Спосіб раціональної експлуатації нафтового або газового родовища і комплексна дренажна система для його втілення

1 Спосіб раціональної експлуатації нафтового чи газового родовища, що включає будівництво з однієї площі куща експлуатаційних свердловин, що має ЗОВНІШНІЙ контур живлення, буріння в продуктивному пласті до кожної експлуатаційної свердловини дренажних свердловин, що утворюють дренажну систему першого рівня, який відрізняється тим, що кожну свердловину дренажної системи бурять з поверхні з площадки, розташованої поза контуром живлення куща експлуатаційних свердловин, причому дренажні свердловини в продуктивному пласті закінчують горизонтальним стволом, а останній гідравлічно зв'язують з фільтровою зоною експлуатаційної свердловини, при цьому утворюють дренажну систему другого і наступного рівнів шляхом буріння горизонтальних стволів у напрямку до периферійної частини кожного горизонтального ствола дренажної системи попереднього рівня і гідравлічно їх зв'язують між собою, а після створення гідравлічного зв'язку між фільтровою зоною експлуатаційної свердловини і горизонтальним стволом дренажної свердловини ділянку останньої вище продуктивного пласта герметизують 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що після герметизації дренажної свердловини обсадні труби вилучають 3 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що після створення гідравлічного зв'язку між фільтровою зоною експлуатаційної свердловини і горизонтальним стволом дренажної свердловини останню використовують як дренажну чи нагнітальну 4 Комплексна дренажна система для раціональної експлуатації нафтового або газового родовища, що складається з мережі вертикальних і горизонтальних стволів свердловин, оснащених гідравлічним засобом і виконаних з можливістю гідравлічної взаємодії між собою, яка відрізняється тим, що містить щонайменше один ствол експлуатаційної свердловини і щонайменше один ствол дренажної свердловини, які гідравлічно з'єднані щонайменше одним дренажним каналом, виконаним щонайменше у вигляді одного горизонтального дренажного ствола, розташованого щонайменше в одному рівні на відстані взаємодії гідравлічного зв'язку, при цьому дистальні частини експлуатаційного і дренажного стволів, а також обидві кінцеві частини дренажного каналу розташовані в продуктивному пласті і виконані з можливістю гідравлічної взаємодії між собою й утворення єдиного гідравлічного тракту Винахід відноситься до області видобувних технологій і може бути використаний при розробці родовищ рідких і газоподібних корисних копалин шляхом буріння експлуатаційних і дренажних свердловин у продуктивному пласті Відомий спосіб експлуатації нафтового і газового родовища, що полягає в буравленні з однієї морської підстави куща експлуатаційних свердловин у зоні продуктивного пласта, що утворять контур живлення /1/ Наступне буріння з цієї ж площа дки інших експлуатаційних свердловин здійснюють в область продуктивного пласта усередині контуру живлення Недолік відомого способу полягає в тім, що розмір області живлення обмежений КІЛЬКІСТЮ свердловин, розташованих на морській основі, а також можливостями технології спрямованого буріння Збільшення КІЛЬКОСТІ свердловин і величини зсуву їхнього вибою від вертикалі істотно ускладнює технологію буріння і збільшує вартість екс (О о плуатацм родовища Крім того, первісний добір чи нафти газу з контуру живлення знизить пластовий тиск у центральній його частині, що приведе до передчасного переходу на механізований спосіб експлуатації родовища Відомий спосіб експлуатації покладу чи нафтомісткого пласта (прототип), що полягає в буравленні в продуктивну область пласта з однієї площадки експлуатаційних свердловин 121 Після добору нафти з контуру живлення роблять буріння дренажних свердловин у нафтомістку область пласта з існуючих експлуатаційних свердловин Недолік способу-прототипу полягає в тім, що область охоплення пласта дренажними свердловинами обмежена досягаемою довжиною дренажного ствола, що звичайно не перевищує 200 300м Крім того, ефективність дренажних свердловин недостатньо велика через те, що їхній діаметр менше діаметра експлуатаційних свердловин Відомий спосіб не дозволяє формувати раціональну схему експлуатації нафтового чи газового родовища, оскільки розташування дренажних свердловин у пласті визначається фактичним профілем існуючих експлуатаційних свердловин Відома дренажна система /3/, що складається з мережі свердловин, розташованих за 25точковою схемою потрійного шестикутника, де кожен шестикутник розгорнутий щодо внутрішнього на ЗО град , при цьому стволи нагнітальних свердловин розташовані в кутах зовнішнього шестикутника, свердловини постачені засобами (насосами) для створення різниці тисків, а експлуатаційні (видобувні) свердловини додатково постачені перфорацією і виконані з можливістю гідравлічної взаємодії між свердловинами Однак відома дренажна система має тільки вертикальні стволи, що забезпечує незначну площу живлення (зону видобутку нафти), обмежену 44016 симальне збереження екології моря, завдяки мінімізації КІЛЬКОСТІ вертикальних стволів (забірних свердловин) Винахід дозволяє вирішити технічне протиріччя, що полягає в неможливості за допомогою відомих технологій розробки морських родовищ здійснити охоплення території продуктивного пласта більшої площі, чим це дозволяють КІЛЬКІСТЬ і профіль експлуатаційних свердловин, а також довжина і діаметр стволів дренажних свердловин Технічне протиріччя вирішується шляхом зв'язування в єдиний гідравлічний тракт елементів з різною фізичною сутністю, а саме сукупності конструктивних елементів дренажної системи, заповнених середовищем (рідким або газоподібним) і хоча б частково занурених у це ж середовище, і каналів з цього самого середовища, при цьому и фізичні характеристики забезпечують замкнутість системи (утворення єдиного тракту) і єдність всіх елементів цієї системи (як функціональна, так і конструктивна єдність різних матеріалізованих ланок єдиного тракту), - що неочевидно для рівня середнього фахівця КІЛЬКІСТЮ свердловин Відома дренажна система /4/, що складається з мережі вертикальних і горизонтальних стволів експлуатаційних (видобувних) і нагнітальних свердловин (прототип), виконаних з можливістю гідравлічної взаємодії між собою, причому горизонтальні стволи нагнітальних свердловин утворять коло, усередині якого і зовні по рядному принципі розташовані вертикальні стволи експлуатаційних свердловин Недоліком відомої системи є обмежена площа живлення при значній області охоплення пласта дренажними свердловинами В основу винаходу поставлена задача удосконалення технології експлуатації нафтового чи газового родовища шляхом формування нової раціональної технологічної схеми експлуатації родовища за допомогою комплексної дренажної системи за рахунок створення єдиної системи функціонально (гідравлічно) взаємозалежних дренажних каналів, у результаті чого більш ніж удвічі скорочуються капітальні витрати на створення комплексної дренажної системи, значно збільшується площа живлення такої системи і значно підвищується технологічність експлуатації нафтового чи газового родовища, що особливо відчутно при видобутку корисних копалин з морських глибин, при також забезпечується мак Існує тісний причинно-наслідковий зв'язок між усією сукупністю суттєвих ознак і технічним результатом Так, середовище (газоподібне чи рідке), що міститься в продуктивному пласті та у трубах дренажної системи, має однакові фізичні характеристики, що дозволяє замкнути комплексну дренажну систему в єдиний тракт за допомогою гідравлічного зв'язку з утворенням каналу в продуктивному пласті (середовищі) Це забезпечується наявністю функціонального гідравлічного зв'язку між елементами системи, що жорстко забезпечується в середовищі, обмеженому трубами тракту, і нежорстко забезпечується на молекулярнофізичному рівні на ДІЛЯНЦІ тракту, утвореній у проміжку між трубами, з'єднаними середовищем, у вигляді функціонального гідравлічного зв'язку між всіма елементами єдиного тракту, тобто між взаємозалежними і/чи взаємодіючими частинами труб Наявність функціонального гідравлічного зв'язку забезпечується наявністю гідравлічного середовища і гідравлічного засобу в комплексній дренажній системі Сила впливу такого зв'язку існує об'єктивно і розраховується попередньо Суть винаходу (у частині способу) полягає в тому, що здійснюють будівництво комплексної дренажної системи з однієї площі куща експлуатаційних свердловин, що має ЗОВНІШНІЙ контур живлення, бурять у продуктивному пласті до кожної експлуатаційної свердловини дренажні свердловини, що утворюють дренажну систему першого рівня, кожну свердловину дренажної системи бурять з поверхні моря з площадки, розташованої поза контуром живлення куща експлуатаційних свердловин, причому дренажні свердловини в продуктивному пласті закінчують горизонтальним стволом, а останній гідравлічне зв'язують з фільтровою зоною експлуатаційної свердловини, після чого утворюють дренажну систему другого і наступного рівнів шляхом буріння горизонтальних стволів у напрямку до периферійної частини кожного горизонтального ствола дренажної системи попереднього рівня і гідравлічне їх зв'язують між собою Після створення гідравлічного зв'язку між 44016 го тракту Приклад 2 Комплексна дренажна система (фіг 2) складається з мережі взаємозалежних свердловин, а саме куща експлуатаційних свердловин 1, (базовий варіант), дренажних свердловин 2 першого рівня, дренажних свердловин 3 другого рівня При цьому горизонтальні стволи дренажних свердловин з'єднані в єдину систему за допомогою гідравлічного зв'язку 4, що забезпечується засобом для створення потоку середовища, наприклад, засобом для створення різниці тисків Спосіб здійснюють таким чином (фіг 1,3) Спочатку з морської основи з однієї площі будують кущ експлуатаційних свердловин 1, потім з поверхні моря з площадки, розташованої поза контуром живлення куща експлуатаційних свердловин 1, бурять у продуктивному пласті 5 до кожної експлуатаційної свердловини 1 дренажні свердловини 2, що утворять дренажну систему першого рівня Дренажні свердловини 2 у продуктивному пласті 5 закінчують горизонтальним стволом, що гідравлічне зв'язують з фільтровою зоною експлуатаційної свердловини 1 за допомогою гідравлічного зв'язку 4 Аналогічно утворять дренажну систему другого і наступного рівнів шляхом буріння На фіг 1 схематично зображена комплексна горизонтальних стволів у напрямку до периферійдренажна система (вертикальний розріз), на фіг 2 ної частини кожного горизонтального ствола дре- приведене схематичне зображення комплексної нажної системи попереднього рівня і гідравлічне їх дренажної системи (у плані), на фіг 3 - показаний зв'язують між собою Після створення гідравлічноплан раціональної експлуатації нафтового чи гаго зв'язку між фільтровою зоною експлуатаційної зового родовища свердловини і горизонтальним стволом дренажної На фіг 1, 2, 3 введені такі умовні позначення свердловини ділянка останньої вище продуктивно1 - експлуатаційна свердловина, 2 - дренажна го пласта герметизують, обсадні труби витягають, свердловина першого рівня, 3 - дренажна сверда свердловину використовують як дренажну чи ловина другого рівня, 4 - канал гідравлічного зв'янагнітальну зку, 5 - продуктивний пласт, 6 - морська стаціонарна платформа на морській підставі з кущем Приклад реалізації способу приведений для експлуатаційних свердловин, 7 - бурове судно, 8 наступних умов контур живлення куща експлуатаційних свердло- глибина залягання продуктивного пласті вин (базовий варіант), 9 - контур живлення куща 2000м, дренажних свердловин першого рівня, 10 - контур - радіус ствола дренажної свердловини живлення куща дренажних свердловин другого 200м, рівня, 11 - площа живлення при ступені дренажу d - радіус живлення експлуатаційної і дренажної = 1, 12 - те ж, d = 2, 13 - те ж, d = 3, 14 - те ж, d > свердловини - 250м, 10 - гранична величина зсуву горизонтального ствола від вертикалі - 1000м Приклади конструктивного виконання комплексної дренажної системи приведені в наступних Спосіб раціональної експлуатації нафтового і прикладах газового родовища проілюстрований на плані (фіг 3) Приклад 1 Комплексна дренажна система (фіг 1) складаНавколо стволів експлуатаційних і дренажних ється з щонайменше однієї експлуатаційної сверсвердловин побудовані контури їхнього живлення дловини 1, постаченої гідравлічним засобом (не При цьому виділені площі живлення з різним ступоказано), наприклад, засобом для створення різпенем дренажу «d», за якого прийняте число гориниці тисків, а також із щонайменше однієї дренажзонтальних стволів, у площу живлення яких попаної свердловини 3, гідравлічне з'єднаної зі сверддає даний елемент Площі з d > 4 об'єднані в одну ловиною 1 щонайменше одним дренажним групу, оскільки в силу «закону насичення» вплив d каналом, утвореним горизонтальним стволом свез ростом більш 4 буде нівелюватися, і частка цієї рдловини 2, що розташований у комплексній дреплощі в балансі всіх площ невелика нажній системі на відстані взаємодії гідравлічного Узагальнений ступінь дренажу всього куща зв'язку 4, а дистальні частини (фільтрова зона) свердловин розрахований як середньозважена експлуатаційної 1 і дренажної 3 свердловин, а тавеличина по площі для трьох варіантів кож обидві кінцеві частини дренажного каналу, 1 - (базовий) - для куща експлуатаційних свеутвореного горизонтальним стволом свердловини рдловин (контур 4 фіг 3), 2, розташовані в продуктивному пласті 6 і виконані 2 - після введення дренажних свердловин з можливістю взаємодії за допомогою гідравлічнопершого рівня (контур 5 фіг 3), го зв'язку й утворення єдиного гідравлічно3 - після введення дренажних свердловин фільтровою зоною експлуатаційної свердловини і горизонтальним стволом дренажної свердловини ділянку останньої вище продуктивного пласта герметизують, обсадні труби витягають, а останню використовують у якості дренажної чи нагнітальний Суть винаходу (у частині пристрою) полягає в тому, що комплексна дренажна система складається з мережі вертикальних і горизонтальних стволів свердловин, постачених гідравлічним засобом, і виконаних з можливістю гідравлічної взаємодії між собою, при цьому система містить щонайменше один ствол експлуатаційної свердловини і щонайменше один ствол дренажної свердловини, гідравлічне з'єднаних щонайменше одним дренажним каналом, виконаним щонайменше у вигляді одного горизонтального дренажного ствола, розташованого по меншої мері в одному рівні на відстані взаємодії гідравлічного зв'язку, при цьому дистальні частини експлуатаційного і дренажного стволів, а також обидві кінцеві частини дренажного каналу розташовані в продуктивному пласті і виконані з можливістю гідравлічної взаємодії між собою та утворення єдиного гідравлічного тракту 8 7 44016 другого рівня (контур 6 фіг 3) другого рівнів (для трьох варіантів) приведена в Порівняльна характеристика куща експлуататаблиці 1 ційних свердловин і дренажних систем першого і Таблиця 1 Ступінь № варіаКІЛЬКІСТЬ свердловин в кущі або дренажній систедренажу Площа живлення нту мі, шт d Куща ексНа одну утому ПЛ СКВ, експл Експлуатаційних дренажних всього % дренажних ЧИСЛІ скважину систем РГС 6 2 3 6 6 12 24 ГС 6 1 (базовий) 6 1,54 399 66,5 100 18 ЗО 12 12 6 18 1,64 1,80 978 1280 163 213 245 320 Всі експлуатаційні свердловини пробурені з морської основи (МО) з морської стаціонарної платформи чи з блоку-кондуктора за допомогою самопіднімальної бурової установки Вартість свердловин, пробурених з морської стаціонарної платформи чи з блоку-кондуктора, вище в порівнянні зі свердловинами, будівництво яких здійснюється з бурового судна Крім того, вартість додаткових робіт з облаштованості та № варіа ізоляції дренажних стволів частково чи цілком компенсується вартістю повернення райзера і верхньої частини обсаднихтруб Результати розрахунку числа морських основ для розміщення кущів експлуатаційних свердловин, числа свердловин різного призначення та обсягів буріння для розглянутих варіантів приведені в таблиці 2 стосовно до розробки нафтового родовища площею в 100км Таблиця 2 КІЛЬКІСТЬ МО кущів експлуат дренажн всього утому чмслі РГС 1 базовий 3 Зу порівня ННІ 3 базовим 150 100 11 66 44 2у порівнянні 3 базовим 25 100 2 Об'єм буріння, тис м , % КІЛЬКІСТЬ скважин, шт,% 44 -14 -84 -56 -56 8 48 32 -17 -102 -68 -68 132 198 132 88 48 -18 -12 240 96 160 32 192 100 32 132 150 132 132 150 100 64 90 -54 60 -36 утому числі вертикальн ГС Заміна базового варіанта розробки на варіант із дренажними системами однієї першої черги дозволить скоротити на 56% число МО і число експлуатаційних свердловин при рості обсягу буріння усього на 23% за рахунок, головним чином, найбільш легкобуримих вертикальних ділянок свердловин (зріст на 32% проти 14% для труднобуримих похилих і горизонтальних ділянок) При цьому на 12% скоротиться число розгалужено-горизонтальних свердловин, найбільш складних у будівництві Знаючи вартість будівництва МО і свердловин, легко визначити величину накл 1 гориз 144 100 100 684 357 327 132 114 126 87 39 32 14 777 432 345 139 144 288 23 66 270 123 66 558 100 160 120 219 162 57 39 60 20 економії капітальних витрат на розробку родовища Виходячи з більш низької вартості при будівництві дренажних свердловин з бурового судна, чим експлуатаційних свердловин з МО, і з огляду на дані таблиці 2, можна стверджувати, що заміна базової системи розробки кущами експлуатаційних свердловин (варіант 1) комплексною системою розробки дренажних свердловин забезпечить наступні переваги - скорочення капітальних витрат не менш ніж у 2 рази за рахунок скорочення на 56% числа 9 44016 10 морських основ 3 Патент РФ № 2012792 Е 21 В 43/30 Е 21 Джерела інформації В 43/20 1994 1 Патент США №4773488 Е 21 В 7/04 1984 4 Патент РФ №1831563 Е21В43/30 2 Патент США №4519463 Е 21 В 7/06 1984 Е21В 43/20 1994 (прототип) (прототип) ФІГ. 1 Фіг. 2 12 11 Фіг. З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90