В профессиональном лексиконе нефтяников есть термин фишбон что он означает
В процессе строительства от одного горизонтального ствола отходят многочисленные ответвления, что по своей форме напоминающую скелет рыбы.
Fishbone позволяет повысить продуктивность скважины или приемистости в случае нагнетательных скважин, за счет лучшего подсоединения резервуара к стволу скважины.
Использование гораздо меньшего количества технологической жидкости (водный раствор HCl) значительно снижает риск загрязнения грунтовых вод и уменьшает объем работ по ее утилизации.
Зарубежный опыт показывает увеличение добычи до 8,3 раз.
Технология опробована как в карбонатных коллекторах, так и при добыче метана угольных пластов.
Конструкция fishbone собирается заранее и включает трубу и прикрепленные к ней трубки меньшего диаметра, называемые иглами.
При нагнетании жидкости под давлением около 2,1 т/м 2 в конструкцию, иглы выдвигаются и проникают в породу.
Такая конструкция позволяет существенно увеличить охват нефтенасыщенных участков пласта по сравнению с традиционной горизонтальной скважиной при меньшем объеме буровых работ, чем при создании многоствольной скважины.
Конструкция позволяет направить каждое из ответвлений в отдельные нефтяные участки недр, не задевая соседние пласты с газом или водой.
Ответвления могут отходить в любом направлении от горизонтального ствола и их стоимость значительно ниже, чем затраты на бурение отдельных скважин, однако сам процесс бурения таких скважин существенно сложнее.
В РФ технология fishbone опробована на Восточно-Мессояхском месторождении по созданной специалистами НТЦ Газпром нефти геомеханической модели скважин новой конструкции в сентябре 2016 г.
Fishbone. Мессояханефтегаз опробовал новую технологию бурения горизонтальных скважин, не требующую гидроразрыва пластов
Мессояханефтегаз, СП Газпром нефти и Роснефти, завершил строительство горизонтальных скважин с множественными ответвлениями на Восточно-Мессояхском месторождении в Ямало-Ненецком автономном округе (ЯНАО).
Мессояханефтегаз, СП Газпром нефти и Роснефти, завершил строительство горизонтальных скважин с множественными ответвлениями на Восточно-Мессояхском месторождении в Ямало-Ненецком автономном округе (ЯНАО).
Об этом Газпром нефть сообщила 19 сентября 2016 г.
Строительство многоствольных скважин новой конструкции велось по технологии, получившей в мировой практике название «рыбья кость» (fishbone).
Такое название технология получила из-за конструктивной особенности скважин, когда от 1 го горизонтального ствола отходят многочисленные ответвления, иногда называемые в западных источниках иглами.
Это и создает скважину, по своей форме напоминающую скелет рыбы.
Эта технология является отличной альтернативой использованию технологии гидравлического разрыва пласта (ГРП).
Цель технологии, как и при использовании ГРП, заключается в том, чтобы повысить продуктивность скважины или приемистости в случае нагнетательных скважин, за счет лучшего подсоединения резервуара к стволу скважины.
Технология fishbone использует меньше жидкости и значительно снижает риск загрязнения грунтовых вод, уменьшая объем работ по утилизации используемой для стимуляции добычи жидкости.
Технология опробована как в карбонатных коллекторах, так и при добыче метана угольных пластов.
Зарубежный опыт показывает увеличение добычи до 8,3 раз.
В российской технологии fishbone, используемой Мессояханефтегаз, есть и важные отличия от западной:
— не используется раствор соляной кислоты, который, к примеру, в карбонатных коллекторах, ничего хорошего для экологии не дает.
Западная технология предполагает сборку конструкции fishbone заранее и включает основную трубу и прикрепленные к ней трубки меньшего диаметра.
При нагнетании жидкости под давлением около 2,1 т/м 2 в конструкцию, трубки выдвигаются и проникают в породу.
Технология fishbone позволяет существенно увеличить охват нефтенасыщенных участков пласта по сравнению с традиционной горизонтальной скважиной при меньшем объеме буровых работ, чем при создании многоствольной скважины.
Конструкция позволяет направить каждое из ответвлений в отдельные нефтяные участки, не задевая соседние пласты с газом или водой.
Ответвления могут отходить в любом направлении от горизонтального ствола и их стоимость значительно ниже, чем затраты на бурение отдельных скважин, однако сам процесс бурения таких скважин существенно сложнее.
Дополнительно осложняло процесс и то, что Восточно-Мессояхское месторождение стало самой северной точкой России, где была применена эта технология.
Перед началом бурения специалисты Научно-технического центра Газпром нефти разработали геомеханические модели скважин новой конструкции, а затем круглосуточно контролировали процесс строительства скважин в Центре сопровождения бурения.
На текущий момент технология опробована на 4 скважинах Восточно-Мессояхского месторождения.
Технология позволила увеличить стартовый дебит нефти на 40% по сравнению с традиционной горизонтальной скважиной.
Технологическая стратегия Газпром нефти предусматривает использование широкого спектра новаций, который включает :
— строительство скважин новой конструкции,
— использование более эффективных буровых растворов,
— участие в разработке отечественного бурового оборудования,
— внедрение новых технологий ГРП.
Газпром нефть в ближайшие недели планирует ввести в эксплуатацию Мессояхские месторождения.
В мае 2016 г Мессояханефтегаз завершил строительство напорного нефтепровода с Мессояхской группы месторождений.
Ранее компания планировала выйти на полку добычи в 5 млн т в 2018 г.
Скважины в форме
В «Газпром нефти » успешно внедряется бурение горизонтальных скважин с множественными горизонтальными ответвлениями, форма стволов которых получила в отрасли название «рыбий скелет » (fishbone)
В «Газпром нефти» многозабойные скважины бурятся уже несколько лет, однако скважины с траекторией типа фишбон впервые были применены в этом году на одном из участков Восточно-Мессояхского месторождения. Предпосылкой для этого послужила небольшая эффективная мощность пласта — до 30 метров, наличие газонефтяного контакта, высокая неоднородность коллектора и его малая проницаемость.
К настоящему времени технология уже опробована на четырех скважинах Восточно-Мессояхского месторождения. Общая длина всех пробуренных на сегодняшний день фишбонов составляет больше 10 километров, из них более 6 километров — это длина ответвлений. Максимальная длина скважины фишбон с четырьмя ответвлениями на Восточной Мессояхе — 3544 метров, из которых больше половины — это длина боковых ответвлений.
Строительство фишбонов оправдано для расчлененных нефтяных пластов при наличии газо- или водонефтяного контакта, не позволяющего проводить работы по интенсификации притока в виде гидроразрыва пласта, при низких фильтрационно-емкостных свойствах пласта. В этих случаях за счет применения многозабойных скважин можно повысить эффективность вовлечения запасов и добиться высоких дебитов скважин.
Некоторые участки Восточно-Мессояхского месторождения имеют ряд особенностей, затрудняющих эффективную проводку горизонтальных скважин. Для получения максимальной нефтеотдачи пласта с невысокими фильтрационно-емкостными свойствами необходимо пробурить достаточно длинную горизонтальную скважину. Если пласт неоднороден, то скважина будет иметь сложную извилистую траекторию, позволяющую охватить большую часть нефтеносных пропластков. Чтобы пробурить такую скважину, необходима значительная нагрузка на долото, однако на Восточной Мессояхе мы столкнулись со сложностью ее создания из-за малой глубины залегания пласта по вертикали. Это означает, что вертикальная часть скважины оказывается намного короче горизонтальной: при глубине в 800 метров нам необходимо бурить горизонтальные участки длиной
Решить эту проблему удалось за счет строительства многозабойных скважин с боковыми ответвлениями, так называемых фишбонов. В этом случае недостаточная длина горизонтального участка компенсируется за счет охвата пласта боковыми стволами. Причем в идеале количество боковых стволов ограничивается лишь длиной горизонтального участка. На Мессояхе мы пробурили четыре скважины с применением этой технологии, и с каждым новым фишбоном мы набираемся бесценного опыта в представленных сложных горно-геологических условиях.
В профессиональном лексиконе нефтяников есть термин фишбон что он означает
Россия располагает крупной сырьевой базой жидких углеводородов. По данным Государственного баланса запасов полезных ископаемых РФ технологически извлекаемые запасы нефти России на 01.01.2019г. составляли 29,8 млрд т. Выработанность запасов нефти составляет 56,2%, при этом около 60% текущих запасов относится к категории трудноизвлекаемых [2].
Повышение нефтеотдачи продуктивных пластов и снижение себестоимости ее добычи является приоритетной задачей. В настоящее время имеется мало нефтяных месторождений с простыми геологическими характеристиками, поэтому необходимо применение современных технологий. В первую очередь это строительство высокотехнологичных скважин и применение новых способов вытеснения остатков нефти, извлечь которые не удалось традиционными методами.
Типовые разветвления горизонтальных скважин
Горизонтально разветвленные скважины делятся на многоствольные и многозабойные скважины. Многоствольная скважина (МСС) – скважина, состоящая из одного ствола, из которого пробурен один или несколько боковых стволов (ответвлений) на различные продуктивные горизонты (пласты), при этом точка пересечения боковых стволов с основным стволом находится выше вскрываемых горизонтов.
Многозабойная скважина (МЗС) – скважина, состоящая из основного, как правило, горизонтального ствола, из которого в пределах продуктивного горизонта (пласта) пробурен один или несколько боковых стволов. По схеме заканчивания горизонтально-разветвленные скважины (ГРС) по классификации TAML (Technology Advancement for Multi-Laterals) делятся на шесть уровней сложности, выработанных на форуме по вопросам технического прогресса в области бурения многоствольных горизонтальных скважин, состоявшимся в Абердине, Шотландия, 26 июля 1999 года, и уточненными в проекте предложениями, составленном в июле 2002 года. В Указанных стандартах сочленения отнесены к уровням 1, 2, 3, 4, 5 и 6 в зависимости от степени их механической сложности, соединительных возможностей и обеспечения гидравлической изоляции. Сложность возрастает с возрастанием уровня (рисунок 1).
Уровень 5: Основной и боковой стволы обсажены и зацементированы (технологическое оборудование для добычи крепится с использованием пакеров). Сочленение герметично. (Может быть, а может не быть зацементировано).
Рисунок 1 – Типы многоствольных скважин по технологии TAML
Для выбора разветвления и сложности заканчивания необходимо ориентироваться на толщину, которую имеет продуктивный пласт. Кроме того, значение имеет и литологическая характеристика. Нужно учитывать пласты, которые до начала разработки должны быть изолированы. Профиль и другие параметры ствола (длина, количество ветвей) многозабойной горизонтальной скважины определяют по следующим критериям: уровень неоднородности нефтеносного пласта; толщина пласта; литология; устойчивость разреза; твердость пород в пласте и ее распределение.
Многоствольные горизонтальные скважины повышают отдачу пласта благодаря большей площади контакта стенок скважин с пластом. На некоторых месторождениях технология бурения многоствольных горизонтальных скважин обладает очевидными преимуществами перед такими способами заканчивания, как традиционное вскрытие пласта вертикальными и горизонтальными скважинами или проведение ГРП. На рисунке 2 показаны основные схемы расположения многоствольных и многозабойных скважин в пласте.
Рисунок 2 – Расположение разветвлённых скважин в пласте.
Рассматриваемая технология бурения технология «Fishbone» – это относительно новая технология интенсификации, которая прошла испытание в полевых условиях с коллекторами разного типа, включая карбонатные, песчаниковые и фундаментные пласты. Fishbone («рыбья кость») – многоствольная (многозабойная) скважина с особой траекторией, при которой от одного горизонтального ствола отходят многочисленные ответвления. Данная технология является альтернативой использования технологии гидравлического разрыва пласта (ГРП). Направление горизонтальных стволов по технике fishbone позволяет увеличить охват нефтенасыщенных участков по сравнению с традиционной горизонтальной скважиной [1].
Ответвления отходят от каждого переводника Fishbones, а через всю длину коллектора можно пропустить большое количество переводников. Основной функцией настоящей технологии является точная и контролируемая интенсификация производительности скважины, за счет объединения ствола скважины и коллектора как минимум двумя сотнями ответвлений. Каждое новое ответвление имеет длину, которая определяется длиною игл, которая варьируется в пределах от 10 до 10,8 метра. Ответвления легко преодолевают вертикальный поток и увеличивают коэффициент вскрытия коллектора, что в свою очередь увеличивает коэффициент производительности и добычи.
Применение технологии «Фишбон» имеет ряд своих преимуществ:
В российской технологии бурения fishbone, есть и важные отличия от западной:
Поэтому, использование технологии fishbone в России – более эффективно, чем на Западе (рисунок 3).
Рисунок 3 – Схематическое изображение конструкции типа fishbone
Важное значение имеет выбор расстояния между срезкой боковых ответвлений. При планировании траектории должны быть учтены и проработаны многие факторы:
Операции бурения с использованием технологии гидравлического разрыва являются сложными и дорогостоящими. Вместе с тем оборудование для бурения скважин по технологии типа «Рыбья кость» технически более компактное и не требует специализированного громоздкого оборудования. Его обслуживание требует меньшее количество специалистов, что также положительно сказывается на стоимости бурения. Также, технология позволяет на 95 % сократить расход жидкости, по сравнению с проведением ГРП, что значительно уменьшает степень и риск загрязнения глубинных вод и облегчает проведение работ по утилизации, повышая тем самым экологическую безопасность.
Примеры реализации технологии Российских компаний
В 2016 году ПАО «Газпром нефть» реализовало технологию fishbone на скважинах Восточно-Мессояхского месторождения, которое отличается сложным геологическим строением пластов. Около 40% запасов находится в циклите В, который состоит из большого числа изолированных ловушек. Проткнуть их всех одним стволом невозможно. Обычно в таких ситуациях используют ГРП, но на Восточно-Мессояхском месторождении велик риск прорыва воды и газа. Для решения данной задачи лучше всего подошла техника «fishbone».
АО «Мессояханефтегаз», разрабатывающая Восточно-Мессояхское месторождение, нарастила добычу жидких УВ с 3,2 млн.т. в 2017 году, до 4,5 млн.т. в 2018 году, выход к 2020 г. на пиковую добычу в 6,5 млн.т. (рисунок 4).
В 2018 году на месторождении была построена 131 высокотехнологичная скважина, каждая четвертая выполнена по технологии fishbone.
Ванкорское месторождение является одним из крупных. В общем объеме добычи нефти РФ доля Ванкора составляет 4%. Всего на месторождении построено более 120 скважин данной технологии. Использование современных технологий на Ванкоре ускорет освоение месторождений кластера и увеличивает нетфеотдачу пласта (рисунок 5).
Рисунок 4 – Добыча жидких УВ на Восточно-Мессояхском месторождении
Первые испытания по применению технологии fishbone на Ванкоре провели в 2014 году. В результате дебит опытной нефтяной скважины увеличился на 32% по сравнению с традиционным методом. В 2018 году продолжается опробование и внедрение технологии МЗС на объектах разработки со сложным геологическим строением. В 2019 году «РН-Ванкор» достигло рекордного количества многозабойных скважин. Введено 54 скважины, что на 38% больше, чем в 2018 году.
Рисунок 5 – Добыча нефти на Ванкорском месторождении
Технология fishbone позволяет увеличить продуктивность скважины за счет лучшего подсоединения резервуара к стволу скважины. Каждое из ответвлений направляется в отдельные нефтяные участки недр, не задев пласты с водой и газом. При данной технологии требуется меньшее число скважин. В числе преимуществ также и снижение воздействия на окружающую среду.
Применение технологии Фишбон имеет ряд своих преимуществ
Интенсивное развитие нефтегазовых компаний в современном мире невозможно без внедрения инноваций и постоянного поиска новых технологий. На каждом месторождении есть свои сложности, которые могут быть решены за счет уникального комплекса технологических решений.
Технология «Fishbone» («рыбья кость») – относительно новая технология, которая представляет собой многоствольную (многозабойную) скважину с особой траекторией, при которой от одного горизонтального ствола отходят многочисленные ответвления. Данная технология является альтернативой использования технологии гидравлического разрыва пласта (ГРП). Направление горизонтальных стволов по технике fishbone позволяет увеличить охват нефтенасыщенных участков по сравнению с традиционной горизонтальной скважиной.
Основной функцией настоящей технологии является точная и контролируемая интенсификация производительности скважины, за счет объединения ствола скважины и коллектора как минимум двумя сотнями ответвлений. Ответвления легко преодолевают вертикальный поток и увеличивают коэффициент вскрытия коллектора, что в свою очередь увеличивает коэффициент производительности и добычи.
Оборудование для бурения скважин по технологии типа «Рыбья кость» технически более компактное (чем например бурение с использованием технологии гидравлического разрыва, которое к тому же является сложными и дорогостоящими.) и не требует специализированного громоздкого оборудования. Его обслуживание требует меньшее количество специалистов, что также положительно сказывается на стоимости бурения. Также, технология позволяет на 95 % сократить расход жидкости, по сравнению с проведением ГРП, что значительно уменьшает степень и риск загрязнения глубинных вод и облегчает проведение работ по утилизации, повышая тем самым экологическую безопасность.
Технология fishbone позволяет увеличить продуктивность скважины за счет лучшего подсоединения резервуара к стволу скважины. Каждое из ответвлений направляется в отдельные нефтяные участки недр, не задев пласты с водой и газом. При данной технологии требуется меньшее число скважин. В числе преимуществ также и снижение воздействия на окружающую среду.
Стволы обычных фишбонов делают открытыми — в них нет обсадных труб.
Но в некоторых геологических условиях (например, Мессояхи) это чревато обвалами, схлопыванием стенок стволов и, как следствие, быстрым падением продуктивности скважины. Чтобы этого не происходило, возможно строительство обсаженных фишбонов — многозабойных скважин, стенки которых будут укреплены хвостовиками. В России такие скважины крайне нераспространены.
Для некоторых месторождений (напр. Приобского) оптимальный дизайн предполагает переход от четырехколонной к двухколонной конструкции скважины. Кроме того, есть скважины, в которые спускаться комбинированный хвостовик из труб разного диаметра, что ранее являлось очень редким решением.
Заканчивание скважин в сложных условиях
Строительство многоствольных скважин уровня от TAML1 до TAML4. Многоствольное заканчивание — сложное, высокотехнологичное направление, требующее привлечения значительных ресурсов и развития большого количества компетенций.
Многоствольные скважины уровня TAML1 введены, например, на Новопортовском месторождении. Эта технология дала возможность увеличить зону дренирования пласта при минимальных затратах, что позволило значительно улучшить экономические показатели скважины.
Колтюбинг — бесшовная труба, намотанная на большую катушку и предназначенная для закачки жидкости в скважину на нужную глубину, очистки скважин от отложений и решения ряда других задач. На такой трубе могут размещаться различные инструменты для бурения, гидравлического разрыва пласта, гео-физических исследований. В сравнении с насосными компрессорными трубами (НКТ) с муфтовым соединением колтюбинг позволяет безопасно проводить работы на работающей скважине. Скорость выполнения различных операций с колтюбингом также гораздо выше, чем при использовании НКТ с муфтовыми соединениями.
Ультразвуковое воздействие на конденсат
Среди месторождений все чаще обнаруживаются такие, откуда добывать газ просто невыгодно, ведь в нем в превышенных количествах содержатся примеси, тяжелые фракции (вода и щелочи), твердые частицы.
Поэтому актуальность приобретает сравнительно новая технология газовой промышленности – максимальная «доразработка» уже действующих зон с целью получения из их недр ценного материала. Для этого эксплуатационная скважина интенсифицируется за счет ультразвукового воздействия. Оно позволяет очистить призабойную зону, которая забивается выпадающим конденсатом и снижает общее количество добываемого сырья.
Для этого на участок необходимо воздействовать акустически с помощью комплекта ультразвукового оборудования, отличающегося дешевизной и экологической безопасностью. Обычно он включает в себя:
электронный ультразвуковой генератор;
пару скважинных излучателей;
подъемник с геофизическим кабелем;
стандартное промысловое и каротажное оборудование (зонды, локаторы муфт, рессоры, кабели, аппаратуру и пр.).
Такую процедуру сможет осуществить за сутки даже специалист, который не обучался проводить ее профессионально.
Основные проблемы на скважинах
Простой способ для безгидратного режима эксплуатации скважины — поддержание на устье температуры газа 25—30°С. В этом случае при любом давлении ниже 50 МПа в стволе скважины не образуются гидраты. Изменяя дебит скважины, во многих случаях удается поддерживать такой режим.
Признак образования гидратов в скважине — снижение устьевого давления и дебита скважины в результате перекрытия гидратами проходного сечения труб.