Пособие по проектированию профилей - Проектирование профиля наклонно направленной пологой скважины

 

6 Проектирование профиля наклонно направленной пологой скважины

 

В последние годы в отечественной и зарубежной практике разработки нефтяных и газовых месторождений широкое применение получило строительство горизонтальных скважин (ГС). Однако, как известно, бурение ГС требует использования специальной техники и технологии. Кроме того, до настоящего времени ряд проблем строительства ГС не получил достаточно полного решения. Это проблемы крепления, проведения геофизических исследований, вторичного вскрытия продуктивного пласта и капитального ремонта, а также предотвращения и ликвидация аварий и осложнений в процессе бурения.

 

Все это в значительной степени отрицательно влияет на технико-экономические показатели, качественные показатели строительства и результаты эксплуатации скважин. В связи с изложенным предлагается более широкое внедрение в производство метода строительства так называемых пологих скважин (ПС), ствол которых вскрывает продуктивный пласт (ПП) под постоянным зенитным углом (45-70°). В данном исследовании зенитный угол clip_image004 в пласте принят равным 60-70°. Это значение clip_image004 обусловлено двумя обстоятельствами.

 

Во-первых, при вскрытии ПП под углом clip_image004 = 60-70° обеспечивается увеличение длины ствола в пласте в 2,0-2,92 раза по сравнению с длиной в вертикальной скважине, вследствие чего увеличивается площадь фильтрации, а следовательно и дебит скважины.

 

Во-вторых, при указанных значениях clip_image004 представляется возможность осуществлять строительство наклонных скважин с использованием стандартной техники и технологии бурения.

 

Отличительной особенностью проектирования профиля пологой скважины является то, что здесь предварительно, в зависимости от толщины продуктивного пласта clip_image674 и требуемых значений длины ствола clip_image676 (или проекции ствола на горизонталь clip_image678), задается зенитный угол clip_image680, под постоянным значением которого полностью вскрывается ПП. В табл. 12 и на рис. 15 приведены расчетные данные по clip_image676 и clip_image678, вычисленные для clip_image004 = 60-70° при различных значениях clip_image682. Пологие скважины могут быть пробурены по различной форме профиля в зависимости от горно-геологических условий бурения, требований эксплуатации скважины, обеспечения нормальной работы внутрискважинного оборудования. Ниже приводится методика расчета пятиинтервального профиля пологой скважины, как профиля более общего типа, из которого путем исключения одного-двух интервалов получаются четырех- и трехинтервальные профили.

 

 

clip_image684

Рис.15 Расчетная схема

 

 

Принятый пятиинтервальный профиль (рис.16) характеризуется: вертикальным участком, двумя участками набора clip_image004, двумя участками стабилизации кривизны.

 

clip_image686

Рис. 16 Проектный профиль и конструкция пологой скважины по пятиинтервальному профилю

 

Зенитный угол clip_image507 и радиус искривления clip_image188 принимают в зависимости от условий бурения, параметров конструкции скважины - диаметра и глубины спуска кондуктора (промежуточной колонны) с целью обеспечения условий нормального спуска и крепления обсадной колонны. Кроме того, clip_image507 остается постоянным на всей длине 1-го участка стабилизации кривизны с учетом требований установки внутрискважинного оборудования в интервале стабильной кривизны скважины.

 

При принятых значениях a и clip_image143, в зависимости от параметров (эффективности работы) ориентируемой отклоняющей компоновки низа бурильной колонны (КНБК) определяется радиус искривления ствола скважины на 2-м участке набора clip_image691. Заметим также, что проектное отклонение ствола от вертикали clip_image693, как правило, устанавливается по глубине кровли продуктивного пласта по вертикали clip_image602. Таким образом, clip_image696, а общее отклонение clip_image698 включает также отклонение ствола от вертикали в продуктивном пласте clip_image678

 

clip_image700

Параметры профиля пологой скважины в пределах ПП определяются по формулам (табл. 12 и рис. 15)

 

clip_image702

clip_image704

Для расчета параметров проектного профиля пологой скважины предварительно определяется глубина точки зарезки clip_image706 первоначального искривления скважины в проектном азимуте:

 

clip_image708

где

 

clip_image710

clip_image712

clip_image714

clip_image716

clip_image718

clip_image720

clip_image722

clip_image724

clip_image726

Подставляя величины согласно (81) - (89) в формулу (80), получим:

 

clip_image728

Если принять clip_image730, то получается формула для определения clip_image706 для 3-интервального профиля, состоящего из участков - вертикального, набора clip_image004 до clip_image732 и участка стабилизации кривизны в продуктивном пласте:

 

clip_image734

Параметры профиля на соответствующих участках clip_image736 находятся по формулам (81) - (89).

 

Глубина скважины по вертикали clip_image738 равна:

 

clip_image740

а длина ствола составит:

 

clip_image742

Результаты расчета параметров четырех- и пятиинтервального профиля пологой скважины и для сравнения параметров четырехинтервального профиля, применяемого в настоящее время при бурении обычной наклонно направленной скважины на месторождении Матросовское АО «Татнефть», представлены в табл. 13. Расчет профилей произведен при следующих исходных данных: глубина кровли продуктивного пласта по вертикали clip_image744; толщина пласта clip_image746. Проектное отклонение ствола от вертикали на глубине кровли продуктивного пласта clip_image748. Радиусы искривления на 1-м и 2-м участках набора кривизны clip_image750, хотя они могут быть различными (интенсивность искривления clip_image752). Расчетный зенитный угол на глубине кровли ПП принят равным clip_image754, что обеспечивает увеличение длины ствола скважины в пласте clip_image756 в 2,36 раза, а горизонтальной проекции clip_image678 - в 2,14 раза по сравнению с clip_image674. В профилях пологих скважин расчеты выполнены для значений R1 = 238 м (i = 1,5°/10 м) и R1 = 573 м (i< 1,0°/10 м).

 

Анализ данных табл. 13 показывает, что в пологих скважинах за счет больших значений clip_image004 глубина скважины несколько больше, чем в обычных наклонных скважинах. В тоже время в пятиинтервальном профиле глубина скважины меньше, чем в четырехинтервальном, при этом, чем больше R1, тем больше глубина скважины.

 

Однако при применении четырехинтервального профиля увеличивается глубина точки зарезки, что является предпочтительным для улучшения производства электрометрических работ и увеличения скорости бурения скважины. Расчеты показали, что при одном и том же типе профиля с увеличением clip_image004 увеличивается глубина clip_image706 и несколько увеличивается clip_image761. Однако по мере увеличения clip_image693 разница между глубинами скважин по разным вариантам профилей уменьшается; при А >1800 м пологая скважина с принятыми исходными данными оказывается оптимально пробуренной только по четырехинтервальному профилю. Таким образом, выбор типа профиля пологой скважины зависит от конкретных геологических и технологических условий бурения скважин на данном месторождении. В табл. 13 приведены также результаты расчета параметров четырехинтервального профиля пологой скважины с Акр = 1200, 1800, 2400 м. По полученным значениям глубины скважины по длине ствола определены параметры конструкций этих скважин (табл. 14).

 

 

Известно, что конструкция скважины выбирается в соответствии с требованиями «Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности». При бурении наклонных скважин помимо обеспечения этих требований параметры конструкции определяются во взаимосвязи с параметрами проектного профиля скважины. Так, кондуктор, как правило, спускается в вертикальный ствол. При больших значениях отклонения ствола от вертикали (А = 1800 м) глубина первоначального искривления скважины H может оказаться в интервале спуска кондуктора. В определенных условиях в зависимости от жесткости обсадной колонны необходимо ограничить зенитный угол и интенсивность искривления. Например, для кондуктора диаметром 426 мм, i< 1,2°/10 м. В интервалах установки внутрискважинного оборудования (ШГН, ЭЦН) ствол скважины должен иметь практически стабильную кривизну. Типовая конструкция обычной наклонной скважины на Матросовском месторождении, конструкция пологой скважины, проектируемой по пятиинтервальному профилю, а также конструкции пологих скважин с Акр = 1200, 1800, 2400 м представлены в табл. 14, из которой видно, что при Акр = 600 м конструкции обычной и пологой скважины почти не отличаются.

 

В пологих скважинах с Акр > 1800 м в конструкцию включается дополнительная промежуточная колонна. Это обусловлено необходимостью сокращения длины открытого ствола между обсадными колоннами с целью предупреждения осложнений в процессе бурения и крепления скважины.

 

Строительство пологих скважин, естественно, вносит определенную сложность в технологический процесс бурения, особенно при наборе и стабилизации кривизны, в управление траекторией ствола. Однако, как показывает опыт бурения горизонтальных скважин, эти проблемы легко решаются. Тем более, что в последние годы в отечественной промышленности освоен выпуск высокоэффективных винтовых двигателей - отклонителей, стабилизирующих устройств, телесистем, другой геофизической аппаратуры, а применение импортных управляемых КНБК в сочетании с телесистемами типа MWD (LWD) и высококачественных буровых растворов позволит еще больше повысить эффективность широкого внедрения метода строительства пологих скважин при разработке нефтегазовых месторождений.