При кустовом способе разбуривания месторождений разработка схем кустования осуществляется с учетом горно-геологических условий проводки скважин, экологических требований, экономической составляющей и технических характеристик бурового оборудования. Кустовые площадки (КП) проектируются с учетом рельефа местности таким образом, чтобы затраты времени и средств при проводке ствола скважин к расчетным координатам размещения забоев в продуктивном пласте были минимальными. Решение о пригодности участков месторождения под кустовые площадки следует принимать по топографическим данным с позиции минимального воздействия на окружающую природную среду [1].
Разработка схемы кустования требует применения специализированного программного обеспечения (ПО) и привлечения специалистов из различных областей. Современные подходы при проектировании объектов строительства и обустройства подразумевают использование принципов концептуального инжиниринга как процесса определения наиболее эффективного сценария развития проекта, исходя из технических условий и финансовых параметров для достижения максимального технологического и экономического эффектов [2, 3].
Основной эффект формируется за счет сокращения общего метража проходки скважин по КП, но также необходимо учитывать размещение производственных объектов, инженерных сетей, санитарно-защитных, водоохранных зон и особо охраняемых территорий. В рамках концептуального инжиниринга специалистами проектно-изыскательских работ рассчитывается протяженность наземных линейных объектов по отношению к различным вариантам расположения КП. Для оценки ограничений на поверхности (санитарно-защитных, водоохранных зон и т. д.) к работе привлекаются специалисты-маркшейдеры.
На рис. 1 представлена схема взаимодействия и виды работ при оптимизации схем кустования.
Для месторождений на поздней стадии разработки характерно падение добычи нефти и рост обводненности продукции скважин, что обуславливает необходимость поиска решений по сокращению как операционных, так и инвестиционных затрат. Ватьеганское нефтяное месторождение – одно из крупнейших в группе компаний «ЛУКОЙЛ» – расположено в Сургутском р-не Ханты-Мансийского АО Тюменской обл., было открыто в 1971г., разработка начата в 1983 г. 
С целью повышения эффективности разработки проведен комплекс работ по оптимизации размещения КП и профилей скважин участка указанного месторождения. На рис. 2 приведена обзорная схема двух вариантов размещения одной из КП. Базовый вариант– проходка бурением определена на основании средних глубин, рассчитанных по фактически пробуренным скважинам, размещения КП не проводилось, инвестиции на строительство объектов обустройства определены исходя из удельных нормативов капитальных вложений. Оптимизированный вариант – размещение КП выполнено с применением специализированного ПО, учтены существующие и проектируемые коммуникации и топографические ограничения, предусмотрено бурение максимально возможного числа скважин [4].
Сокращение проходки по оптимизированному варианту одного куста составило: по горизонтальным скважинам– 862 м, по наклонно-направленным – 3 216м. Снижение капитальных затрат оценивается на 12 % относительного базового варианта.
Для повышения эффективности выработки запасов на Ватьеганском месторождении применяются технологические процессы, направленные на увеличение добычи нефти и повышения нефтеотдачи, в том числе ведется уплотняющее бурение. Поскольку месторождение достаточно разбуренное, предложено выполнить размещение проектного фонда на действующих КП.
Обзорная схема размещения существующих КП относительной проектной КП представлена на рис. 3.
Для размещения проектного фонда выбраны КП №2 с шестью действующими скважинами и № 3 с тремя скважинами. Эксплуатационное бурение с данных КП осуществлялось в 2016 г., проектная документация выполнена из расчета размещения 24 скважин. Таким образом, возможна их досыпка без внесения изменений в проектную и рабочую документацию.
На рис. 4 представлен предлагаемый вариант размещения скважин КП № 1 на соседних кустовых площадках (красные линии – проектные скважины КП № 1; синие– скважины КП № 1, размещенные на ближайших КП действующего фонда скважин).
Анализ разбуренного фонда скважин месторождения показал, что для тиражирования подходящий фонд 215 кустовых площадок, в том числе 102 КП с количеством скважин на них от 1 до 12 и 113 КП с количеством скважин от 12 до 22 (рис. 5).
Одним из способов сокращения затрат на бурение является снижение металлоемкости путем изменения конструкций скважин за счет строительства скважин малого диаметра (СМД). В 2019 г. в рамках опытно-промышленных работ на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» построено 9 СМД со стационарной и мобильной буровой установкой (рис. 6). Фактическое время строительства СМД составило 13,4 сут, что сопоставимо с базовыми конструкциями скважин. Экономическая эффективность строительства СМД оценивается в среднем на 5 % [5].
В связи с этим предложено заменить бурение наклонно-направленных скважин с КП № 1 по традиционной технологии на СМД с соседних действующих КП. При этом необходимо учитывать конкретные геолого-технические мероприятия на данном участке и наличие нижележащих объектов в случае дальнейшего углубления скважин методом бурения боковых стволов.
В результате оптимизации размещения КП № 1 и сокращения проходки, снижение капитальных затрат составило 12 % относительного базового варианта; при размещении проектного фонда на действующих КП – 27 %; с заменой базовой конструкции наклонно-направленных скважин на СМД – 29 %. Стоит отметить, что экономический эффект достигается не только за счет сокращения протяженности стволов скважин, но и снижения объема отсыпки КП, стоимости разработки новой проектной документации на обустройство и стоимости инженерных сетей.
Предложенный на примере Ватьеганского месторождения подход по размещению проектного фонда новых скважин на существующих КП при оптимизации схем кустования применим и на других крупных месторождениях, находящихся на поздней стадии разработки: Повховское, Тевлинско-Русскинское, Южно-Ягунское, Южно-Выинтойское и др.
