II
новые технопогии
ИЗБИРАТЕЛЬНО-ДРЕНАЖНАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ
Т. МЕНДЕБАЕВ, М. НАБИЕВ, ТОО «Научно-внедренческий центр «Алмас»
1 — основной ствол;
2, 5 — продуктивные горизонты;
3, 4, 6, 7, 8 — дренажные каналы
Мировой опыт разведки и разработки месторождений нефти, экологические последствия ее добычи и перспективы выхода на новые площади углеводородов, включая морские акватории, указывают на то, что настала пора подумать не только о ежегодном наращивании объемов добычи, но и о том, как это можно сделать с минимальным ущербом для окружающей среды и уменьшением техногенной нагрузки на недра.
Пока первое доминирует над вторым, но судя по всему в скором времени вопросы защиты недр Земли, подземных вод будут приобретать первостепенное значение.
Самым оптимальным, наиболее экономически и экологически сочетаемым показателем эффективности разработки залежи нефти было бы отношение объема их извлечения к физическим объемам бурения скважин.
В мировой практике используется множество способов повышения отдачи продуктивных пластов. Широко известные — ГРП, методы термического, акустического и микробиологического воздействия на залежи нефти, зарезка и проводка боковых стволов, сооружения системы многозабойных скважин.
Однако все эти способы применяются в основном на поздних стадиях эксплуатации месторождений, когда продуктивный горизонт уже изрядно загрязнен, заводнен, а наличие колонн металлических обсадных перфорированных труб, особенно в многозабойных скважинах, является существенной помехой при отборе нефти.
К тому же способы повышения нефтеотдачи пластов (ПНП) не всегда носят элементы избирательно прогнозируемой направленности воздействия, не обеспечивают объемный охват продуктивного горизонта и при добыче не позволяют в полной мере использовать законы подземной гидродинамики движущихся потоков нефти. Кроме того, известные методы ПНП кратковременны по воздействию, что, как правило, дает лишь временный всплеск роста приемистости скважин.
Избирательно-дренажная система (ИДС) разработки залежи нефти представляет собой принципиально иной подход к решению проблем ПНП, предусматривая несравнимо меньшие объемы бурения скважин, обеспечение органической чистоты извлекаемой продукции, снижение нагрузки на недра Земли и устранение искусственных помех в виде металлических труб.
Идея ИДС схематично представлена на рис. 1 в разрезе (а) и плане (б). Ее суть заключается в проведении из вертикальной эксплуатационной скважины с уклоном в ее сторону многоярусных, открытых (без крепления) дренажных каналов малым диаметром (30—60 мм) в длину и ширину продуктивного пласта по окружности. Тем самым достигается избирательно ориентированный охват пласта открытыми дренажными каналами, формирующими силовые потоки нефти. В промежутке между ними и ярусами в пределах одного продуктивного горизонта создается гидродинамическая система отбора нефти, приводимая в действие, помимо депрессии пласта, такими сочетающимися силовыми факторами, как динамическое ускорение потока вследствие тяжести за счет уклона и вызываемого им эффекта инжекции (всасывания)
10 11 3 4
(б)
1 — основной ствол; 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11 — дренажные каналы
Рис. 1. Схема избирательно-дренажного способа добычи нефти
новые технопогии
сообщающихся дренажных каналов с порами и трещинами коллектора. В силу таких обстоятельств традиционная откачка нефти станками-качалками или винтовыми насосами на отдельных месторождениях может быть заменена самоизливом.
Число ярусов, количество дренажных каналов, порядок их расположения, величины углов наклона, диаметры и протяженности обусловлены геологическим строением месторождений, их размерами, размещением и мощностью продуктивных горизонтов, свойствами нефти. Особенно важным представляется изучение свойств пород коллекторов, фактора, определяющего выбор диаметра дренажных каналов из-за необходимости сохранения устойчивости их стенок от обрушения, осыпания, а также влияющих на их числа, в частности, при наиболее распространенных диаметрах вертикальной эксплуатационной скважины. В одной горизонтальной плоскости можно провести от двух до десяти дренажных каналов, расходящихся по окружности. При этом, располагая дренажные каналы соседствующих по вертикали ярусов в шахматном порядке, можно добиться объемного разрыхления продуктивного горизонта.
Таким образом, благодаря внедрению ИДС добычи нефти одна вертикальная скважина этой системы может заменить как минимум 6—8 вертикальных скважин, бурение которых проводится по существующей методике разработки месторождений.
При практической реализации ИДС в основу проектирования разработки залежи должны быть заложены как перечисленные, так и другие факторы, определяющие особенности геолого-технических условий. В конечном счете ИДС необходимо адаптировать к конкретному типу месторождений нефти. Объектами повышенного изучения должны стать места и условия сочленения вертикальной скважины с дренажными каналами.
Устройство для реализации ИДС добычи разработано в ТОО «Научно-внедренческий центр «Алмас». Разработка велась на основе существующей техники направленно-многозабойного бурения скважин, безотказно действующей на многих месторождениях твердых полезных ископаемых Республики Казахстан и других стран.
Устройство изображено на рис. 2. Оно содержит цилиндрический корпус (1) со ступенчатым сквозным внутренним каналом (2), переходящим в желобообразный клин (3), где с возможностью продольного перемещения и осевого вращения размещен отбурочный снаряд (4) с буровым наконечником (5), выше которого установлен гидравлически выдвигаемый кулачок (6). В нижней части корпус (1) соединен с распорным узлом (7), состоящим из конического штока (8), взаимодействующего с выдвижными плашками (9).
Предлагаемое устройство для реализации ИДС добычи нефти позволяет за один спуск произвести поочередное бурение дренажных каналов одного яруса, независимо от их числа, после чего извлекается на дневную поверхность. Углубление вертикальной скважины до следующего яруса или продуктивного горизонта осуществляется обычным буровым снарядом. Затем спуском устройства повторяется процесс проводки дренажных каналов нового яруса, горизонта и т. д.
При бурении открытых дренажных нефтеподводящих каналов в рыхлых, слабосвязанных породах можно рекомендовать использование сверхтиксотропных промывочных растворов на основе смешанных оксидов металлов, эффективных для стабильного сохранения устойчивости стенок каналов [2].
Избирательно-дренажная система добычи нефти при рациональном внедрении может обеспечить:
■ значительную экономию метража бурения и трубной продукции, материальных и трудовых ресурсов и, следова-
Рис. 2. Схема устройства для реализации ИДС
тельно, снижение себестоимости добываемой продукции;
■ максимальный конечный отбор нефти по сравнению с известными способами ее добычи;
■ возможность гарантированного обхода водоносных горизонтов, что приведет к уменьшению загрязненности нефти;
■ действенную защиту недр Земли за счет сокращения объемов буровых работ, исключающих бурение дополнительных вертикальных скважин, уменьшение наземной инфраструктуры и загрязнения почв;
■ повышение рентабельности добычи тяжелой, вязкой нефти с больших глубин.
Литература
1. Григорян А. М. Разветвленно-горизонтальные скважины — ближайшее будущее нефтяной промышленности // Нефтяное хозяйство. — 1998. — № 2.
2. Меденцев С., Крецул В. Э^ЬЕХ — новое поколение сверхтиксотропных буровых растворов // Технологии ТЭК. — 2003. — № 4. ■
ТОО «Научно-внедренческий центр «Алмас» Республика Казахстан г. Алматы, 480016, ул. Фурманова, 8 (3272) 71-25-85, факс (3272) 71-23-99 e-mail: nvcalmas@mail.kz
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.