![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
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 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 (рисунок 13). В связи с этим представляет практический интерес решение вопросов 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.
Таблица – 11
![]() Продолжение таблицы 11
![]() Продолжение таблицы 11
· - Интенсивность искривления о/100 м.
Таблица – 12
Рисунок 13 - Профиль ствола скважины с пространственным искривлением
Отличительной особенностью проектирования профиля пологой скважины является то, что здесь предварительно в зависимости от толщины продуктивного пласта hпл и требуемых значений длины ствола lпл (или проекции ствола на горизонтальную плоскость aпл) задается зенитный угол a = aкр, под которым вскрывается продуктивный пласт [9]. Для ГС значение aкр задается в зависимости от расстояния между кровлей пласта и осью ствола горизонтального участка hкр, а так же радиуса искривления R 2 на втором участке набора зенитного угла (рисунок 14). В таблице 13 с учетом схемы (рисунок 14) приведены расчетные данные по lпл, и апл, вычисленные для пологих скважин с aкр =60-80° при hкр =10-80 м. В таблице 14 приведены расчетные lпл, aпл, aкр , вычисленные для различных величин hкр и радиусов искривления R.
Рисунок 14 - Расчетная схема вскрытия продуктивного пласта
Таблица 13 – Расчетные данные для пологой скважины
Продолжение таблицы 13
Таблица 14 - Расчетные данные для горизонтальной скважины
Продолжение таблицы 14
Зенитный угол a 1 и радиус искривления R 1 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:
где Атвп - горизонтальное отклонение на кровле продуктивного пласта для пологих скважин, горизонтальное отклонение скважины без учета длинны горизонтального участка (для горизонтальных скважин); H - вертикальная проекция участка искривления скважины, м; Н=Нкр-h 1; h 1 - глубина точки зарезки первоначального искривления скважины, м; Нкр - глубина по вертикали до кровли продуктивного пласта, м.
Расчет профиля ведется в трех проекциях – вертикальной (ось Z, направлена вниз) и двух горизонтальных (оси X и Y), где ось Х является касательной к магнитному меридиану в направлении магнитного севера, а ось Y направлена в сторону магнитного востока. На рисунке 15 изображен пространственный профиль ствола скважины и углы пространственного искривления.
![]() Рисунок 15 - Проектный профиль наклонно направленной пологой скважины Федоровского месторождения
Рисунок 16 - Углы пространственного искривления скважин
Исходными данными для расчета являются: начальный зенитный угол (a 0); зенитный угол на участке стабилизации (a 1); угол входа в продуктивный горизонт (a 2); конечный зенитный угол в продуктивном горизонте (a 3); начальный азимутальный угол (φ 0); азимутальное изменение за каждый интервал бурения (Δ φ 1, Δ φ 2, Δ φ n); проектное смещение (AТВП); глубина скважины по вертикали до кровли продуктивного пласта (Нкр); глубина вертикального участка (h 1); глубина продуктивного пласта (hпл); смещение в продуктивном горизонте (апл) для наклонно направленных скважин или длина горизонтального участка (lГ) для горизонтальных скважин. Если изменение азимутального угла не происходит, то оно приравнивается к нулю и расчет профиля сводится к плоскостному типу. Главным элементом расчета пространственного профиля является определение азимутального угла поправки, необходимого для коррекции профиля непосредственно перед началом бурения относительно круга и коридора допуска, который рассчитывается по формуле:
где D j - азимутальное искривление за i интервал, град; Атвп - расстояние от вертикали до точки входа ствола в пласт, м.
Начальный азимутальный угол с учетом поправки (D jп) определяется по следующей формуле:
D jн = j ± D jп, (83)
где D jп - поправка азимутального угла, град; j - начальный азимутальный угол, град.
Начальный зенитный угол с учетом поправки на изменение азимутального направления (D jп) определяется по формуле 69, где вместо Атвп используется А́ - отклонение с учетом азимутальной поправки:
где А́ - отклонение забоя от вертикали с учетом D jп, м;
где D j - суммарное изменение азимутального угла, град.
Расчетные формулы для определения элементов профиля приведены в таблице 15.
Таблица 15 – Расчетные формулы элементов пространственного профиля скважины
Примечание: В графе проекции (Х) j 1, j 2, j 3, j 4 – азимутальные углы в конце интервала с учетом начального азимута j 0.
В качестве примера приведем расчет рассмотренного пятиинтервального профиля при следующих исходных данных: глубина скважины по вертикали Н =1890 м; отклонение А =662 м; длинна вертикального участка h 1=1250 м; радиусы кривизны равны R 1= R 2=380 м. Скважина искривлена в пространстве на 52°; j 1 = 27°, j 2 = 7°, j 3 = 13, j 4 =5°, j 5 =0°. Начальный азимут j 0 =30°. Расчет профиля ведется с определения величины зенитного угла. В зависимости от толщины пласта (hпл =4 м.) по данным таблицы 13 принимаем зенитный угол при входе в пласт равным a 2=82°. Конечный зенитный угол a 3=90°. Длина горизонтального участка lГ =500 м.
Далее определяем значение начального зенитного угла по формуле 81.
Результаты расчета пятиинтервального пространственного профиля на примере наклонно направленной пологой скважины Федоровского месторождения приведены в таблице 16. Строительство наклонно направленных скважин с пологим и горизонтальным окончанием ствола пространственного типа выдвигает дополнительные требования к качеству буровых растворов при первичном вскрытии продуктивных горизонтов, к программе промывки и очистки ствола скважины от выбуренной породы, сохранению устойчивости его стенок, а так же снижению коэффициента трения и сил адгезии. В интервалах установки внутрискважинного оборудования (тангенциальный участок), кривизна ствола ограничивается как правило величиной 0, 25°/10 м проходки. Для выполнения данного требования в настоящее время отсутствуют эффективные многоцентраторные КНБК, методики расчета геометрических размеров, их выбора и конструирования в условиях буровой (кустовой площадки).
|