Использование горизонтальных стволов для многоцикловых гидроразрывов в низкопроницаемых коллекторах

В связи с повсеместно ухудшающейся структурой запасов, возрастающими рисками обводнения скважин на нефтегазовых месторождениях, находящихся на третьей-четвертой стадиях разработки, низкой степенью выработки извлекаемых запасов, возникает необходимость поиска новых технологий и рационализаторских решений, позволяющих повысить эффективность разработки сложных месторождений, в частности низкопроницаемых коллекторов, характеризующихся низкими значениями нефтенасыщенных толщин и фильтрационно-емкостных свойств. В условиях разработки такого типа коллекторов одним из методов оптимизации системы разработки является бурение многоствольных горизонтальных скважин (МГС), которые при правильном подходе способствуют решению как чисто технологических задач, так и экономических, экологических и геологических.

Широкое применение в последние годы горизонтального бурения показало, что горизонтальные скважины могут успешно применяться как на начальной, так и на поздней стадиях разработки (Муслимов и др., 1998). Это связано с тем, что горизонтальные скважины, в отличие от вертикальных, контактируют с большей площадью продуктивного пласта, то есть увеличивается поверхность дренажа нефтенасыщенной толщи, увеличивается производительность скважин за счет образования трещин, увеличивается воздействие на маломощные пласты. Иными словами, повышается рентабельность разработки низкопроницаемых и истощенных пластов, а также залежей высоковязкой нефти и природных битумов [1].

Одним из наиболее эффективных методов воздействия на пласт в горизонтальных скважинах является паротепловое воздействие.

Сущность комплексного воздействия тепловым и волновым полями заключается в том, что тепловой носитель подается в пласт через излучатель колебаний давления, установленный в горизонтальной скважине. В излучателе 4-10 % потенциальной и кинетической энергии преобразуется в энергию акустических колебаний.

В качестве теплоносителя используется как сжимаемая жидкость (парогаз, воздух и др.), так и несжимаемая (вода, водные растворы и т.д.). При формировании волнового поля в колебательное движение приходит не порода пласта (скелет пласта), а жидкость в порах, капиллярах и трещинах породы. Горизонтальная скважина в продуктивном пласте является линейным источником тепловой и волновой энергии. Воздействие волновой энергии наиболее эффективно в случае, когда волны распространяются перпендикулярно кровле или подошве продуктивного пласта. Многократно отражаясь от кровли и подошвы, эти волны затухают, не покидая объема пласта, ограниченного длиной скважины.

Одним из наиболее эффективных способов повышения нефтеотдачи на поздней стадии эксплуатации месторождений является зарезка боковых стволов в аварийных, высокообводненных и низкодебитных скважинах. При этом происходит довыработка остаточных запасов в слабо дренируемых зонах пластов с существенным увеличением продуктивности скважин в низкопроницаемых коллекторах [2]. Такой подход предполагает, что начальное разбуривании скважин является как бы «пилотным» этапом, предваряющим довыработку запасов нефти на поздних стадиях разработки залежи (Нуряев и др., 2007).

Так, в ОАО «Сургутнефтегаз» применяются 7 типов боковых стволов (наклонно-направленные одноствольные, горизонтальные одноствольные, горизонтальные многоствольные и т.д.), которые позволяют провести:

• -    постепенный полный переход к боковым стволам при депрессии на пласт в низкопроницаемых пластах;

• -    разработку эффективных технологий совместно-раздельной эксплуатации многоствольных скважин с возможностью контроля режимов эксплуатации по каждому стволу и другие мероприятия, с помощью которых можно значительно повысить добычу нефти на всех типах залежей на различных стадиях их разработки (Нуряев и др., 2007).

Интересен опыт НГДУ «Азнакаевскнефть», которое объединяет 6 площадей Ромашкинского месторождения (Таипова, 2016). Выработка запасов нефти из низкопроницаемых заглинизированных пластов традиционными методами малоэффективна. Извлечение нефти из таких пластов требует новых технологий. В 30% вновь построенных наклоннонаправленных скважинах за последние 6 лет выявлены заколонные перетоки. Чтобы восстановить эти скважины, необходимы значительные вложения. В связи с этим предложено решение по строительству скважин с адресным горизонтальным окончанием. Первая скважина с 10 разветвленными стволами была построена в 1953 году на Карташовском месторождении в Башкирии. Расстояние между забоями было 322 м, а самый длинный горизонтальный ствол был 168 м. Дебит этой горизонтальной скважины составил 120 т/сутки против 7 т/сутки в вертикальных скважинах.

Впоследствии все было сосредоточено на методах и технологиях повышения продуктивности: площадное заводнение, химическое воздействие на пласт, освоение лишь высокопродуктивных залежей. Только в 2012 г. НГДУ «Азнакаевскнефть» начало бурить направленную горизонтальную скважину № 194521. В результате бурения была выявлена значительная зональная неоднородность продуктивного пласта: пористость менялась от 9 до 23%, проницаемость от 15 до 650 мД, нефтенасыщенность от 52 до 80%. Средний дебит по скважине составил 20,5 т/ сут., что в 5 раз больше дебита соседней вертикальной скважины. Прогнозный срок окупаемости наклоннонаправленной скважины в 2,5 раза меньше, чем в соседней вертикальной скважине [3]. Благодаря технологии бурения горизонтальных скважин, стало возможным наращивание запасов нефти в межскважинном пространстве вертикальных скважин. Результаты бурения горизонтальных скважин по Азнакаевской и Зеленогорской площадям приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Динамика КИН по участкам бурения горизонтальных скважин (ГС) с «забалансовой» выработкой запасов [4]

Горизонтальное бурение позволяет повысить эффективность выработки верхних горизонтов, эксплуатируемых возвратным фондом вертикальных скважин. Опыт изучения горизонтальных скважин в НГДУ «Азнакаевскнефть» показал, что без применения технологий горизонтального бурения ожидать устойчивого развития невозможно (Таипова, 2016).

КИН по участкам бурения горизонтальных скважин (ГС) с «забалансовой» выработкой запасов (Таипова, 2016)

Чрезвычайно интересен опыт разработки сложных карбонатных коллекторов Китая, где успешно осуществлены два новых способа заканчивания скважин, которые решают проблемы кислотного ГРП в открытых горизонтальных стволах. С помощью этих методов была увеличена добыча в Таримском, Сычуаньском, Ордосском нефтегазоносных бассейнах.

Коллекторы этих месторождений обладают:

• -    низкой пористостью и сверхнизкой проницаемостью;

• -    крайне неоднородны из-за случайного распределения трещин, полостей и пор растворения;

• -    глубины залегания этих пород 5000-7000 м;

• -    пластовая температура достигает 160 ^оС;

• -    пластовое давление до 78 МПа.

Для увеличения дебита таких скважин необходимо бурение горизонтальных скважин перпендикулярно к естественным трещинам для того, чтобы охватить максимально возможное пространство со скоплениями углеводородов (полости, поры растворении и трещины). С целью создания сетки сообщающихся трещин, соединяющих места скопления и пути фильтрации углеводородов.