книги / Технология бурения наклонно направленных скважин с большим отклонением забоя от вертикали

Вертикальная проекция

Глубина горизонтальной скважины по длине ствола с учетом про­ тяженности горизонтального ствола h равна

Глубина пологой скважины по длине ствола

Общее отклонение ствола ГС от вертикали

где а5 = /5 - длина горизонтального ствола. В полной скважине

В табл. 4.2 и на рис. 4.1 представлена схема 6-ти интервального профиля ГС и 5-ти интервального профиля ПС с большими отклоне­ нием забоя от вертикали (базовые скважины).

4.1. Вывод расчетных формул для определения параметров профиля ГС

Исходными данными для расчета являются заданные значения:

# кр, К , Ащ,, Акр и поинтервальные значения радиуса искривления Rt ствола скважины. Задача сводится к определению а, - зенитного уг­ ла в конце 1-го интервала набора кривизны и А ^ (Аею,), для тех случа­ ев, когда требуется достижение А ^ (например при разведочном бу­ рении) [40] при принятом значении ац.

Предварительно находится а2 = а,ф (зенитный угол при входе скважины в кровлю продуктивного пласта) по формуле [39]

61

где - радиус искривления ствола скважины на интервале от кров­ ли пласта (точка В) до точки Е, где зенитный угол скважины увели­ чивается от акр до агор = 90°; hm - задается, примем равной 0,5 hm

(рис. 4.1).

В общем виде < А*СКв (без учета а5), используя данные табл. 4.1

^cKBCOsai = .fticosai - J?icos2ai + //Hsinai - i?isin2ai ~ -i?2sina2sinai + Z?2sin2ai - /?3sin assinai + .fosin a2sinai + +.facos2ai - i?2COsa2COsai + i?3COsa2Cosai - .facosa3cosai =

= J?icosai - Ri + Я изта1 + R2 ~ fo(sina2sinai + cosa2Cosai) - -/?3(sma3sinai + cosascosai) + /?3(sina2sinai + cosa2Cosai) (4.11)

или

A cm = — -— [j?i cosai - (Ri - R i) + #„sinai + (R 3- R2) x cosai

где Я и = Якр - Я 0 + h ^ ; R\, R2, R3 - радиусы искривления ствола скважины на интервалах набора кривизны 1\{АВ\ h(CD) и U(DE). Значения Л, задаются.

В горизонтальной скважине при а3 = 90° формула (4.12) имеет

вид:

63

[^icosai - (RiR2)+ sin ai + (Лз - RT)X

Формула для a, имеет вид:

,2ГUw~ Ri) - (Дэifcjcosote] (Ri ~ R2) cosai

Дляудобств численного определения щ вводятся следующие обо­ значения: Я„ = [(Дф + khm) - Н0]; п = соваг^); т = sinc^a^); ко­ эффициентыаиЬ:

_________2 [ ( ^ :„ - Д |) - ( Д з- Д 2)д](Д |-Д 2 )

[(^L . - Д|) - (Дз - Д2)и ]2 + [Я« + (Дз - Дз) m - ДJ] 2

(Д|-Д г)2-[Д » +(Дз-Дг)ш -Дз12

Ъ = -

64

Формула для а"с имеет вид:

4.12. В горизонтальной скважине при условии, что профиль сква­ жины проектируется 4-х интервальным (см. рис. 4.1) от точки 0 до точки Е с 2 интервалами набора зенитного угла АВ и СЕ при /?з = Ri,

a2 = а3 = 90°, а *квс определяется по формуле

4.1.3. В пологой скважине при 3-х интервальном профиле (см. рис. 4.1; рис. 4.2) при условии, что на интервале ВСДК зенитный

угол ствола скважины ai остается постоянным и равным ai = акр =

= const[(j?2 = 0; R 3 = 0; Н и = Н ска- А0)] • Формула для А?ю и а, име­

ют вид

65

о

Рис. 4 2 . Профиль скважины с различной траекторией при входе

в кровлю продуктивного пласта

4.1.4. В 2-х интервальном профиле при условии, что от точки зарезки А до глубины кровли продуктивного пласта - точкаД , ствол скважины искривляется с R = const до (W = величины а и Л оп­ ределяются по формулам [34]:

66

4.1.5. В 4-х интервальном профиле (см. рис. 4.1, рис. 4.2, кривая 1) на интервале ствола от точки О до точки Д при R3 = 0; Акр определя­

ется по формуле

Предварительно при заданном значении ai определяется а2 по формуле:

, (4.25)

где Ri, R2 - задаются.

4.1.6. При проектировании профиля НСБО, в определенных гор­ но-геологических условиях строительства скважины, возникает не­ обходимость обеспечения требуемого значения А^ при заданной ве­ личине зенитного угла скважины на глубине кровли продуктивного пласта а,ф, меньшего значения, чем а ь т. е. предусматривается спад зенитного угла после интервала стабилизации кривизны. Радиусы искривления: Л] - на интервале набора кривизны; R2 - на интервале спада кривизны, а также значение а2 = а,ф < си - задаются, (рис. 4.2, кривая 3); НЛ= Н ^ ~ (Я0 + hx)\ Аи =Акр- а ].

Формулы для определения А ^ и ai имеют вид

Акр = —-— Ы\ COSai+ Я нsin ai - (ft - &i)+ Ri cos(a2 - a ,)], (4.26) cosai

67

значения А ^ возникает необходимость применения профиля, вклю­ чающего вертикальный участок и несколько участков набора зенит­ ного угла с различными значениями радиуса искривления - Л2, /?3, т. е. на рис. 4.1. исключается интервал стабилизации кривизны ВС.

68

4.2.Проектирование профиля НСБО сложного вида

При строительстве НСБО с многоколонной конструкцией возни­ кает необходимость применения многоинтервального профиля. Ко­ личество интервалов профиля возрастает из-за необходимости пре­ дупреждения аварий и осложнений, уменьшения отрицательного влия­ ния параметров искривления каждого предыдущего интервала ство­ ла скважины на последующий интервал бурения. При этом основ­ ным ограничением на величину интенсивности изменения зенитно­ го угла и азимута скважины на интервале спуска обсадной колонны, помимо горно-геологических условий, являются - диаметр скважины, диаметр и глубина спуска колонны. Например, при бурении интер­ вала ствола скважины под спуск кондуктора диаметром 473,1 мм (часто применяемый при бурении морских скважин) интенсивность пространственного искривления скважины (/а < 1 °/ю), в то время как на интервалах бурения под спуск менее жесткой промежуточной об­ садной колонны диаметром 339,7 мм и колонны диаметром 244,5 мм допускается увеличение /а до 1,5...2,0 1 °/ю м.

Таким образом, по существу, проектные значения /а и R выби­ раются в зависимости от диаметра скважины и обсадной колонны. Существуют также ограничения: на величину максимального значе­ ния зенитного угла а тах на интервале установки внутрискважинного оборудования - погружные электронасосы (ЭЦН) и глубинные штан­ говые насосы (ПИН); на длину открытого ствола (неперекрытого об­ садной колонной) с целью предупреждения аварий и осложнений. Так, если под спуск обсадной колонны 0 244,5 мм в вертикальной скважине и в наклонной скважине с зенитным углом до 45° допусти­ мо использование долота 0 295,3 мм, то в скважине с а > 45°, как пра­ вило, применяют долото 0 311,2 мм (304 мм). Важным фактором, обеспечивающим условия нормального доведения обсадной колон­ ны до забоя, является также необходимость иметь прямолинейный участок стабильной кривизны в нижней части интервала ствола под спуск колонны. Длина интервала стабильной кривизны зависит от параметров конструкции скважины и часто не превышает 50... 100 м (рис. 4.3, С'С; D'D').

Проектирование многоинтервального профиля НСБО сложного вида производится в два этапа, в следующей последовательности (рис. 4.3). На первом этапе при заданных значениях глубины точки зарезки скважины Но, радиуса искривления Л] и зенитного угла

69

в конце интервала аь выбранных в зависимости от глубины спуска и диаметра кондуктора, определяются параметры профиля скважины на 1-м участке набора кривизны - Ль ах и 1\. Затем задаются значения­ ми Т?2 и 0.2 на следующем интервале ствола, соответствующем глуби­ не спуска 1-й технической (промежуточной) колонны, определяемой по совмещенному графику давлений, и находятся параметры профи­ ля - Лг, <32 и h. Следует заметить, что число участков набора или ста­ билизации кривизны на 1-м этапе проектирования может быть два и более. Если ограничиться двумя участками, то суммарные значения параметров профиля составят:

70