книги / Техника и технология строительства боковых стволов в нефтяных и газовых скважинах

—интервал набора зенитного угла (обозначен линией АВ) длиной /; по стволу и А/по вертикали; на этом интервале зенитный угол акр на глу­ бине кровли продуктвиного пласта увеличивается до ак=90°; проекция ствола на горизонтальную плоскость (отклонение от вертикали на ин­ тервале) — а,;

—интервал стабилизации зенитного угла (ВС); длина интервала 12= а2;

—второй интервал набора зенитного угла (CD); зенитный угол аг = 90° увеличивается до атах = 90°С+Р; значение р определяется в зависимо­ сти от остальных параметров искривления данного интервала 13, а3, h3 = h, —5,;

—интервал уменьшения зенитного угла (DE); зенитный угол атах умень­ шается до amin. Параметры профиля 14 а4, и h4 = hnjl-(8,+82) определя­ ются расчетным путем в зависимости от общей протяженности гори­ зонтального ствола, толщины пласта и т. д.

8„ 82 — расстояния от кровли и от подошвы пласта до крайней верхней

инижней точек нахождения горизонтального ствола, соответственно. а) четырехинтервальный профиль; б) трехинтервальный профиль;

Так как после достижения этих отметок ствол может быть продолжен

бурением на определенную длину, то с учетом значений е, и е2 приняты 8! = ОДЬпд, 82 = Ojlh^. Длина горизонтального БС в пласте Lr = li+l2+l3+l4, а длина проекции на горизонталь Аг= а,+а2+а3+а4.

Второй профиль — трехинтервальный (рис. 6.8, б) — отличается от пер­ вого отсутствием участка набора кривизны.

Существует также вариант двухинтервального профиля в пределах про­ дуктивного пласта, включающего интервал набора кривизны от а ^ о 90°С в середине пласта и стабилизации кривизны на всей длине горизонтального ствола, который, как показывает практика, обычно применяется в пластах небольшой мощности и сравнительно небольшой длины (1) = 250—300 м).

Рекомендуемые соотношения длин для трехинтервального профиля уча­ стка БС в продуктивном пласте могут быть следующими:

li = 0,2Lr ; 12 = 0,5Lr; l3s0 ,3 L r.

Последовательность расчета параметров горизонтального ствола следую­ щая:

1. Параметры профиля горизонтального ствола на первом участке набо­ ра зенитного угла (интервал бурения от точки А до точки В) определяется следующим набором простых уравнений:

,1, = 0,01745R| • (90° —a Kp)

При известных значениях h, и Rh предварительно определяется a Kp по формуле:

где h, = 0,5 • hni; R, — задается с учетом прогнозируемых результатов работы по набору кривизны принятой отклоняющей компоновки низе бурильной

колонны (КНБК).

2. Параметры профиля горизонтального ствола на втором участке набо­

ра кривизны (интервал бурения от точки С до точки D) от середины пла­ ста до расстояния cti от кровли пласта определяется по следующим уравне­

ниям:

ной для используемой КНБК, и определяют р, либо, наоборот, задаются величиной р и находят R2 по формулам:

3. Расчетные формулы для определения параметров горизонтального ствола на участке спада кривизны (интервал бурения от точки D до точки Е).

Расчетные формулы имеют различный вид в зависимости от величины аср, радиуса искривления на участке спада кривизны R3, значений макси­ мального зенитного угла — начального атах и конечного минимального зна­ чения • Варианты расчетных формул следующие:

П р и (ХСр —(^m ax^~^m in)/2 90 И ССП1|П 90

h4 = R3(sinamiI,-co sP ),

а4 = R3(cosami„ + sinP);

где cosamax = -sinp. при acp 90° и a min 90°:

h4 = R3(cosp -sinamin),

a4 = R3(cosamin+ sinp).

Для обоих вариантов длина ствола на интервале:

Как было отмечено, заданными могут быть значения R3, либо amin.

По приведенным формулам предоставляется возможность определить параметры профиля горизонтального БС в пределах продуктивного пласта заданной толщины при различных amax, amin, R„ R2, R3) 8„ 52 с целью обес­

печения условии эффективного технологического процесса бурения сква­ жин и добычи нефти.

Другие типы профилей БС в продуктивном пласте с меньшим количест­

вом интервалов можно получить и рассчитать путем исключения отдельных участков из рассмотренных выше (рис. 6.8). А

6.5. Расчет проектного профиля БС пространственного типа

На рис. 6.7 приведены типовые варианты проектного пространственного профиля бокового ствола.

1.Начальный участок забуривания бокового ствола имеет пространст­ венную форму, остальные участки — плоскую (рис. 6.7, а).

2.Предпоследний участок бокового ствола перед кровлей пласта являет­ ся пространственным (рис. 6.7, б)

3. Начальный и предпоследний участки БС — пространственные (рис 6.7, в).

Для расчета проектного профиля БС выбирается прямоугольная система координат OXYZ с центром О в точке забуривания N таким образом, чтобы ось OY была направлена на север, ось ОХ — на восток, а ось OZ — верти­ кально вниз.

Для вывода системы уравнений, позволяющей рассчитать параметры проектного профиля БС, рассматриваются его проекции на оси OX, OY, OZ.

При проектировании пространственных участков БС предусматривается изменение как зенитного угла, так и азимута, хотя не исключен вариант из­ менения азимута при постоянном зенитном угле.

Для обеспечения плавного перехода азимута наклонного старого ствола в проектный азимут БС начальный участок БС проектируется пространст­ венным (рис. 6.7, а, в), когда азимуты старого ствола и БС не совпадают. На рис. 6.7, б, в показаны варианты пространственного участка БС входа в пласт, когда необходимо попасть в заданную точку с известными заранее величинами зенитного угла и азимута.

Пространственный участок БС представляет собой дугу окружности с постоянным радиусом R с изменяемым зенитным углом и азимутом. Ради­ ус дуги окружности — это величина, обратная пространственной интенсив­ ности и определяется по формуле:

R = 1800 (6.16)

где i (град./Юм) — интенсивность изменения пространственного угла и вы­ числяется как отношение пространственного угла у криволинейного участ-

где a h a2 — зенитные углы в начале и в конце криволинейного участка, со­ ответственно; Дер — изменение азимута на данном участке.

Проектирование пространственных типов профиля БС осуществляется исходя из постоянства радиусов кривизны на всех его криволинейных участках, в том числе на участках с изменяемым зенитным углом и азиму­ том.

Расчетные формулы для проектирования БС пространственной формы приведены в технологическом регламенте «Технология бурения многоза­ бойных скважин» СТП ВНИИБТ 1021-2003.

6.6. Проектирование профиля радиально-разветвленных горизонтальных скважин

Стооительство радиально-разветвленных горизонтальных скважин /р р г й производится путем создания расчетного количества стволов, про­ ложенных по пласту в практически одной горизонтальной плоскости и на­ тащенных в разные стороны по азимутальным углам. Количество ответв­ лений и протяженность горизонтальных стволов может изменяться в широ­ ких поеделах (от двух и более) в зависимости от горно-геологическои ха­ рактеристики толщины и ожидаемой производительности продуктивности ™ЩтГ(ПП) а таюке от технико-технологических условий бурения РРГС. Метод строительства РРГС находит все более широкое применение при пазоаботке нефтегазовых месторождений, так как обеспечивает значитель­ ный прирост добычи продукции пласта по сравнению с одноствольными горизонтальными скважинами в сопоставимых условиях эксплуатации. Ралиальные ответвления производятся из одного ствола, причем чаще всего из обсаженной эксплуатационной колонны, хотя в отдельных случаях при устойчивых породах продуктивного пласта применяют строительство РРГС

и в открытом стволе.

Лля практического использования метода приведем следующее описа­ ние последовательности выполнения технологического процесса строи­

тельства РРГС на конкретном примере.

Например проектируется строительство РРГС с четырьмя ответвления­ ми Гпис 6 9) из которых ствол № 1 является основным и прокладывается в середине продуктивного пласта (ПП) на глубине 2005 м по вертикали в ази­ муте (условно) ф, = 0°. Остальные ответвления № 2, 3, 4 бурятся из основ­ ного ствола путем вырезания «окна» в эксплуатационной колонне и про-

должения бурения в пласте до проектной глубины йлины). ^им угы искоивления ответвлений равны, соответственно: ф. - 90 С, ф, - 180 С, ф, -

270°С (оис. 6.9). Радиальные стволы прокладываются на расстоянии одного метра по высоте, считая от линии середины пласта к его кровле.

Таблица 6.2. Параметры проектного профиля ствола РГС

Примечание: 1. На первом участке набора кривизны радиус искривления R, = 613,5 м (интенсивность набора кривизны ia, = 0/934°/1() м); 2. На втором участке набора кривизны Rj = 286,5 м (ia2 = 2710 м); 3. Радиально-горизонтальные стволы прокладываются в интерва­ ле ствола по вертикали от кровли Нкр = 2000 м до середины пласта Нс = 2005 м; 4. Эксплуата­ ционная колонна d = 177,8 мм спускается на глубину по вертикали — 2005 м, а по стволу — 2300 м.

Основные исходные данные. Глубина кровли продуктивного пласта Нкр = 2000 м; толщина пласта = 10 м. Общая протяженность ствола ка­ ждого ответвления в отдельности в пределах пласта Агор = 150 м. Проектное отклонение ствола скважины от вертикали на глубине кровли ПП Акр =

500м.

1.Первым бурится основной ствол № 1 РРГС (рис. 6.9—1).

Параметры профиля и конструкция ствола представлены в табл. 6.2, 6.3 и на рис. 6.6—6.11. Строительство этого ответвления осуществляется по из­ вестной технологии бурения горизонтальных скважин. На глубине Нкр = 2000 м зенитный угол ствола равен а*,, = 79,33°С. Далее в интервале от 2000 м до 2005 м по вертикали, что соответствует глубине середины ПП, ствол скважины искривляется до аг = 90°С, интервал искривления по стволу — 2246 - 2300 м и бурение скважины продолжается до глубины 2450 м со ста­ бильной кривизной аг = 90°С долотом 0215,9 мм. Таким образом, основной ствол № 1 имеет протяженность ствола в ПП, равную 204 м, из которой 150 м горизонтального ствола. Общее отклонение ствола от вертикали состав-

Рис. 6.10. Схема заканчивания РГГС и обвязки внутрискважинного оборудования.

ляет А,*,, = 703 м. На глубину 2300 м по стволу в скважину спускается и це­ ментируется эксплуатационная колонна 0177,8 мм. Затем устье скважины оборудуется превентором и в колонну спускается инструмент для разбури­ вания цементного стакана и дохождения до забоя. После соответствующей подготовки ствола в интервале от 2300 м до 2450 м в скважину спускаются фильтровые трубы (НКТ) 0101,6 мм. Верхняя часть фильтровых труб обо­ рудуется проходным пакером, а также устройством для подвески НКТ внутри обсадной колонны 0177,8 мм.

Следует отметить, что основной ствол № 1 может быть продолжен прак­ тически на любой глубине в пределах ПП в зависимости от глубины эф­ фективной нефтенасыщенности пласта. Кроме этого возможны различные варианты конструкции призабойной части ствола скважины (обсаженный ствол, открытый ствол, фильтровые трубы и т. д.).

2. Строительство радиального ствола № 2 (рис. 6.9, 6.10, 6.12) проводит­ ся путем вырезания «окна» в эксплуатационной колонне 0177,8 мм и буре­ ния ствола расчетной протяженностью от 2282,5 м до 2432 м. Параметры профиля ответвления № 2 приведены в табл. 6.2 и на рис. 6.3. Для выреза­ ния «окна» в колонне используется уипсток, плоскость искривления кото­ рого ориентируется в заданном азимуте. Уипсток снабжен в нижней части

ствола № 1, что соответствует глубине 2282,5 м по длине ствола. В интерва­ ле от 2282,5 м до 2300 м зенитный угол с 86,5°С увеличивается до а г = 90°С. Затем на интервале от 2300 м до 2432,5 м ствол скважины бурится горизон­ тально долотом 0155,6 мм.

В пробуренный ствол на глубину 2432,5 м по стволу спускают фильтро­ вые трубы — НКТ 088,9 мм, верхняя часть которых в открытом стволе обо­ рудуется затрубным проходным пакером (рис. 6.11).