III. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОФИЛЕЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ СТВОЛОВ

3.1. Выбор профиля скважины

Профиль ствола скважины должен удовлетворять следующим основным требованиям.

Проектный профиль должен быть выполнен имеющимся оборудованием.

Участок забуривания нового ствола выбирается в устойчивой части разреза. Забуривание нового ствола должно осуществляться на 30-50 м выше кровли или на 10-20 м ниже подошвы неустойчивых пород.

Интенсивность искривления ствола скважины выбирается такой, при которой обеспечиваются минимально возможные сопротивления при спускоподъемных операциях в процессе бурения, что способствует меньшей вероятности желобообразований и осложнений.

Возможность вращения бурильной колонны в процессе бурения с сохранением ее прочностных характеристик.

Осуществление спуска колонны или «хвостовика» за один прием, а цементирования, в зависимости от условий, в один или несколько приемов. Сохранение герметичности резьбовых соединений обсадной колонны в процессе спуска и длительной эксплуатации.

Достижение заданного смещения точки входа в продуктивный пласт и прохождение ствола скважины под заданным углом в продуктивном пласте. Предусматривать возможность проведения исправительных работ.

3.2. Проектирование профилей направляющей и завершающей частей дополнительных стволов и ответвлений

3.2.1. Проектирование профилей дополнительных стволов скважин - одна из составных частей технического проекта восстановления малодебитных и бездействующих скважин. Целью проектирования профиля ствола восстанавливаемой скважины является выбор его типа, расчет и построение траектории оси ствола [13, 14, 18, 20, 21].

3.2.2. Типы профилей дополнительных стволов можно разделить на две группы: плоскостные и пространственные. Наиболее распространенными типами профилей дополнительных стволов являются профили плоскостного типа (рис. 1).

3.2.3. Выбор типа профиля ствола для восстановления конкретной скважины зависит от геолого-технических условий бурения, от способа вскрытия продуктивного горизонта (горизонтальным, наклонным или вертикальным стволом), от расположения предполагаемой точки входа в продуктивный пласт относительно восстанавливаемой скважины и т.д.

3.2.4. Основное отличие профилей дополнительных стволов от профилей наклонно-направленных или горизонтальных скважин состоит в том, что дополнительный ствол обычно начинается с участка зарезки с некоторым начальным зенитным углом α1 В частном случае α1 = 0. Величина зенитного угла α1 зависит от параметров кривизны восстанавливаемой скважины на глубине зарезки и от азимута направления дополнительного ствола. Схема расчета дополнительного ствола отличается от расчета профилей наклонных и горизонтальных скважин.

3.2.5. Рекомендуется применять в основном пять типов профилей дополнительных стволов, каждому из которых присвоен условный номер. Предполагается, что зарезка ствола начинается с набора зенитного угла α1

Рис. 1. Схема типовых профилей дополнительных стволов скважины Условные обозначения: Н - глубина дополнительного ствола скважины по вертикали от устья до точки К в продуктивном пласте, м; H1 - глубина скважины по вертикали от устья до точки зарезки дополнительного ствола скважины, м; α1 - зенитный угол скважины в точке зарезки в плоскости дополнительного ствола, град; α2 - зенитный угол скважины в конце участка зарезки дополнительного ствола, град; α3 - зенитный угол скважины в точке К, град; R2, R3 - радиусы кривизны участка зарезки и участка изменения зенитного угла соответственно, м; L - длина прямолинейно-наклонного участка, м; A - смещение дополнительного ствола скважины (горизонтальная проекция от точки зарезки до точки К), м; Sn - участок ствола скважины в продуктивном пласте (интенсивность искривления I данного участка задается исходя из геологических условий залегания продуктивного пласта)

Профиль дополнительного ствола 1 типа (см. рис. 1) состоит из двух участков: набора зенитного угла от заданного значения α1, до значения α2 с постоянным радиусом кривизны R2 и участка Sn в продуктивном пласте.

Профиль дополнительного ствола 2 типа (см. рис. 1) состоит из трех участков: набора зенитного угла от заданного значения α1, до значения α2 с постоянным радиусом кривизны R2 набором зенитного угла до значения α3 с постоянным радиусом кривизны R3 и участка Sn.

Профиль дополнительного ствола 3 типа (см. рис. 1) состоит из четырех участков: набора зенитного угла от заданного значения α1, до значения α2 с постоянным радиусом кривизны R2, прямолинейно-наклонного участка L, набора зенитного угла до значения α3 с постоянным радиусом кривизны R3 и участка Sn.

Профиль дополнительного ствола 4 типа (см. рис. 1) состоит из трех участков: набора зенитного угла от заданного значения α1, до значения α2 с постоянным радиусом кривизны R2, прямолинейно-наклонного участка L и участка Sn.

Профиль дополнительного ствола 5 типа (см. рис. 1) состоит из четырех участков: набора зенитного угла от заданного значения α1, до значения α2 с постоянным радиусом кривизны R2, прямолинейно-наклонного участка L, уменьшения зенитного угла до значения α3 с постоянным радиусом кривизны R3 и участка Sn.

Участок Sn, который присутствует в каждом из типов профилей дополнительных стволов, располагается в продуктивном пласте. Форма участка Sn может быть криволинейной или прямолинейной в зависимости от решаемой задачи.

3.2.6. Расчет плоскостных профилей дополнительных стволов сводится к определению проекций и длин участков профиля, зенитного угла и интенсивности (радиуса) искривления каждого из участков, а также к определению длины дополнительного ствола (табл. 1).

Таблица 1 Основные формулы для расчета каждого из типов профилей дополнительных стволов

№ типа профиля бокового ствола Формулы 1

2

3

4

5

Для расчета профилей дополнительных стволов необходимы следующие исходные данные (табл. 2). Таблица 2 Исходные данные и определяемые параметры профилей дополнительных стволов

№ типа профиля дополнительного ствола Исходные данные Определяемые параметры 1 H, H1, A, α1 α2, R2 2 H, H1 R2, A, α1, α2, α3, R3 3,5 H, H1, A, α1, α2, L α3, R3 4 H, H1, A, α1, L α2, R2

3.2.7. При расчете профилей дополнительных стволов возможны другие сочетания исходных данных и определяемых параметров в зависимости от поставленной задачи. Если определяемыми параметрами для 1 типа профиля дополнительного ствола являются α2 и А, то исходными данными являются H, H1, R2, α1, и т.д.

3.2.8. Фактором, влияющим на эффективность строительства восстанавливаемых скважин и последующую добычу, является форма траектории ствола в пределах продуктивного пласта. На рис. 2 приведены схемы двух наиболее распространенных типов завершающего участка профилей.

Первый тип - четырехинтервальный (см. рис. 2,а), включает:

  • интервал набора кривизны (обозначен линией АВ) длиной l1, по стволу и h1, по вертикали. На этом интервале зенитный угол αкр на глубине кровли продуктивного пласта увеличивается до αг = 90° в середине пласта. Проекция ствола на горизонтальную плоскость (отклонение от вертикали на интервале) - α1;
  • интервал стабилизации кривизны (ВС), длина интервала l2 = а2;
  • второй интервал набора кривизны (CD), зенитный угол αг = 90°+β. Значение β определяется в зависимости от остальных параметров искривления данного интервала - l3, α3; h3 = h1 – δ1;
  • интервал спада кривизны (DE), зенитный угол αmax уменьшается до αmin. Параметры профиля l4, а4, h4 = h4–(δ1+δ2) определяются расчетным путем в зависимости от общей протяженности горизонтального ствола, толщины пласта и т.д.

δ1, δ2 - расстояния от кровли и подошвы пласта до крайней верхней и нижней точек нахождения ствола скважины соответственно. Значения δ1 и δ2 могут быть приняты: δ1 = 0,2hпл.; δ2 = 0,1hпл. Величина Lг = l1,+ l2+ l3+ l4, а длина проекции ствола скважины на горизонталь Аг = a1,+ a2+ a3+ a4. Ввиду больших значений α в пределах пласта с достаточной точностью можно принять Аг = Lг

Второй тип - трехинтервальный (см. рис. 2,б) отличается от первого отсутствием второго участка набора кривизны.

Рис. 2. Проектный профиль ствола горизонтальной скважины в пределах продуктивного пласта: а - четырехинтервальный профиль; б - трехинтервальный профиль

3.2.9. Независимо от типа профиля на эффективность применения горизонтальных скважин влияет соотношение длин различных участков траектории ствола в пределах продуктивного пласта. Длина интервала набора кривизны l1, должна быть меньше длины интервала спада кривизны l3, в то же время основная часть длины ствола в пласте l2 от общей величины Lг должна проходить в середине пласта. Рекомендуемые соотношения длин для трехинтервального профиля могут быть следующими:

(1)

3.2.10. Последовательность расчета основных параметров горизонтального ствола или ответвления следующая. Параметры профиля горизонтального ствола на первом участке набора кривизны (интервал бурения от точки А до точки В) (см. рис. 2,а):

(2)

(3)

(4)

По формуле (5) при известных значениях h1, и R1, предварительно определяется αкр:

(5)

где

h1=0,5hпл

R1 -

задается с учетом прогнозируемых результатов работы по набору кривизны принятой отклоняющей компоновки низа бурильной колонны.

Параметры профиля горизонтального ствола на втором участке набора кривизны (интервал бурения от точки С до точки D) - от середины пласта до расстояния δ1 от кровли пласта (см. рис. 2,а):

(6)

(7)

(8)

Так как

то

(9)

Для расчета параметров профиля задаются л ибо величиной R2, используемой для известной КНБК, и определяют β, либо, наоборот, задаются величиной β и находят R2:

(10)

(11)

Расчетные формулы для определения параметров профиля горизонтального ствола на участке спада кривизны (интервал бурения отточки Dдо точки Е) (см. рис. 2,а). Расчетные формулы имеют различный вид в зависимости от величины αср, радиуса искривления на участке спада кривизны R3, значений максимального зенитного угла - начального αmax и конечного минимального значения αmin. Варианты расчетных формул следующие: при

(12)

где

(13)

где

при

(14)

где

(15)

Для обоих вариантов длина ствола

(16)

Заданными могут быть либо R3, либо αmin.

 
рд/08-625-03/раздел_3.txt · Последние изменения: 2014/01/13 21:22 — admin