Полевые испытания и валидация механической альтернативы радиальному струйному бурению для повышения добычи в истощённых нефтяных скважинах

Короткие радиальные боковые стволы, при которых бурильный инструмент делает поворот на 90° в обсаженном стволе скважины и затем проникает на некоторое расстояние в пласт, представляют собой привлекательную технологию для увеличения нефтедобычи как в действующих, так и в новых месторождениях. Боковые отверстия с различной геометрией могут проникать в неосвоенные купы, тонкие или обойдённые пласты, менее проницаемые нефтенасыщенные зоны, которые нельзя достаточно дренировать традиционными методами, увеличивать эффективный радиус действия скважины и снижать эффекты сопротивления (skin). Распространённо упоминаемая технология — радиальное струйное бурение, при котором в скважину опускают специализированный башмак, резак корпуса прорезает отверстие в колонне, а затем на конце закручиваемой колонны или на гибкой трубке опускают сопло с высоконапорными режущими струями. Технология ещё не стала массовой в США, несмотря на десятки тысяч кандидатных скважин, которые могли бы получить пользу от такой ре-стимуляции. Проблемы струйных систем включают неопределённость дальности и направления закладываемых боковых стволов; низкую доступную мощность для фронтальных режущих струй, так как большую часть мощности приходится направлять на тыльные струи, чтобы удерживать сопло прижатым к пласту; а также трудности при резании твёрдых пород и при встрече с твёрдыми включениями. Целью данного исследования было оценить вновь разработанную технологию повышения продукции из низкопроницаемых запасов, использующую полностью механическую бурильную колонну, опускаемую на гибкой трубке, способную совершать поворот на 90° в стволе и сверлить боковой ствол диаметром примерно 1.5 in. на глубину 30 ft и более в пласт. Для изучения технологии были отобраны и стимуляированы две скважины. Модельное исследование для одного из полевых испытательных мест — месторождения Миллман (пласты Grayburg/San Andres) в Пермском бассейне, Нью-Мексико — позволило провести анализ чувствительности для оптимизации размещения боковых стволов, определить оптимальное число стволов на уровень и спрогнозировать влияние реконструкций. Прогноз эффективности боковых стволов показал, что четыре закладываемых ствола обеспечивали наилучшую общую эффективность по увеличению добычи нефти, с прогнозируемым приростом 28.5% в ранее стимулированных зонах и увеличением на 33.3% в ранее не стимулированных зонах. Были разработаны и полевые испытания пройдены диагностические методы для контроля направления и размещения боковых стволов на основе малых чиповых гироскопов и акселерометров, что подтвердило закладку боковых стволов во время полевых испытаний. В первой испытательной скважине наблюдалось примерно 40% увеличение дебита нефти после закладки 12 боковых стволов в трёх интервалах. Во второй испытательной скважине добыча увеличилась на 47% после закладки 15 боковых стволов, нацеленных на ранее неосвоенную зону. В статье представлены, обсуждены и валидированы буровая технология, модельные расчёты и результаты, разработка датчиков и полевые испытания этих трёх технологий на двух скважинах с закладкой в сумме 27 боковых стволов длиной до 32 ft.