УСТРОЙСТВО МНОГОЗАБОЙНОЙ СКВАЖИНЫ ДЛЯ ВЕЕРНОЙ ПОИНТЕРВАЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области разработки и эксплуатации нефтяных месторождений многозабойными горизонтальными скважинами.
Одним из наиболее эффективных способов повышения продуктивности скважин является проводка боковых горизонтальных стволов в низкопродуктивных или простаивающих скважинах. Для уменьшения числа скважин при разработке месторождений и сокращения затрат на их строительство применяется метод многозабойного бурения скважин [1, с.21-24]. Сущность метода заключается в том, что из основного ствола скважины, после его крепления, производят бурение боковых стволов. Число боковых стволов и их расположение зависит от геологических особенностей пласта и его физических характеристик.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому устройству, одновременно являющимся базовым, является конструкция многозабойной скважины в неустойчивых коллекторах [1, с.21-22; 2], в которой первоначально строится верхняя часть основного ствола до продуктивного горизонта и закрепляется обсадными трубами. После этого углубляется нижняя часть основного ствола до глубины расположения первого бокового ствола. Затем бурится первый боковой ствол и крепится высокопроницаемым материалом, который препятствует обрушению стенок скважины и имеет проницаемость выше, чем у пород продуктивного пласта. В качестве высокопроницаемого материала используют песок, стеклянные шарики или другой материал. Затем углубляется нижняя часть основного ствола до места расположения следующего бокового ствола. После этого бурится второй боковой ствол, который также крепится высокопроницаемым материалом. Число боковых стволов и их расположение зависит от характера и расположения пластов. После строительства запланированных боковых стволов углубляется нижняя часть основного ствола до проектной глубины и закрепляется перфорированными обсадными трубами или хвостовиком-фильтром с последующим заполнением кольцевого пространства между стенкой основного ствола и фильтром высокопроницаемым материалом. Пластовый флюид из основного и боковых стволов через высокопроницаемый материал поступает в ствол скважины и по лифтовой колонне поднимается на поверхность.
Недостатком известной конструкции [1, 2] является недостаточная выработка запасов нефти в неоднородных по проницаемости коллекторах. Во-первых, из-за случайного распределения по простиранию и разрезу зон с различной проницаемостью, которая может отличаться в десятки раз и переслаиваться многократно по стволу скважины, нельзя однозначно определить оптимальное расположение боковых стволов, горизонтальных в области продуктивного пласта. Во-вторых, подтягивание воды к стволу скважины в области перфорации по наиболее проницаемым прослоям, приведет к блокированию нефтенасыщенных прослоев и зон с меньшей проницаемостью и быстрому росту обводненности добываемой продукции. Крепление боковых стволов с необсаженными стенками высокопроницаемым материалом не предотвращает разрушение пород продуктивного пласта. В процессе эксплуатации скважины высокопроницаемый материал оседает и забивается песком, т.е. нарушается целостность высокопроницаемого проводящего канала, которая не подлежит ремонту. Технология намыва высокопроницаемого материала сложна, длительна и требует специального оборудования, высокой квалификации и навыков работы персонала [3, т.5, с.178].
Целью предлагаемого устройства является увеличение нефтеотдачи неоднородных по проницаемости пластов и снижение объемов и стоимости буровых работ.
Поставленная цель достигается тем, что нефтяное месторождение с неоднородным по проницаемости коллектором разбуривают редкой сеткой скважин. Каждая скважина имеет основной ствол, по окончании бурения которого в необсаженном продуктивном интервале ствола скважины устанавливают фильтр-хвостовик. Фильтр-хвостовик представляет собой хвостовик - перфорированную на поверхности обсадную трубу, после установки которого в него помещают фильтр - искусственную пористую среду, представляющую собой фиктивный грунт, состоящий из керамических шаров одинакового диаметра с кубической укладкой. Конструкция фильтра предусматривает извлечение его из скважины с целью механической или химической очистки (регенерацию). После установки фильтра основной ствол скважины исследуют на приток и устанавливают пакер. Из основного ствола выше продуктивного пласта осуществляют врезку первого бокового ствола, горизонтально направленного в области продуктивного пласта. По окончании бурения его в необсаженном продуктивном интервале горизонтального участка бокового ствола устанавливают фильтр-хвостовик описанной конструкции, исследуют первый боковой ствол на приток и устанавливают пакер в месте врезки бокового ствола. Затем аналогично последовательно осуществляют врезку других боковых стволов, горизонтально направленных в области продуктивного пласта. Горизонтальные участки всех боковых стволов, расположенные в продуктивном пласте, направлены симметрично в радиальном направлении относительно основного ствола скважины. Количество боковых стволов зависит от среднестатистического значения проницаемости разрабатываемого пласта. После завершения бурения последнего бокового горизонтального ствола и установки фильтра-хвостовика его, исследуют на приток и определяют оптимальный дебит. Затем в скважину спускают погружной насос и осуществляют эксплуатацию скважины.
Такая конструкция многозабойной скважины позволяет осуществлять циклическую веерную поинтервальную выработку продуктивных пластов, сущность которой заключается в следующем. Начинают производить отбор жидкости из последнего пробуренного горизонтального ствола, контролируют дебит жидкости, давление на забое и обводненность добываемой жидкости. Если в процессе эксплуатации дебит жидкости уменьшается, т.е. нагнетательные скважины не обеспечивают восстановление давления в пласте, или происходит увеличение обводненности добываемой продукции до 100%, т.е. нагнетаемая вода достигла ствола скважины, то отбор жидкости из последнего горизонтального ствола прекращают. В месте врезки последнего горизонтального ствола устанавливают пакер. Из предпоследнего горизонтального ствола, врезка которого расположена ниже последнего горизонтального ствола по оси основного ствола, убирают пакер и производят отбор жидкости, контролируя дебит жидкости, давление на забое и обводненность добываемой жидкости. При этом в контуре интервала дренирования последнего горизонтального ствола, из которого прекратили отбор жидкости, происходит постепенное восстановление давления и перераспределение насыщенностей, стремящихся к равновесному распределению фаз в поровом пространстве. Аналогичным образом последовательно подключают следующие горизонтальные стволы и осуществляют отбор жидкости из них. На завершающей стадии цикла веерной поинтервальной эксплуатации скважины убирают пакер из основного ствола и производят отбор жидкости из контура дренирования зоны пласта, непосредственно прилегающей к основному стволу скважины. За этот период времени в ранее дренируемых боковыми горизонтально расположенными стволами интервалах пласта восстанавливается давление и равновесное распределение фаз в поровом пространстве пласта. Далее устанавливают пакер на основном стволе, убирают пакер из последнего бокового ствола (с которого начиналась эксплуатация скважины) и производят отбор жидкости, контролируя дебит жидкости, давление на забое и обводненность добываемой жидкости. Весь цикл веерной поинтервальной эксплуатации многоствольной скважины повторяют в той же последовательности. Эксплуатацию скважины прекращают после максимально возможной выработки запасов нефти из продуктивной части пласта, дренируемого этой скважиной.
Оборудование забоя основного ствола скважины и забоев боковых стволов, горизонтальных в области продуктивного пласта, фильтрами-хвостовиками обеспечивает продолжительную работу многозабойной скважины с оптимальным дебитом. Это достигается тем, что хвостовик предохраняет забой от разрушения, а фильтр обладает высокой проницаемостью. Фильтр представляет собой гирлянду необходимой длины, состоящую из последовательно соединенных блоков. Внутреннее пространство блоков представляет собой фиктивный грунт, состоящий из керамических шаров одинакового диаметра с кубической укладкой. Конструкция фильтра предусматривает извлечение его из скважины с целью регенерации.
Именно устройство многозабойной скважины, имеющей основной ствол и систему боковых стволов, горизонтальные участки которых, расположенные в продуктивном пласте и направленные симметрично в радиальном направлении относительно основного ствола скважины, а также заканчивание основного и боковых горизонтальных стволов фильтрами-хвостовиками с фиктивной пористостью является сущностью данного изобретения.
Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения «новизна». При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «существенные отличия».
Техническая сущность изобретения поясняется проекциями многозабойной скважины на вертикальную плоскость (профиль) фиг.1 и на горизонтальную плоскость (план) фиг.2, а также принципиальной схемой фильтра-хвостовика фиг.3.
На фиг.1 показан профиль многоствольной скважины, состоящей из основного ствола 1 и боковых стволов 2, горизонтально направленных в области продуктивного пласта. На входе основного ствола 1 в продуктивный пласт и на ответвлениях боковых стволов установлены пакеры 3.
На фиг.2 показан план многоствольной скважины, состоящей из основного ствола 1 и боковых стволов 2-9, горизонтально расположенных в радиальном направлении в области продуктивного пласта. Штриховой линией показаны контуры дренирования интервалов продуктивного пласта основным и боковыми стволами.
На фиг.3 показано вертикальное расположение фильтра-хвостовика в основном стволе скважины. Фильтр-хвостовик состоит из хвостовика 1 и фильтра 2. Хвостовик 1 представляет собой перфорированную обсадную трубу, которая крепится сальниковым уплотнением 3 к эксплуатационной колонне 4. Внутри хвостовика 1 устанавливают фильтр 2, состоящий из последовательно соединенных блоков 5. Каждый блок 5 представляет собой контейнер решетчатой конструкции 6, в верней части которого имеется манжета 7. Решетчатый контейнер 6 и манжета 7 служат для придания жесткости блоку 5 и крепления направляющих стержней, а также для предохранения фильтра 2 от разрушения при спуско-подъемных операциях. Фильтр 2 имеет приспособление 8 для захвата его ловильным инструментом. Соединение блоков 5 между собой осуществляется с помощью центральных металлических штанг 9. Внутреннее пространство блоков 5 представляет собой фиктивный грунт 10, который набирают из съемных фильтрующих элементов, изготовленных из прочных керамических материалов методом прессования и дальнейшего спекания. Положение съемных фильтрующих элементов фиксируется при сборке блоков 5 с помощью направляющих стержней.
Использование предлагаемого устройства многозабойной скважины для веерной поинтервальной выработки продуктивных пластов обеспечивает по сравнению с существующими известными устройствами следующие преимущества.
1. Последовательная поинтервальная выработка части продуктивного пласта, дренируемого многоствольной скважиной, с повторением циклов позволяет повысить охват неоднородных по проницаемости пластов, увеличить равномерность выработки запасов нефти их них и тем самым обеспечить максимально возможную выработку запасов нефти.
2. Конструкция забоев основного и боковых горизонтальных стволов скважины обеспечивает устойчивость стенок стволов, надежное сообщение стволов с продуктивным пластом, т.е. длительную эксплуатацию скважины при оптимальном дебите.
3. Нефтяное месторождение с неоднородным по проницаемости коллектором разбуривается редкой сеткой скважин. Себестоимость строительства разветвленных горизонтальных скважин в 1,6 раза больше строительства вертикальных скважин [1, с.23]. Удельные капиталовложения на 1 т добытой нефти из разветвленных горизонтальных скважин в 2,2 раза меньше, чем по вертикальным скважинам. Экономическая эффективность значительно превышает первоначальные затраты на строительство разветвленных горизонтальных скважин.
Источники информации, принятые во внимание
1. Особенности добычи нефти и газа из горизонтальных скважин. /Под ред. Г.П.Зозули. - М.: Издательский центр «Академия», 2009. - 176 с.
2. Патент RU №2205935. Опубликован 10.06.2003. Способ строительства многозабойной скважины /Крылов Г.В., Штоль В.Ф., Кучеров Г.Г. и др.
3. Басарыгин Ю.М., Будников В.Ф., Бултов А.И. Теория и практика предупреждения осложнений и ремонта скважин при их строительстве и эксплуатации: Справ. пособие: В 6 т. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003 г.