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
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 | я» ZR/57,296 (Z2 |
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.
