Горизонтальная скважина – это конструкция, угол отклонения которой в обычной ситуации составляет 90°. Но на практике все выглядит немного по-другому. Дело в том, что в природе не существует абсолютно идеальных прямых линий. Таким образом, необходимо пробурить стволы по траектории, которая наиболее приближена к оптимальной.
Получается, что горизонтальной скважиной принято называть ту, которая имеет наиболее протяженную зону. Она используется при освоении нефтяных и, конечно, газовых месторождений. Особенности таких устройств позволяют получать дебиты (объем нефти, поступающий в определенную единицу времени из искусственного источника), значительно превосходящие дебиты вертикальных сооружений. Дебит напрямую зависит от длины ствола. Бурение скважины обойдется гораздо дороже другого бурения, но оно же будет продуктивнее. Горизонтальная скважина, как правило, используется в качестве добывающей, но также может являться и нагнетательной. Имеет большую продуктивность и эффективность в месторождениях, которые содержат трещины с вертикальным уклоном.
По радиусу кривизны участка набора зенитного угла ГС подразделяются на скважины большого, среднего и малого радиусов кривизны
Таблица 4 — Характеристики и назначение горизонтальных скважин
| Горизонтальные скважины | Участок набора кривизны | Диаметр скважины, мм | Протяженность горизонтальной части ствола, м | Назначение скважин | |
| Радиус кривизны, м | Интенсивность искривления, градус/ 10 м | ||||
| Большого радиуса кривизны | 300 и более | 1-1,5 | 195-220 | 600-2500 | Добыча углеводородов в зонах шельфа, с морских платформ, в экологически закрытых и труднодоступных районах |
| Среднего радиуса кривизны | 50-290 | 2,5-4 | 120-220 | 450-2500 | Повышение нефтеотдачи, интенсификация добычи, вовлечение в разработку трудноизвлекаемых запасов |
| Малого радиуса кривизны | 6-40 | 5-10 | 120-150 | 90-300 | Бурятся из обсаженных скважин старого фонда для вовлечения в разработку трудноизвлекаемых запасов |
Наибольшую производительность они приносят, когда применяются в коллекторах с трещинами, в коллекторах с газовой шапкой или водой (это снизит вероятность прорыва газа), в коллекторах с довольно низкой проницаемостью и, напротив, в коллекторах с высокой проницаемостью (там они успешно уменьшают скорость движения газа).
Профиль горизонтальной скважины состоит из двух сопряженных между собой частей: направляющей части и горизонтального участка.
Геометрия направляющей части профиля горизонтальной скважины зависит от следующих факторов:
горно-геологических условий бурения, структуры и литологии горных пород, расположенных непосредственно над вскрываемым продуктивным пластом; конструкции скважины; протяженности горизонтального участка; статического уровня пласта; мощности продуктивного пласта;
возможности применения существующей технологии горизонтального бурения.
При проектировании горизонтальных скважин используются профили с большим, средним, коротким и ультракоротким радиусами кривизны, а также комбинированный профиль.
скважины с горизонтальным участком протяженностью свыше 500 м в целях снижения сил сопротивления при перемещении бурового инструмента в скважине, а также создания достаточной нагрузки на долото целесообразно проектировать с большим радиусом кривизны. При этом используются профили 1, 2 и 5 (рис. 8.2.1).
Проводка отдельных участков профиля 2 или 5 горизонтальных скважин может осуществляться неориентированно, т.е. с применением КНБК(компоновок низа бурильной колонны), что существенно упрощает технологию бурения таких скважин и сокращает время на проведение инклинометрических работ. Однако КНБК могут использоваться только при бурении таких горных пород, в которых обеспечивается надежная их работа в части устойчивости на проектной траектории. Это следует учитывать при проектировании горизонтальных скважин с большим радиусом кривизны.
При проводке горизонтальных скважин по среднему радиусу кривизны существенно повышается по сравнению с профилем с большим радиусом кривизны точность вскрытия продуктивного пласта и, следовательно, точность проводки горизонтального участка в самом пласте. Достижимая протяженность горизонтального участка для профиля со средним радиусом кривизны составляет 800—1000 м.
Для проектирования со средним радиусом кривизны используются преимущественно профили 1, 2, 3, реже 4 и 5 (см. рис. 8.2.1).
Рис. 8.2.1. Профили горизонтальных скважин
Тангенциальный участок включается в тех случаях, когда требуется обеспечить конечное отклонение направляющего участка профиля от вертикали на проектной глубине, превышающее радиус кривизны участка увеличения зенитного угла, а также для проектирования горизонтальных скважин на месторождениях, где не отработана технология ориентированного бурения и поэтому велика вероятность отклонения фактического профиля от проектного. В последнем случае скважину можно пробурить, не изменяя конструкцию отклонителя, увеличив или сократив длину тангенциального участка профиля
При проектировании горизонтальной скважины со средним радиусом кривизны проектную интенсивность увеличения зенитного угла принимают на 10-20% меньше максимальной интенсивности увеличения зенитного угла, обеспечиваемой имеющимся в распоряжении буровой организации отклонителем.
Горизонтальная скважина, как правило, используется в качестве добывающей, но также может являться и нагнетательной. Имеет большую продуктивность и эффективность в месторождениях, которые содержат трещины с вертикальным уклоном.