Пособие по проектированию профилей - Проектирование профилей скважин пространственного типа

 

7 Проектирование профилей скважин

пространственного типа

 

В последние годы на месторождениях Западной Сибири широкое распространение получило строительство пологих и горизонтальных скважин (ГС), ствол которых вскрывает продуктивный пласт под углом 50-70° или горизонтально протяженностью 500 метров и более.

 

Практическое внедрение горизонтальное бурение скважин получило при разбуривании месторождений по дополнительной сетке разработки, причем бурение ГС с кустовых площадок в проектном азимуте горизонтального ствола требует использования профилей пространственного типа (Федоровское месторождение). Граничные условия, предъявляемые к профилю ГС (ограничения величины максимального зенитного угла в интервале набора clip_image004 и стабилизации параметров кривизны, интенсивности искривления ствола на 10 или 100 м интервала, глубина вертикального участка, величина зенитного угла входа в продуктивный пласт, «коридор» допуска бурения горизонтального ствола, изменение азимутального направления скважины от первоначального до 90° и др.) в первую очередь определяются требованиями по созданию крепи повышенной надежности, увеличению сроков межремонтного периода работы глубиннонасосного оборудования и безопасной проходимости бурильных и обсадных колонн по стволу в процессе бурения и заканчивания скважин.

 

Подавляющее большинство наклонно направленных скважин, проектируемые в одной плоскости, в процессе бурения естественно искривляются в пространстве, при этом интенсивность пространственного искривления ствола достигает значительных величин.

 

Естественное пространственное искривление связано в первую очередь с геологическими и технологическими условиями бурения, а также несовершенством применяемых КНБК с опорно-центрирующими элементами. Кроме того, пространственное искривление ствола является необходимым условием для выполнения сетки разработки месторождения горизонтальными скважинами (рис. 17).

 

В связи с этим представляет практический интерес решение задач проектирования оптимального профиля пологих и ГС пространственного типа, отвечающих требованиям надежности скважин, как технического сооружения, и эффективности их эксплуатации.

 

При расчете профиля пространственного типа используются данные анализа естественного зенитного и азимутального искривления стволов ранее пробуренных скважин, проектное начальное и конечное азимутальное направление ствола ГС, требования к профилю и конструкции скважины, предъявляемые заказчиком проекта на их строительство.

 

clip_image764

Рис. 17 Профиль ствола скважины с пространственным искривлением

 

clip_image766

Рис. 18 Схема к расчету clip_image768 и clip_image676 на участке вскрытия продуктивного пласта

 

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 горизонтальную плоскость clip_image678) задается зенитный угол clip_image680, под которым вскрывается продуктивный пласт [9].

 

Для ГС значение clip_image143 задается в зависимости от расстояния между кровлей пласта и осью ствола горизонтального участка clip_image774, а также радиуса искривления clip_image194 на втором участке набора зенитного угла (рис. 18).

 

В табл. 15 с учетом схемы (рис. 18) приведены расчетные данные по clip_image676, и clip_image678, вычисленные для пологих скважин с clip_image777 при clip_image779. В табл. 16 приведены расчетные clip_image676, clip_image678, clip_image143,. вычисленные для различных величин clip_image774 и радиусов искривления R.

 

Зенитный угол clip_image507 и радиус искривления clip_image188 принимаются в зависимости от условий бурения, конструкции скважины, а также требований по надежной эксплуатации глубинно-насосного оборудования.

 

Кроме того, значение зенитного угла в начале интервала стабилизации можно определить по следующей формуле:

 

clip_image783

где clip_image487 - горизонтальное отклонение на кровле продуктивного пласта для пологих скважин, горизонтальное отклонение скважины без учета длинны горизонтального участка (для горизонтальных скважин);

 

Н- вертикальная проекция участка искривления скважины, м;

 

clip_image786;

 

clip_image154 - глубина точки зарезки первоначального искривления скважины, м;

 

clip_image602 - глубина по вертикали до кровли продуктивного пласта, м.

 

Расчет, профиля ведется в трех проекциях - вертикальной (ось Z, направлена вниз) и двух горизонтальных (оси Х и Y), где ось Х является касательной к магнитному меридиану в направлении магнитного севера, а ось Y направлена в сторону магнитного востока.

 

На рис. 19, 20 изображены пространственный профиль ствола скважины и углы пространственного искривления.

 

clip_image790

Рис. 19 Проектный профиль наклонно направленной пологой скважины Федоровского месторождения

 

 

 


clip_image796

Рис. 20 Углы пространственного искривления скважин

 

 

Исходными данными для расчета являются: начальный зенитный угол (clip_image798); зенитный угол на участке стабилизации (clip_image507); угол входа в продуктивный горизонт (clip_image564); конечный зенитный угол в продуктивном горизонте (clip_image802); начальный азимутальный угол (clip_image804); азимутальное изменение за каждый интервал бурения (clip_image806); проектное смещение (clip_image487); глубина скважины по вертикали до кровли продуктивного пласта (clip_image602); глубина вертикального участка (clip_image154); глубина продуктивного пласта (clip_image674); смещение в продуктивном горизонте (clip_image812) для наклонно направленных скважин или длина горизонтального участка (clip_image814) для горизонтальных скважин.

 

Если изменение азимутального угла не происходит, то оно приравнивается к нулю и расчет профиля сводится к плоскостному типу.

 

Главным при расчете пространственного профиля является определение азимутального угла поправки, необходимого для коррекции профиля непосредственно перед началом бурения относительно круга и коридора допуска, который рассчитывается по формуле:

 

clip_image816

где: clip_image493 - азимутальное искривление за iинтервал проходки, град;

 

clip_image487 -  расстояние от вертикали до точки входа ствола в пласт, м.

 

Начальный азимутальный угол с учетом поправки (clip_image819) определяется по следующей формуле:

 

clip_image821

где: clip_image819 -поправка азимутального угла, град;

 

clip_image002 -начальный азимутальный угол, град.

 

Начальный зенитный угол с учетом поправки на изменение азимутального направления (clip_image819) определяется по формуле (82), где вместо clip_image487 используется clip_image824 - отклонение с учетом азимутальной поправки:

 

clip_image826

где: clip_image824 - отклонение забоя от вертикали с учетом clip_image819, м.

 

clip_image828

clip_image493  -суммарное изменение азимутального угла, град.