Многоствольные скважины: развитие технологии

Технологию бурения многоствольных скважин нельзя назвать ни новой, ни развивающейся. Но и достаточно зрелой она в нефтяной промышленности все еще не считается. И это несмотря на то, что в мире пробурены уже тысячи многоствольных скважин.

Многоствольная скважина – это скважина с одним или несколькими дополнительными стволами-ответвлениями от основного ствола. Это может быть обычная эксплуатационная скважина, уплотняющая скважина или боковой ствол/стволы, пробуренные из существующей скважины. Различают многоствольные и многозабойные скважины (подробнее здесь). Для удобства в этой статье все скважины с двумя и более стволами будем преимущественно называть многоствольными.

Успешная многоствольная 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).

Для многих, возможно, будет удивительным узнать, что сама идея технологии многоствольного бурения имеет весьма давнюю историю. Первый патент на эту технологию был получен в США в 1929 году. После этого последовали дополнительные патенты и первые рудиментарные попытки осуществить бурение многоствольной скважины.

Ранний дизайн первых многоствольных скважин

По данным некоторых источников Лео Ранни (Leo Ranney) был первым (по крайней мере, в США), кто предпринял попытки бурить горизонтальные и горизонтально-разветвленные скважины. Ранни, канадец по происхождению, был инженером-консультантом в Техасе и Оклахоме. В 1925 году он разработал свой метод использования горизонтальных скважин для добычи нефти из истощенных месторождений. Стандарт Ойл выкупила его патент и сделала его президентом «Ranney Oil and Mining Company», дочернего предприятия Стандарт Ойл.

В 1939 году Ранни пробурил шахту глубиной 2,44 м, затем спустил туда людей и оборудование и пробурил горизонтальное ответвление. Сообщается, что он также пробурил несколько радиальных ответвлений наподобие спиц у колеса, создав, таким образом, вероятно первую горизонтально-разветвленную скважину.

Единичные попытки бурения многоствольных скважин не имели заметного успеха и не получили дальнейшего развития.

Первая действительно успешная многоствольная скважина была пробурена в Башкирии в 1953 году. Это была скважина №66/45, пробуренная Александром Григоряном, которого по праву считают отцом технологии многоствольного бурения.

Отец технологии бурения горизонтально-разветвленных (многоствольных) скважин

Как и многие новейшие разработки в нефтяной отрасли, технология бурения многоствольных скважин была разработана и впервые успешно применена в бывшем СССР.

В течение большей части советской эпохи официальная политика была направлена на добычу максимально возможного количества нефти. Это был стратегический товар и один из немногих экпортируемых, который можно было обменять на зерно и другие потребительские товары. Высокие требования предъявлялись к буровым организациям, чтобы они бурили как можно больше скважин. Превалировало мнение, что чем больше скважин будет пробурено, тем больше шансов, что будут найдены новые нефтяные месторождения, что в свою очередь позволит увеличить добычу нефти.

 

Фото: Григорян А. М.

Отец технологии бурения многоствольных скважин
Григорян А. М. (1914-2005)

Александр Григорян был советским изобретателем и инноватором. Он придерживался точки зрения, что гораздо эффективнее увеличивать проходку ствола при бурении скважин по уже известным нефтеносным пластам, чем бурить множество скважин с поверхности в надежде попасть в предполагаемую нефтеносную зону. В 1941 году он пробурил одну из первых в мире наклонно-направленных скважин (Баку №1385), почти за 20 лет до того, как кто-либо еще начал делать подобные попытки.

В 1949 году с целью увеличения продуктивности Григорян предложил бурить горизонтально-разветвленные скважины по аналогии с корнями у деревьев, которые расходятся в разные стороны, чтобы увеличить свое присутствие в почве. С этой идеей он пришел к выдающемуся русскому ученому К.Царевичу, который подтвердил, что скважина с разветвленными стволами, пробуренными в продуктивной зоне, характеризующейся одинаковой проницаемостью, должна дать увеличение дебита пропорционально количеству стволов. Григорян протестировал свою теорию в 1953 году, когда в Башкирии на месторождении Ишимбайнефти им была пробурена скважина 66/45.

Он пробурил основной ствол скважины до глубины 575 метров прямо к кровле продуктивного артинского яруса. После чего из этого основного необсаженного ствола он пробурил ответвления наподобие корней у деревьев. Бурение осуществлялось без установки цементных мостов, без отклонителей, что называется «на ощупь» без каких-либо специальных инструментов.

Первая многоствольная скважина 66-45, Башкирия

Дизайн первой в мире горизонтально-разветвленной (многоствольной) скважины, пробуренной в 1953 г.

В результате скважина 66/45 имела 9 стволов с максимальным отходом от вертикали 136 метров. Общая эффективная длина всех стволов составила 322 метра. По сравнению с традиционными скважинами, пробуренными на том же самом месторождении, эффективная мощность скважины 66/45 была в 5,5 раз больше. Затраты на бурение этой многоствольной скважины были в 1,5 раза выше, при этом дебит нефти был в 17 раз больше, по сравнению с традиционными скважинами (120 м3/сут против 7 м3/сут).

Успешное бурение скважины 66/45 дало толчок дальнейшему применению этой технологии. За период с 1953 по 1980 гг. в Советском Союзе были пробурены еще 110 многоствольных скважин в Восточной Сибири, Западной Украине и вблизи Черного моря. Из них 30 скважин пробурил Александр Григорян.

Александр Михайлович Григорян, приложивший значительные усилия к развитию и практическому применению технологии, признан отцом технологии бурения горизонтально-разветвленных (многоствольных) скважин.

В 1980-х годах Григорян переехал в Лос-Анжелес, штат Калифорния, и основал там компанию «Grigoryan Branched-Horizontal Wells». Благодаря его усилиям технология бурения многоствольных скважин начала свое развитие в США. А оттуда распространилась и на другие страны.

Развитие технологии

Большая часть многоствольных скважин пробуренных с 1953 года относятся к уровням сложности 1 и 2 по классификации TAML. Бурение скважин этих уровней сложности стало настолько распространенным, что на сегодня статистика по их количеству уже не ведется. Их общее количество в мире оценивается в более 10000 скважин.

Широкое распространение применения многоствольных скважин в разработке месторождений привело к развитию и усложнению технологии:

  • 1993 г. – пробурена первая многоствольная скважина по уровню 3 (Канада, провинция Альберта, компания Shell)
  • 1994 г. – пробурена первая многоствольная скважина по уровню 4 (Канада, провинция Альберта, компания Shell)
  • 1995 г. - пробурена первая многоствольная скважина по уровню 5 (США, Мексиканский залив, компания BP)
  • 1997 г. – формирование TAML (Technology Advancement for Multi-Laterals)

До 1997 года в отношении технологии многоствольного бурения было много путаницы. Не было универсальных устоявшихся терминов, описывающих технологию. Не хватало классификации различных видов многоствольных скважин по сложности, рискам, типам сочленения стволов. В конце концов, в 1997 году по инициативе Эрика Диггинса из компании Шелл был созван форум, названный «Technology Advancement – Multi-Laterals (TAML)». Целью форума было унифицировать подходы к дальнейшему развитию технологии бурения многоствольных скважин. На этом форуме эксперты из ведущих мировых нефтяных компаний поделились своим опытом использования технологии и пришли к единой классификации многоствольных скважин по сложности и функциональности (Классификация TAML).

В 2002 году в классификацию были внесены небольшие изменения, учитывающие новейшие разработки в этой технологии.

На сегодняшний день технология многоствольного бурения имеет практически повсеместное распространение и ее дальнейшее развитие имеет весьма радужные перспективы. Если раньше вопрос ставился так: Зачем бурить многоствольные скважины? Сейчас вопрос ставится по-другому: Зачем бурить традиционные скважины, если можно пробурить многоствольные?

 

 

 

Читайте также:

Классификация многоствольных скважин TAML

Опыт бурения многозабойных горизонтальных скважин в ОАО «Удмуртнефть»

Как инновации меняют нашу жизнь. От лошади к лошадиной силе

Почему не все добывающие скважины продуктивны

 

 


 

Многоствольные скважины