ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАЕКТОРИИ НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН

Профиль направленной скважины должен удовлетворять скоростному и качественному сооружению скважины при обязательном достижении поставленной цели. При этом следует иметь в виду, что применяются три основных типа профилей, описанных выше:

1) тангенциальный, состоящий из трех участков — вертикального, на­

бора зенитного утла и наклонного прямолинейного;

2) S-образный, состоящий из пяти участков — вертикального, набора

зенитного утла, наклонного прямолинейного, уменьшения зенитного утла и

вертикального;

3)     J-образный, состоящий из двух участков — вертикального и набора

зенитного угла.

Любые другие профили скважин являются либо промежуточными, ли­бо комбинацией упомянутых выше трех типов.

Расчет профиля указанных типов сводится к определению зенитного

угла ствола скважины, длин вертикальных и горизонтальных проекций профиля, радиуса кривизны участков набора и уменьшения зенитного угла.

При проектировании любого профиля направленной скважины необ­ходимо располагать следующими исходными данными:

глубина проектного забоя;

отклонение проектного забоя от вертикали, проходящей через устье скважины;

азимут цели по отношению к устью;

конструкция скважины с поинтервальным указанием диаметров ствола и глубин спуска обсадных колонн.

Первый (вертикальный) интервал для 1-го и 2-го типов профилей дол­жен быть по возможности коротким, что позволяет свести к минимуму за­траты времени на ориентированный спуск бурильной колоны; для 3-го типа профиля длина вертикального участка должна быть максимальной, что по­зволяет минимизировать длину второго участка и тем самым сократить время работы в скважине с отклоняющими устройствами.

Наиболее целесообразно начинать искривление скважины (КОР) и за­канчивать его в устойчивых сравнительно твердых породах, причем траек­тория набора и уменьшения кривизны должна соответствовать окружности определенного радиуса. Это позволит свести к минимуму опасность обра­зования желобов и силы трения при спускоподъемных операциях.

Интервалы набора и уменьшения кривизны ствола скважины должны быть по возможности минимальными, чтобы обеспечить минимальные за­траты времени на их проходку. С этих позиций радиус искривления ствола должен быть как можно меньше. Однако его величина часто ограничена снизу следующими требованиями:

при спуске и подъеме бурильного инструмента в нем не должны воз­никать запредельные напряжения;

обсадные колонны должны быть спущены в скважину и зацементиро­ваны без осложнений;

должны быть обеспечены спуск и нормальная работа как в открытом стволе, так и в обсадной колонне глубинных приборов и погружного обо­рудования.

Расчет элементов траектории направленных скважин. Для профиля 1-го типа (рис. 10.3) необходимое значение максимального зенитного угла находят по формуле

+ А   -2АД

COS0t = ^------------------------------------   ,

(R - A)2 + H2

где R — радиус искривления 2-го участка ствола, м; А — величина смеще­ния забоя от вертикали, м; Н — интервал глубин по вертикали 2-го и 3-го участков ствола скважины, м.

Длину 2-го и 3-го участков, их вертикальных и горизонтальных проек­ций определяют по формулам, приведенным в табл. 10.3.

При расчете профиля 2-го типа (рис. 10.4) вначале устанавливают дли­ну пятого вертикального участка. Если проектируется нефтяная или газо­вая скважина на многопластовую залежь, то длина этого участка ствола должна быть не менее общей мощности залежи плюс 5—10 % от нее. Ука­занная величина превышения длины 5-го участка над мощностью залежи

 

Рис. 10.3. Вертикальная про-        Рис. 10.4. Вертикальная про-         Рис. 10.5. Вертикальный про­

екция направленной сква-             екция направленной сква-              филь направленной сква­

жины тангенциального                  жины S-образного (2-го)                жины J-образного (3-го)

(1-го) типа                                       типа                                                  типа

обусловлена часто возникающей необходимостью корректировки положе­ния забоя в пространстве в конце четвертого участка ствола.

Необходимый зенитный угол 3-го участка ствола определяют из сле­дующей формулы:

sin,α =

[Н2-(До)2]-А(2До-А)

где R0
= R1 + R2; H = H0 - Hâ- Í3.

Длину участков профилей, их горизонтальных и вертикальных проек­ций определяют при помощи формул, приведенных в табл. 10.4.

При расчете профиля 3-го типа (рис. 10.5), когда известны глубина скважины, длина 1-го вертикального участка и отклонение забоя от вер­тикали, определяют величину радиуса искривления 2-го участка. Длину вертикальной части ствола можно при необходимости скорректировать, изменяя угол входа скважины в пласт.

Таблица   10.3

 

Участок (см. рис. 10.3)	Длина, м	Проекция, м
		горизонтальная	вертикальная
Вертикальный Набора зенитного угла Прямолинейный наклонный Длина ствола по инструменту	U = Hâ h = 0,0174Rα l3 = Í′/cos α I = l1 + h + l	а = R(1 — cos α) A′ = Í′tg α А = a + A′	нв h = R sin α Í′ = H0- (Hâ + h) H0 = Hâ + h + H′

Таблица   10.4

 

Участок профиля	Длина, м	Проекция, м
		горизонтальная	вертикальная
Вертикальный Набора зенитного угла Прямой наклонный Уменьшения    зенитного угла Нижний вертикальный Длина ствола	U = Hâ h = 0,0174R1 α l3 = Í1 /cos α U = 0,01745R2α h = H3 L = U + h + h + + U + l	a1 = R1(1 — cos α) à2 = Í1 tg α a3 = R2(1 — cos α) A = a1 + a2 + a3	нв h = R1 sin α Í1 = Ho      HB      –Í — R0 sin α Í2 = R2sin α H3 H0 = Hâ + h + H1 + + H2 + H3

Таблица   10.5

 

Участок профиля	Длина, м	Проекция, м
		горизонтальная	вертикальная
Вертикальный Набора зенитного угла Длина ствола	h = Hâ h = 0,0174Rα h = h + l	А = R(1 - cos α) А	нв h = R sin α H0 = Hâ + h

Для расчета длин вертикальных и горизонтальных проекций ствола скважины используют формулы, приведенные в табл. 10.5.