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

Таблица 4.7

Пространственный профиль наклонной скважины с большим отклонением забоя от вертикали (б)

в следующем: от точки О - центра начала отсчета (оси координат) проводится линия ОВ, совпадающая с проектным азимутом сква­ жины. На линии ОВ в масштабе откладывается величина проектно­ го отклонения ствола от вертикали - «А». Результаты замера кривиз­ ны и азимута пробуренного интервала ствола скважины А/ разбива­ ются на несколько меньших по длине интервала А/*, для которых вычисляются средние значения угла ОсР и азимута фср. Затем опре­

83

деляется величина отклонения ствола на данном интервале я, по формуле

а, = А/ sinctep.

Найденное значение л, откладывается от исходной точки в ази­ муте фср. В такой последовательности на карту горизонтальной про­ екции наносятся все точки. В точке В проводится круг допуска от­ клонения забоя от заданной точки на структуре месторождения. Нор­ мы допустимых отклонений забоев скважин от проекта приводятся

в[41].

4.4.Проектирование параметров профиля горизонтальной скважины

впределах продуктивного пласта

Вскрытие продуктивного пласта горизонтальным стволом явля­ ется одним из важных направлений увеличения дебита скважин.

Эффективность метода в значительной степени зависит от пара­ метров профиля скважины, особенно в пределах продуктивного пла­ ста. В [39] приводится методика расчета профиля горизонтальной скважины (ГС), ствол которой в продуктивном пласте проложен в середине пласта по прямолинейной траектории. В [25] представле­ ны результаты экспериментального исследования влияния положе­ ния ствола относительно центра пласта на добычу нефти. Установле­ но, что при условии отсутствия приподошвенной воды, добыча мак­ симальна при прокладке ствола по центру пласта и уменьшается по мере прохождения трассы близко к кровле и подошве пласта. При этом если горизонтальный ствол пробурен на расстоянии £i = (0,1...

0,3) hm от кровли (hm - толщина продуктивного пласта), то добыча несколько меньше, чем в случае, если ствол проходит на расстоянии е2 = (0,7...0,9)^. Это объясняется лучшим дренированием пласта скважиной, проходящей в подошвенной зоне (гравитационный дре­ наж), а также несколько большим значением пластового давления.

На производительность ГС, продолжительность ее безремонтно­ го периода работы влияет целый ряд геологических и технологиче­ ских факторов, среди которых выделим влияние протяженности го­ ризонтального ствола Zr, толщины пласта А™, а также формы траек­ тории ствола в пределах пласта. Относительно протяженности гори­ зонтального ствола отметим, что, несмотря на достаточно большой опыт строительства и эксплуатации ГС, оптимальная длина ствола в

84

пласте практически не определена и изменяется в широких преде­ лах на различных месторождениях.

С точки зрения технологии бурения ГС, чем больше протяжен­ ность горизонтального ствола, тем, естественно, сложнее проведение работ по управлению траекторией ствола в пределах установленно­ го коридора, больше вероятность возникновения аварий и осложне­ ний и, следовательно, выше сроки и стоимость строительства скважи­ ны. Отмеченные сложности усугубляются по мере увеличения откло­ нения ствола от вертикали и глубины скважины по стволу.

Известно, что Lt зависит также от расстояния между забоями сква­ жины Lc согласно принятой сетки разработки на данном месторож­ дении, при этом можно принять условие

Относительно hm отметим: чем однороднее и тоньше пласт, тем выше эффективность применения ГС с точки зрения ее производи­ тельности (минимальное значение hm = 3^-5 м, максимальное ~ 40 м). Расчеты показывают, если А11Л= 40 м и продуктивный пласт вскры­ вается на всю толщину под постоянным зенитным углом а = 80° (пологие скважины), то длина ствола в пласте составляет 230 м, что коррелируется с величиной Lc. Эффективность применения пологих скважин показана в [26], где отмечается, что в 4 скважинах, пробу­ ренных на Сугмутском месторождении ОАО «Ноябрьскнефтегаз» при среднем значении зенитного угла а = 56° получено увеличение де­ бита скважин по сравнению с обычными наклонными в среднем в 2 раза. Так как технология бурения пологих скважин практически не отличается от обычных наклонных, то при hm > 40 м нет необходи­ мости бурить горизонтальные скважины.

Важным фактором, влияющим на эффективность строительства и добычу ГС, является также форма траектории ствола в пределах продуктивного пласта. На рис. 4.7 приведены схемы двух наиболее распространенных типов профилей.

Первый профиль - 3-х интервальный (см. рис. 4,7, а) включает: —интервал набора кривизны (обозначен линией АВ) длиной 1\ по стволу и hi по вертикали. На этом интервале зенитный угол а^, на глубине кровли продуктивного пласта увеличивается до От = 90° в середине пласта. Проекция ствола на горизонтальную плоскость (от­

клонение от вертикали на интервале) - - интервал стабилизации кривизны (ВС). Длина интервала 12 = а2.

85

- второй интервал набора кривизны (CD). Зенитный угол сц-= 90° увеличивается до Оп^ = 90° + р. Значение Р определяется в зависимо­ сти от остальных параметров искривления данного интервала - /3, а3 и А3 = h i - 5j.

Второй профиль - 3-х интервальный (см. рис. 4.7, 6 ) отличается от первого наличием интервала спада кривизны.

Профиль с 3 участками применяется в основном в тех случаях, когда необходимо дополнительно вскрыть пропластки, расположен­ ные в верхней или в нижней частях пласта, а также когда при буре­ нии горизонтального участка происходит непрогнозируемый спад кривизны. Очевидно, что бурение скважины по первому профилю сложнее, чем по второму, так как интервал спада кривизны чаще все­ го бурится неориентируемыми КНБК, что значительно проще, чем при использовании отклонения.

Другим недостатком 1-го профиля является то, что наличие во­ гнутой части ствола на участке ABCD способствует накоплению пла­ стовой воды в нем, что, в свою очередь, препятствует движению неф­ ти и приводит к преждевременному обводнению скважин. Кроме то­ го, как видно из рис. 4.7 в варианте профиля практически вся толщи­ на пласта участвует в дренаже. Исходя из отмеченного и с учетом технологических особенностей бурения 3-х интервальный профиль го­ ризонтальной скважины со спадом кривизны в пределах продуктив­ ного пласта следует считать более предпочтительным. Однако, наи­ более распространенным является 2-х интервальный профиль в пре­ делах продуктивного пласта, включающего интервал набора кривиз­ ны от а,ф до 90° в середине пласта и стабилизации кривизны на всей длине горизонтального ствола. Как показывает практика, такой про­ филь более широко применяется в пластах толщиной 1...5 м и срав­ нительно небольшой длины /г= 250...300 м.

Отметим, что независимо от типа профиля на эффективность при­ менения ГС влияет соотношение длин различных участков траекто­ рии ствола в пределах продуктивного пласта. С учетом результатов ис­ следования [24] следует принять, что длина интервала набора кривиз­ ны 1\ должна быть меньше длины интервала спада кривизны /3. В то же время основная часть длины ствола в пласте /2 от общей величи­ ны Lr должна проходить где-то в середине пласта. Тогда рекоменду­ емые соотношения длин для 3-х интервального профиля могут быть

87

В[42] приводятся виды горизонтального участка скважины и рас­ четные формулы для определения параметров профиля в пределах продуктивного пласта. В рассмотренных схемах не показана взаимо­ связь между длинами участков профиля и ограничение величины уве­ личения (уменьшения) зенитного угла в пределах толщины продук­ тивного пласта.

Всвязи с изложенным, учитывая практическую значимость более

точного определения параметров профиля в пределах продуктивно­ го пласта, ниже приводится последовательность расчета этих параме­ тров с целью повышения качественных показателей бурения и добы­ чи горизонтальных скважин.

4.4.1. Параметры профиля горизонтального ствола на первом участке набора кривизны (интервал бурения от точки А до точки В) (рис. 4.7, а):

При известном значении h\ и R\ предварительно определяется по формуле:

где hi = khm; к - коэффициент, характеризующий расстояние от кров­ ли пласта до глубины, где зенитный угол достигает drop = 90°. При к = 0,5 горизонтальный ствол прокладывается в середине пласта.

/?i - радиус искривления ствола скважины на интервале от кров­ ли пласта, где а = сЦф до глубины Аь где а = с^р = 90°. Результаты расчета представлены в табл 4.8.

4.4.2. Параметры профиля на интервале ВС: а2 = /2; а = = 90°; /*2= 0.

88

4.43. Параметры профиля на 2-м участке набора кривизны в пласте от точки С до точки D —от середины пласта до расстояния 5| от кровли пласта следующие:

Из приобретает отрицательное значение, так как cos Р < 1,0 и глу­ бина скважины по вертикали в точке D меньше, чем в точке В.

sin Ctmax = (sin 90° ± P) = COS p; COS djnax = cos(90 + P) = -sin p.

Для расчета параметров профиля задаются либо величиной R2, известной для используемой КНБК, и определяют р, либо наоборот, задаются величинами Из, р и находят R2:

4.4.4. Расчетные формулы для определения параметров профи­ ля горизонтального ствола на участке спада кривизны (интервал бу­ рения от точки С до точки D) (см. рис. 4.7, б).

Параметры профиля определяются по следующим формулам

где §2 —расстояние от подошвы пласта до нижней границы коридо­ ра, в пределах которого прокладывается ствол скважины в пласте.

Величина $2 задается.

90