруков // Нефтяное хозяйство. - №9 - 1997. – с.29-31.
3 Леонов, Е.Г. Гидромеханика в бурении. / Е.Г.Леонов, В.И. Исаев. учебник. – М.: Недра, 1997. – 174с.
4 Ашрафьян, М.О. Совершенствование конструкций забоев скважин. / М.О. Ашрафьян, О.А. Лебедев, Н.М. Саркисов - М.: Недра, 1987. - 156с.
5 Калинин, А.Г. Технология бурения разведочных скважин на нефть и газ / А.Г.Калинин, А.З.Левицкий, Б.А.Никитин. учебник для вузов - М.: Недра, 1998. - 440с.
6 Инструкция по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин. - М.: ВНИИТнефть, 1997. - 194с.
7 Басаргин, Ю.М. Заканчивание скважин. / Ю.М.Басаргин, А.И.Булатов. учебное пособие. - М.: Недра, 2000. - 670с.
8 Булатов, А.И. Освоение скважин. / А.И. Булатов. учебное пособие. - М.: Недра, 1999. - 472с.
9 Булатов, А.И. Справочник инженера по бурению / А.И.Булатов, А.Г. Аветистов - М.: Недра, 1996. - 361с.
10 Середа, Н.Г. Бурение нефтяных и газовых скважин. / Н.Г. Середа, Е.М. Соловьев - М.: Недра, 1988. - 359с.
11 Ясов, В.Г. Осложнения в бурении. / В.Г.Ясов, М.А. Мыслюк. справочное пособие. - М.: Недра, 1991. - 333с.
12 Пустовойтенко,И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении / И.П. Пустовойтенко - М.: Недра, 1988. - 279с.

13 Середа, Н.Г. Бурение нефтяных и газовых скважин. / Н.Г.Середа, Е.М.Соловьев. учебник для вузов. - М.: Недра, 1998. - 359с.
14 Середа, Н. Г. Основы нефтяного и газового дела. / Н. Г. Середа, В. М. Муравьев – М.: Недра, 1980.
15 Муравьёв, В. М. Спутник нефтяника. / В. М. Муравьёв - М., Недра, 1977 – 304.
16 Коршак, А. А. Основы нефтегазового дела. / А. А.Коршак, А. М. Шаммазов... учебник для ВУЗов. Уфа, ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002 - 544.
17 Ильский, А. Л. Расчёт и конструирование бурового оборудования. / А. Л. Ильский, Ю. В. Миронов, А. Г. Чернобыльский. учеб. пособие для ВУЗов. – М.: Недра, 1985. – 452 с.
18 Chambers, М. «Multilateral technology gains broader acceptance». / М.Chambers // Oil & Gas Journal, Nov. 23, 1998.
20 Григорян, A.M. Вскрытие пластов многозабойными и горизонтальными скважинами. / A.M. Григорян.- М.: Недра, 1969 г. - 230 с.
21 Борисов, Ю.П. Разработка нефтяных месторождений горизонтальными и многозабойными скважинами. / Ю.П. Борисов, В.П. Пилатовский, В.П.Табаков. - М.: Недра, 1964 г. - 180 с.
22 Калинин, А.Г. Бурение наклонных и горизонтальных скважин. / А.Г.Калинин,.. Б.А.Никитин, K.M.Солодкий, Б.З. Султанов. справочник. - М.: Недра, 1997 г. - 270 с.
23 Оганов, С.А. Актуальные проблемы бурения глубокой наклонной скважины малого диаметра с большим отклонением от вертикали. / С.А.Оганов, А.У.Шарипов, А.С. Оганов. - М.: ВНИИОЭНГ, №7, 1995 г.
24 Гибадуллин, Н.З. Совершенствование технологии строительства многозабойных горизонтальных скважин. / Н.З. Гибадуллин, Р.Х. Юмашев, В.Х.Самигуллин, P.M. Гильязов. // III международный семинар «Горизонтальные скважины». Тезисы докладов. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. М., 2000 г.
25 Гибадуллин, Н.З. Научно-техническое развитие буровых работ в АНК «Башнефть» / Н.З.Гибадуллин.- М.: Нефтяное хозяйство, №4, 2000 г.
26 Юдин, В.М. Развитие техники и технологии бурения многозабойных скважин для разведки и эксплуатации сложнопостроенных залежей углеводородов. / В.М.Юдин, В.Ф.Буслаев, С.А. Кейн // III международный семинар «Горизонтальные скважины». Тезисы докладов. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.- М.: 2000 г.
27 Ягафаров, Р.Р. Есть разветвленно-горизонтальная скважина. / Р.Р. Ягафаров, // Межотраслевой научно-информационный тематический сборник (МНИТС). Тема 9. Техника, технология и экономика бурения нефтяных и газовых скважин. Часть 3 (30), 1999 г.
28 Асфандияров, Р.Г. Бурение горизонтальных скважин из эксплуатационных ко-лонн диаметром 146 мм. / Р.Г. Асфандияров, Р.Т. Шайхутдинов, В.Е. Бирюков, В.Г. Тимошин, Ю.И. Спиваковский, Е.М. Курнев // Нефтяное хозяйство, №6, 1999 г.
29 Оганов, A.C. Техника и технология бурения горизонтальных скважин
из эксплуатационных колонн для вторичного вскрытия продуктивных пластов / A.C. Оганов // Нефтяное хозяйство, №1, 1993 г.
30 Тимеркаев, М.М. Опыт строительства боковых горизонтальных стволов / М.М. Тимеркаев // Сборник докладов V международной конференции по горизонтальному бурению, Ижевск, 2000 г.
31 Крылов, В.И. Технологии строительства дополнительного ствола из ранее обсаженных скважин. / В.И.Крылов, Н.Ф. Шуть // Тезисы докладов. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. М., 2000 г.
32 Фокеева, Л.Х. Определение оптимальной траектории и длин стволов многоствольных горизонтальных скважин с учетом особенностей коллектора / Л.Х. Фокеева, - Альметьевский государственный нефтяной институт.
33 Исмаков, Р.А. Многозабойные скважины: области эффективного применения, технология работ и задачи планирования / Р.А. Исмаков, М.М. Фаттахов, Д.Л. Бакиров, Л.С. Бондаренко, И.К. Ахметшин // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений / - 2013. - № 9. - С. 25-26.
34 Инструкция по безопасности производства работ при восстановлении бездей-ствующих нефтегазовых скважин методом строительства дополнительного наклонно-направленного или горизонтального ствола скважины: РД 08-625-03. - 2003.
35 Оганов, А.С. Многозабойное бурение скважин - развитие, проблемы и успехи / А.С.Оганов, Г.С. Оганов, С.В. Позднышев. - М.: ВНИИОЭНГ, 2001.
36 Методические рекомендации по проектированию разработки нефтяных и газо-нефтяных месторождений: пр. № 61 м-ва природ. рес-в Рос. Федерации: утв. 21.03.2007.
37 MacKenzie, A. Multilateral classification system with example applications / A. MacKenzie, C. Hogg // World Oil. – 1999 – № 1 – С. 55-61.
38 Фаттахов, М.М. Технико - экономическое обоснование строительства много-ствольных скважин / М.М. Фаттахов // Сб. работ победителей XХ юбил. кон-курса на лучшую молодежную науч.-технич. разработку по проблемам топл.-энергет. комплекса. – М.: «ИНТЕГРАЦИЯ», 2013. – 344 с.
39 Строительство эксплуатационных горизонтальных скважин Сузунского место-рождения. Проектная документация 7511314/0170Д-12-05-05-01-ИОС, 2014 .

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИОННО-ГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

Перечень рисунков в ВКР

Рисунок 1.1 − Сводный разрез юрских и меловых отложений Сузунского месторождения …………………………………………………
11
Рисунок 1.2 − Карта эффективных нефтенасыщенных толщин, пласт Нх-I.. 22
Рисунок 2.1
Рисунок 2.2

Рисунок 2.3
Рисунок 2.4
Рисунок 2.5
Рисунок 2.6
Рисунок 2.7
Рисунок 2.8
Рисунок 2.8

Рисунок 3.1

Рисунок 3.2
Рисунок 3.3
Рисунок 3.4
Рисунок 3.5
Рисунок 3.6
Рисунок 3.7 −
−

−
−
−
−
−
−
−

−

−
−
−
−
−
− Первые патенты на многоствольные скважины ………..…….
Профиль первой в мире многоствольной скважины,
пробуренной в 1953 г.………………………………………….
Уровни сложности по классификации TAML………………..
Классификация сочленений по уровню сложности TAML…
Система StarBurst (4уровень)………..……………………...
Принцип работы RapidTieBack ..……………………………
RapidTieBack в работе………………………………………..
Система RapidAccess ……..……………………………………
Международная классификация скважин «сложной» архитектуры (TAML)…………………………………………...
Профиль многоствольной скважины Сузунского месторождения………………………………………………….
Пакер-якорь RapidX…………………………………………….
Шаблон и коннектор RapidX…………………………………..
Изоляционная компоновка верхнего пакера………………….
«Трамплин» для срезки в боковой ствол……………………...
Бурение бокового ствола………………………………………
Бурение основого ствола……………………………………… 26

28
32
35
36
37
38
39

43

46
48
48
49
51
51
52



Перечень таблиц в ВКР

Таблицы 1.1

Таблица 1.2 −

−
Характеристика толщин и параметров неоднородности нефтяных пластов Сузунского месторождения..………….
Характеристика залежей Сузунского месторождения ……
20
23