ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКЦИЙ СТВОЛА НАПРАВЛЕННОЙ СКВАЖИНЫ

Приняв во внимание информацию о типе скважины, ее назначении, глубине вертикальной части ствола, горизонтальном расстоянии до цели, специалист  по  направленному  бурению  использует  компьютер  для  по-

строения горизонтальных и вертикальных проекций, демонстрируя, как можно пробурить скважину с наименьшими затратами при соблюдении правил безопасности и сохранении окружающей среды. Среди других фак­торов, которые учитываются при окончательном выборе конфигурации скважины, основными являются:

1) состав проходимых пород;

2) подъемные, вращательные и гидравлические мощности буровой ус­

тановки;

3)     тип бурового раствора и конструкция скважины;

4)     размеры ствола;

5)     потенциальные возможности оборудования.

На рис. 10.2 показан план ствола скважины по 1-му типу. На плане изображены две проекции ствола: вертикальная и горизонтальная. Верти­кальная проекция вычерчивается на плоскости, проходящей через устье и точку, обозначающую глубинную цель. Отклонение забоя — это горизон­тальное расстояние от ротора до глубинной цели. Оно вычерчивается в масштабе глубины. На рис. 10.2 отклонение составляет 900 м, а истинная вертикальная глубина (TVD) — 3000 м; измеренная глубина (MD) — длина ствола скважины — 3100 м. Значение MD всегда больше значения TVD, причем разница между ними зависит от утла наклона, скорости набора кривизны и выполаживания, незапланированных отклонений.

• Проекция устья N О

Отклонение 900 м

Конечный угол наклона 22°30'

600

зооо

Поверхность

 - Начало набора кривизны  Окончание набора кривизны

 

Отклонение забоя от вертикали, м

Рис. 10.2. Плановые проекции наклонно направленной скважины:

а — вертикальная; б — горизонтальная

 

Вид в плане показывает расположение проекции скважины на гори­зонтальной плоскости с истинным направлением севера (географического) в верх листа. В прямоугольной системе координат горизонтальное направ­ление ствола скважины указывают числом градусов на восток или запад по отношению к северу или к югу. Рассматриваемая скважина имеет ствол, направленный в юго-восточном направлении под углом 20°45'. Это обозна­чается следующим образом: S20°45'E. Направление скважины можно также обозначить азимутом — числом градусов по часовой стрелке от севера (се­вер — 0, юг — 180, восток — 90, запад — 270). Азимут скважины 159° 15'. На горизонтальном плане также показывают в масштабе величину откло­нения, при этом горизонтальный масштаб может отличаться от вертикаль­ного (в данном случае горизонтальный масштаб больше вертикального в 2 ðàçà).

Скважина, изображенная на рис. 10.2, бурится вертикально до глуби­ны 600 м, после чего ее забой отклоняют до конечного угла 20°45' на юго-восток (точка начала отклонения обозначается аббревиатурой КОР — kick-off point). Этот угол отклонения набирают на длине 300 м в интервале 600 — 900 м и достигают его конечной величины 22°30' на глубине 900 м. Сред­нюю скорость набора кривизны можно определить по формуле

10(конечный угол — начальный угол)/(конечная MD — начальная MD).

Для данной скважины 10(22,5 - 0,0)/(900 - 600) = 0,8°/10 ì.

Дуга окружности, по сравнению с другими формами профиля, позво­ляет достичь минимального сопротивления участка скважины движению труб при одинаковом изменении ее зенитного угла на данном участке. По­этому целесообразно все искривленные участки профиля направленной скважины проектировать в виде дуги окружности. При этом длину каждого участка профиля, а также вертикальную и горизонтальную проекции, мож­но подсчитать по формулам, приведенным в табл. 10.2.

Направленные скважины, которые бурят по 2-му типу профиля, имеют следующие технологические недостатки:

требуется увеличенный интервал бурения с отклонителем, что ухудша­ет технико-экономические показатели;

Таблица   10.2

 

 

Вид участка профиля	Проекция участка		Длина участка
	горизонтальная	вертикальная
Вертикальный Начального      искрив­ления Увеличения зенитного угла Уменьшения зенитно­го угла Тангенциальный   дли­ной L	0 R(1 - cos Z) R(cos Z2 — cos Z1) R(cos Z1 — cos Z2) I sin ZL	RsinZ R(sin Z2 — sin Z1) R(sin Z1 - sin Z2) I cos ZL	я» ZR/57,296 (Z2 - Z1)R/57,296 (Z1 - Z2)R/57,296 I

Примечание. Обозначения: Z, Z\, Zi — зенитные углы соответственно в конце уча­стка начального искривления, в начале и конце искривленного участка; Z\ — зенитный угол тангенциального участка; R — радиус кривизны участка профиля.

интервал уменьшения зенитного угла реализуется за счет фрезерова­ния стенки скважины боковой поверхностью долота, что сокращает ресурс его работы;

при подъеме бурильной колонны из скважины возникают большие на­грузки на талевую систему;

значительные суммарные утлы охвата и изменение знака кривизны профиля приводят к появлению прижимающих усилий, способствующих желобообразованию и изнашиванию обсадных колонн.

Расчеты показывают, что нагрузка при подъеме колонны бурильных труб из скважины в случае бурения по 2-му типу скважин на 35 % выше, чем при бурении по 3-му типу, и на 20 % выше, чем при бурении по 1-му типу скважин.

Применение 1-го и 3-го типа направленных скважин вместо 2-го по­зволяет на практике:

уменьшить суммарный угол охвата и связанные с ним нагрузки на бу­ровое оборудование;

минимизировать длину участка начального искривления;

осуществить проходку скважин с большими отклонениями от верти­кали;

наиболее полно использовать вес бурильной колонны для создания осевой нагрузки на долото.

К сожалению, 1-й и 3-й типы направленных скважин требуют более сложной технологии для проходки ствола по сравнению со скважинами 2-го типа.