Бурение горизонтальных скважин

Скважиной называется горная выработка, имеющая цилиндрическую форму. Длина скважины существенно превышает ее ширину. Самая верхняя ее часть именуется устьем, а самая нижняя – забоем. Стены скважины являются стволом всей этой конструкции. В настоящее время существует несколько методов бурения скважин. Однако, наиболее распространенными из них является метод горизонтального бурения, с помощью которого формируются горизонтальные скважины. Именно они являются очень популярным инструментом как для добычи полезных ископаемых (нефть, газ), так и во время строительства зданий и объектов для прокладки труб.

Бурение горизонтальных скважин является популярным в связи несколькими факторами, а именно:

1. Отсутствием разрушающего воздействия на верхний слой почвы, что является положительным моментом для экологии и окружающей среды, так как вред от такого бурения сводится к минимуму.
2. Возможностью прокладки таких скважин даже на большой глубине под водоемами и сыпучим грунтом.
3. Возможностью с помощью горизонтального бурения проложить шурфы под линиями ЛЭП и нефтепроводами.
4. Формирование скважин данного вида допускается в густонаселенных районах, чего нельзя сказать об остальных видах.
5. Возможностью прокладывать коммуникации с помощью горизонтального бурения под путепроводами, мостами и другими сооружениями, имеющими высокую важность.

Чтобы скважина правильно выполняла свои функции, к ней предъявляются следующие требования:

• прочность конструкции, которая должна предотвратить обрушение стен скважины;
• скважина должна обеспечить доступность забоя;
• скважина должна обеспечить полную герметизацию устья.

Горизонтальная скважина имеет ряд отличительных особенностей, которые, в первую очередь, заключаются в ее угле отклонения, который в обычной ситуации является прямым, т.е. равен 900. Однако, теория всегда отличается от практики, в связи с чем во время практического бурения горизонтально-направленных скважин ситуацию обстоит несколько иначе. Это связано с тем, что в природе отсутствуют четко прямые линии и углы, поэтому, возникает необходимость выбирать для формирования ствола скважины ту траекторию, которая максимально приближена к оптимальной.

В связи с этим, стоит сказать, что горизонтальной скважиной называется такая скважина, для которой характерна наиболее протяженная зона. В первую очередь, данный вид скважин активно используется во время нефтяной и газовой добычи. Именно она позволяет получать дебиты ( т.е. объемы нефти, которая поступает в определенную единицу времени из искусственного источника), которые существенно больше тех дебитов, которые можно получить, имея вертикальную конструкцию. Длина ствола имеет прямое влияние на дебит.

Однако, не смотря на это, бурение такой скважины имеет весомый, хоть и незначительный, минус в виде дороговизны. Незначительным минус можно назвать, потому что, затратив определенные средства для формирования горизонтальной скважины, получаешь результат, в разы превышающий тот, который дает работа с другими видами скважин. Кроме того, что горизонтальная скважина используется как добывающая, ее еще называют нагнетательной. Горизонтальные скважины отличаются особой эффективностью на месторождениях, содержащих трещины с вертикальным уклоном, а также в коллекторах с трещинами, в коллекторах с газовой шапкой или водой, в коллекторах с крайне низкой и очень высокой проницаемостью. В последнем случае с помощью горизонтальной скважины значительно замедляется движение газа.

По своей конструкции горизонтальные скважины классифицируются следующим образом:

• разведочные. Название говорит само за себя – скважины применяются для уточнения местонахождения или объема залежей нефти и газа;
• поисковые. Используются с целью обнаружения газовых и нефтяных месторождений;
• добывающие. С их помощью происходит, непосредственно, добыча полезных ископаемых;
• нагнетательные. Такие скважины воздействуют на пласты, что позволяет нагнетать воду, газ и многие другие элементы.
• контрольные.

У последней разновидности горизонтальных скважин несколько предназначений, а именно:

• является инструментом, позволяющим измерить силу давления, образующегося в газовой шапке и нефтяной зоне;
• позволяют проконтролировать, какие изменения произошли в положении залежей;
• являются резервными, т.е. задействуют в работу застойные зоны;
• имеют специальное предназначение, например, с их помощью также происходит добыча технической воды;
• используются в качестве оценочных скважин, с помощью которых уточняются параметры, а также продуктивные границы залежей;
• используются в качестве скважин, применяемых для подмены скважин, находящихся в аварийном состоянии.

В момент осуществления бурения горизонтальной скважины, существующее количество несовместимых с условиями проводки ствола зон предопределяет то число колонн и «башмаков», которые будут формировать скважину. Условия являются несовместимыми по причине неустойчивых и низко прочных пород.

До момента приоткрытия продуктивных и производительных горизонтов с целью исключения возможности разрыва пород сначала спускается одна колонна, и только потом все остальные. Разница диаметров скважин и колонн определяется, опираясь на наиболее верные значения, которые определены практикой бурения, обеспечивающего беспрепятственный спуск колонны в скважину и ее надежное цементирование. Трубы выбираются, исходя из расчетов давлений внутри и снаружи скважины.