Вертикальное бурение

Что это

Вертикальное бурение — способ сооружения скважины, при котором буровой инструмент движется строго перпендикулярно поверхности земли, без намеренного отклонения ствола в сторону. Это исторически первый и наиболее распространённый метод бурения: именно так пробурена большая часть нефтяных и газовых скважин XX века. Ствол скважины при этом методе в идеале представляет собой прямую линию от устья до забоя, хотя на практике допускается небольшое отклонение — как правило, не более 3–5° от вертикали.

Зачем это нужно

Вертикальное бурение применяется там, где целевой пласт залегает прямо под точкой бурения и нет необходимости обходить препятствия или вскрывать протяжённый горизонтальный участок коллектора. Метод проще в управлении, дешевле в реализации и требует менее сложного оборудования по сравнению с наклонно-направленным или горизонтальным бурением. Исторически он доминировал вплоть до 1980–1990-х годов, пока рост добычи из низкопроницаемых пластов не сделал горизонтальное бурение экономически оправданным. Сегодня вертикальные скважины по-прежнему актуальны при разведочном бурении, водоснабжении, геотермальных проектах и разработке пластов с высокой вертикальной проницаемостью.

Как это работает

Процесс вертикального бурения строится на вращении бурильной колонны с долотом на конце, которое разрушает породу механически. Буровой раствор непрерывно закачивается вниз по колонне, охлаждает долото и выносит шлам на поверхность. Для контроля вертикальности используют инклинометры — приборы, измеряющие угол и азимут отклонения ствола. Если отклонение превышает допустимый предел, бурильщики корректируют траекторию с помощью специальных компоновок низа бурильной колонны (КНБК). Глубина вертикальных скважин варьируется от нескольких десятков метров (водяные скважины) до 6 000–7 000 м и более (глубокие нефтегазовые горизонты).

Примеры применения

• Разведочные скважины на нефть и газ — первая скважина на новом месторождении почти всегда вертикальная, чтобы получить точный геологический разрез без усложнения конструкции.
• Водозаборные скважины для централизованного водоснабжения и частных домов — глубина обычно от 20 до 200 м.
• Геотермальные скважины для систем отопления — в Исландии и Скандинавии вертикальные геотермальные зонды закладываются на глубину 100–300 м.
• Добыча на месторождениях с крутым падением пластов, где вертикальный ствол пересекает несколько продуктивных горизонтов сразу.
• Мониторинговые и наблюдательные скважины на полигонах захоронения отходов и вблизи промышленных объектов.

Связанные понятия

• Наклонно-направленное бурение — проходка скважины под заданным углом к вертикали для достижения удалённой точки пласта.
• Горизонтальное бурение — разновидность направленного бурения, при которой конечный участок ствола проходит горизонтально вдоль пласта.
• Многоствольное бурение — из одного вертикального ствола отходят несколько боковых ответвлений.
• Буровой раствор — рабочая жидкость, выполняющая функции охлаждения, выноса шлама и удержания давления пласта.
• Инклинометрия — измерение пространственного положения ствола скважины для контроля отклонений от проектной траектории.
• КНБК (компоновка низа бурильной колонны) — набор инструментов над долотом, определяющий направление и характер проходки.

Частые заблуждения

Распространённый миф: вертикальное бурение — устаревший метод, который вытеснен горизонтальным. На самом деле выбор метода определяется геологией и экономикой конкретного проекта. Горизонтальное бурение эффективно для плотных низкопроницаемых пород (сланцевые пласты, тайт-газ), тогда как в хорошо проницаемых коллекторах с вертикальными трещинами вертикальная скважина даёт сопоставимый или даже лучший дебит при значительно меньших затратах. Ещё одно заблуждение — что вертикальная скважина всегда идеально прямая. Из-за неоднородности пород и вибраций инструмента реальный ствол всегда имеет небольшую кривизну, и задача бурильщиков — удержать её в проектных допусках.