Анализ применения и оценка эффективности технологии зарезки боковых стволов.

Большая часть нефтегазовых месторождений в России находится на поздней или завершающей стадии разработки, что неизбежно приводит к истощению ресурсной базы и росту бездействующего фонда скважин. По имеющимся данным, в стране насчитывается более 40 000 таких скважин, которые являются прямыми кандидатами на ликвидацию, но при этом обладают значительным остаточным потенциалом. В этих условиях технология зарезки боковых стволов (ЗБС) перестает быть просто методом капитального ремонта и превращается в стратегический инструмент повышения нефтеотдачи, рентабельности добычи и вовлечения в разработку трудноизвлекаемых запасов. Она позволяет дать вторую жизнь старому фонду, продлевая срок эксплуатации месторождений и повышая эффективность использования существующих активов.

Ключевые цели и стратегические задачи применения технологии ЗБС

Многофункциональность технологии зарезки боковых стволов позволяет решать широкий спектр геологических и технологических задач. Цели ее применения можно сгруппировать по трем ключевым направлениям, демонстрирующим ее универсальность как инструмента разработки.

1. Реанимация фонда скважин: Это первоочередная и наиболее очевидная задача. ЗБС позволяет вернуть в эксплуатацию скважины, восстановление которых другими, менее радикальными методами, уже невозможно или экономически нецелесообразно. Сюда же относится и общее восстановление неработающего фонда для его повторного ввода в разработку.
2. Интенсификация добычи: Данное направление нацелено на повышение текущих показателей. С помощью ЗБС производится уплотнение существующей сетки скважин без бурения новых, что особенно важно на зрелых месторождениях. Технология позволяет проводить интенсификацию добычи в слабовыработанных зонах, стабилизировать и наращивать объемы извлекаемой нефти.
3. Оптимизация разработки месторождения: Это наиболее стратегическое направление, включающее вовлечение в разработку ранее не задействованных участков пласта и трудноизвлекаемых запасов. ЗБС дает возможность доразработать низкопродуктивные участки, доступ к которым из основного ствола был затруднен, тем самым повышая итоговый коэффициент извлечения нефти (КИН).

Обзор методов и применяемого оборудования для зарезки боковых стволов

Техническая реализация ЗБС опирается на два основных технологических подхода. Первый и наиболее распространенный метод — это установка клина-отклонителя в эксплуатационной колонне, который задает траекторию для нового ствола. Второй метод заключается в вырезании целого участка («окна») в обсадной колонне с последующим бурением в открытом стволе. Выбор метода зависит от конкретных геолого-технических условий скважины.

Для выполнения этих операций используется специализированный комплекс оборудования, включающий:

• Клинья-отклонители и райбер-фрезеры: Основные инструменты для подготовки и начала бурения нового направления.
• Вырезающие приспособления: Используются для создания «окна» в колонне.
• Специальные типы долот: Включают зарезные, шарошечные и режущие долота, подобранные под конкретные горные породы.
• Забойные двигатели: Турбинные, электрические или винтовые моторы (ВЗД), обеспечивающие вращение долота непосредственно на забое.

Важным аспектом является возможность синергии ЗБС с другими методами интенсификации. В частности, последующее проведение гидроразрыва пласта (ГРП) в новом боковом стволе позволяет многократно увеличить его продуктивность, создавая разветвленную сеть трещин и обеспечивая максимальный приток углеводородов.

Последовательность и логика внедрения ЗБС на различных стадиях разработки месторождения

Применение технологии ЗБС — это не разовое мероприятие, а системный процесс, который может быть адаптирован под любую стадию жизненного цикла месторождения. Можно выделить три основных сценария или этапа внедрения, каждый из которых решает свои задачи.

1. Начальный этап — работа с проблемным фондом. На этом этапе ЗБС применяется для восстановления аварийных или высокообводненных скважин, где традиционные методы ремонта оказались неэффективны. Это позволяет быстро вернуть в строй простаивающие единицы и получить немедленный производственный эффект.
2. Этап зрелости — довыработка остаточных запасов. Когда основная сетка скважин уже пробурена, ЗБС используется для точечной доработки запасов в слабодренируемых и застойных зонах между существующими скважинами. Это позволяет увеличить охват пласта разработкой без капитальных затрат на бурение с поверхности.
3. Этап оптимизации — работа со сложными запасами. На этой стадии технология применяется для бурения в низкопродуктивные пропластки или ранее нерентабельные зоны. При этом часто сохраняется возможность эксплуатации и основного, и бокового ствола, что обеспечивает многопластовую разработку одной скважиной.

Количественные показатели эффективности ЗБС на примере месторождений России

Эффективность технологии зарезки боковых стволов подтверждается внушительными статистическими данными по нефтедобывающей отрасли России. Анализ обобщенных показателей доказывает ее высокую результативность в промышленных масштабах.

За репрезентативный период с 2001 по 2005 год в России было пробурено 1908 боковых стволов. Суммарная дополнительная добыча нефти за счет этих операций составила 10 693,43 тыс. тонн.

На основе этих данных можно рассчитать среднюю удельную эффективность, которая является ключевым показателем успешности технологии. В среднем по стране она составила 5,83 тыс. тонн дополнительной нефти на одну скважино-операцию. Этот показатель демонстрирует стабильно высокий результат и быструю отдачу от вложенных средств.

При этом эффективность может варьироваться в зависимости от региональных геологических особенностей. Например, в Западной Сибири, где условия часто более сложные, за тот же период дополнительная добыча за счет ЗБС составила 3384 тыс. тонн, а удельная эффективность — 2,5 тыс. тонн на скважино-операцию. Даже этот, более скромный показатель, остается экономически привлекательным и подтверждает целесообразность применения метода.

Экономическое обоснование технологии как фактор инвестиционной привлекательности

Помимо высоких технологических показателей, зарезка боковых стволов обладает неоспоримыми экономическими преимуществами, что делает ее одним из самых привлекательных инвестиционных решений на зрелых месторождениях.

Ключевые факторы экономической выгоды:

• Низкая себестоимость добычи: Себестоимость нефти, добытой через боковые стволы, значительно ниже средней по месторождению, поскольку отсутствуют затраты на бурение с нуля.
• Быстрая окупаемость инвестиций: Благодаря высокой начальной продуктивности и относительно невысоким затратам, срок окупаемости проектов ЗБС, как правило, составляет всего 1-2 года.
• Отсутствие затрат на инфраструктуру: Используется существующая инфраструктура скважины и кустовой площадки, что исключает необходимость в новом строительстве, обустройстве и прокладке коммуникаций.
• Минимизация воздействия на окружающую среду: Отсутствие необходимости в отводе новых земель под бурение и строительство является важным экологическим преимуществом.

Показательно, что средняя стоимость работ по зарезке бокового ствола в ценах 2005 года составляла 5-7,5 млн рублей. Хотя сегодня эти цифры изменились, порядок затрат остается несопоставимо ниже стоимости бурения новой скважины, что сохраняет высокую рентабельность технологии.

Операционные риски и технологические сложности, сопутствующие бурению боковых стволов

Несмотря на высокую эффективность, технология ЗБС сопряжена с рядом операционных рисков и сложностей, которые требуют тщательного планирования и высокой квалификации инженерного персонала. Объективный анализ предполагает их обязательное рассмотрение.

Среди основных технологических вызовов можно выделить:

• Низкая механическая скорость бурения: Проходка в боковом стволе часто идет медленнее, чем в основном, и может составлять всего 3-5 м/ч, что увеличивает сроки проведения работ.
• Проблемы с выносом шлама: В стволах малого диаметра с большим зенитным углом очистка забоя от выбуренной породы затруднена, что может привести к осложнениям.
• Риски при больших зенитных углах: Бурение горизонтальных и субгоризонтальных участков технически более сложно и повышает вероятность аварий.
• Ускоренное обводнение и истощение: Неправильный выбор интервала зарезки или объекта разработки может привести к быстрому прорыву воды и снижению продуктивности.
• Необходимость качественного цементирования: Для изоляции нового ствола от старого требуется установка надежного цементного моста, что является критически важной операцией.

Успешное управление этими рисками является залогом рентабельности проекта и напрямую зависит от качества геолого-технического обоснования и опыта буровой бригады.

Практический опыт применения ЗБС на примере Южно-Ягунского и Южно-Нурлатского месторождений

Реальный производственный опыт наглядно демонстрирует эффективность технологии. На Южно-Ягунском и Южно-Нурлатском месторождениях ЗБС применяется системно с 1996 года, а ввод скважин в эксплуатацию начался в 1997 году. За это время был накоплен значительный опыт и достигнуты серьезные результаты.

По состоянию на 1 января 2013 года на Южно-Ягунском месторождении было выполнено 145 операций по зарезке боковых стволов. Изначально бурились преимущественно вертикальные и наклонно-направленные стволы (126 скважин), однако с 2008 года началось активное внедрение более сложной технологии бурения боковых стволов с горизонтальным окончанием (19 скважин), что позволило значительно увеличить площадь дренирования пласта.

В качестве кандидатов для ЗБС выбирались скважины с высокой обводненностью, низким дебитом или находящиеся в аварийном состоянии. Зарезка производилась как в уже разрабатываемые зоны для уплотнения сетки, так и в новые, ранее не задействованные пласты.

Результаты говорят сами за себя. На Южно-Ягунском месторождении за период с января 1998 по декабрь 2003 года дополнительная накопленная добыча нефти благодаря эксплуатации боковых стволов составила 51,415 тыс. тонн. На Южно-Нурлатском месторождении к 1 января 2009 года этот показатель превысил 260 тыс. тонн. Эти цифры убедительно доказывают практическую ценность и экономическую целесообразность технологии.

Синергетический эффект ЗБС и его влияние на общую систему разработки месторождения

Эффект от внедрения зарезки боковых стволов не ограничивается лишь приростом добычи на конкретной скважине. Он носит комплексный, синергетический характер, оказывая положительное влияние на всю систему разработки месторождения.

Запуск бокового ствола изменяет гидродинамическую обстановку в пласте. Увеличение скорости фильтрации флюидов в зоне его работы приводит к подключению к разработке застойных, ранее не дренируемых участков и доотмыву остаточной нефти. Это, в свою очередь, часто оказывает положительное влияние на работу соседних добывающих скважин, дебиты которых также могут возрасти.

Таким образом, одна операция ЗБС улучшает показатели не только одной скважины, но и целого участка пласта, оптимизируя систему дренирования в целом. Дополнительным системным преимуществом является и упомянутый ранее экологический аспект — минимизация негативного воздействия на окружающую среду за счет повторного использования существующей инфраструктуры и отсутствия необходимости в новых земельных отводах. Это делает ЗБС не просто технологией добычи, а инструментом устойчивого развития старых нефтепромыслов.

В условиях стареющего фонда скважин, насчитывающего десятки тысяч бездействующих объектов, технология ЗБС выступает как ключевое решение для поддержания и наращивания добычи. Как показал анализ, это комплексная, технологически отработанная и экономически обоснованная мера по увеличению коэффициента извлечения нефти. Сочетание прямых производственных выгод, быстрой окупаемости, системного влияния на разработку пласта и экологических преимуществ делает зарезку боковых стволов одним из важнейших драйверов устойчивой работы нефтегазовой отрасли Российской Федерации на десятилетия вперед.

Список использованной литературы

1. Технологический проект разработки (протокол ЦКР Роснедр по УВС № 5124 от 07.04.2011 г.)
2. Авторский надзор за реализацией Дополнения к технологической схеме (протокол ТО ЦКР РОСНЕДРА по ХМАО-Югре № 1111 от 23.12.2008 г.)