Теоретический обзор строительства скважин - Причины и закономерности естественного искривления скважин

Причины и закономерности естественного искривления скважин

 

 

Отклонение скважин от проектного положения может происходить вследствие неправильного заложения оси скважины при забуривании или искривления в процессе бурения.  В первом случае имеют место причины субъективного характера, которые могут быть легко устранены. Для этого необходимо обеспечить соосность фонаря  вышки, проходного отверстия ротора и оси скважины;  горизонтальность стола ротора, прямолинейности ведущей трубы, бурильных труб и УБТ согласно техническим условиям.

Во втором случае действуют объективные причины,  связанные с неравномерным разрушением породы на забое скважины.  Каждая из этих причин проявляется  в виде сил и опрокидывающих моментов,  действующих на породоразрушающий инструмент. Все эти силы и моменты могут быть приведены к одной  равнодействующей и главному моменту.  При этом возможны четыре случая.

1. Все силы приводятся к равнодействующей, совпадающей с осью скважины, момент отсутствует (рис. 3, а).  В этом случае обеспечивается бурение прямолинейной скважины.  Таким образом, если искривление нежелательно, то необходимо создать вышеприведенные условия, что, однако,  трудно достижимо.

2. Все силы приводятся к равнодействующей, направленной под углом к оси скважины, момент отсутствует (рис. 3, б). Под действием боковой составляющей равнодействующей силы происходит фрезерование стенки  скважины, а следовательно, искривление. Интенсивность искривления зависит от физико-механических свойств пород, боковой фрезерующей способности долота, механической скорости бурения и других факторов. Следует отметить, что при искривлении только за счет фрезерования стенки скважины имеют место резкие     перегибы  ствола,  что приводит к посадкам инструмента при спуске и требует дополнительной проработки скважины.

Рис. 3.  Механизм искривления скважин

 

clip_image006

 

 

3. Все силы приводятся к равнодействующей, совпадающей с осью породоразрушающего  инструмента  и  к  опрокидывающему  моменту  относительно   его центра (рис. 3, в).  Вследствие этого между осью скважины и осью инструмента образуется некоторый угол d,  в результате чего и происходит искривление.  Интенсивность искривления в этом случае практически не зависит от физико- механических свойств горных пород  и  фрезерующей способности долота, ось скважины  представляет собой плавную линию близкую к дуге окружности, что облегчает все последующие работы.

4. Все силы приводятся к равнодействующей, не совпадающей с осью скважины, и к опрокидывающему моменту (рис. 3, г). В этом случае искривление скважины  происходит за счет совместного действия фрезерования стенки скважины и наклонного положения инструмента относительно оси скважины.

Возникновение вышеуказанных сил и моментов, действующих на породоразрушающий инструмент, происходит из-за множества причин, не все из которых известны. Все они условно могут быть подразделены на три группы - геологические, технологические и технические.

 

                           

Общие закономерности искривления скважин

 

 

Анализ искривления скважин показывает,  что оно подчиняется определенным закономерностям,  но  для разных месторождений они различны и могут существенно отличаться.  Однако можно сформулировать следующие общие закономерности искривления.     

1. В большинстве случаев скважины стремятся занять направление, перпендикулярное слоистости горных пород. По мере приближения к этому направлению интенсивность искривления снижается.

2. Уменьшение зазора между стенками скважины и инструментом приводит к уменьшению искривления.

3. Места установки центрирующих элементов и их диаметр весьма существенно влияют на направление и интенсивность зенитного искривления.

4. Увеличение жесткости инструмента уменьшает искривление скважины, поэтому скважины большего диаметра искривляются менее интенсивно, чем скважины малого диаметра.

5. Увеличение осевой нагрузки приводит к увеличению интенсивности искривления, а повышение частоты вращения колонны бурильных труб - к снижению искривления.

6. Направление и интенсивность азимутального искривления зависят от геологических факторов.

7. Абсолютная  величина  интенсивности  азимутального искривления зависит от зенитного угла скважины.  С его увеличением интенсивность азимутального искривления снижается.