Проектирование профилей скважин

Пространственного типа

В последние годы на месторождениях Западной Сибири широкое распространение получило строительство пологих и горизонтальных скважин (ГС), ствол которых вскрывает продуктивный пласт под углом 50-70° или горизонтально протяженностью 500 метров и более.

Практическое внедрение горизонтальное бурение скважин получило при разбуривании месторождений по дополнительной сетке разработки, причем бурение ГС с кустовых площадок в проектном азимуте горизонтального ствола требует использования профилей пространственного типа (Федоровское месторождение). Граничные условия, предъявляемые к профилю ГС (ограничения величины максимального зенитного угла в интервале набора и стабилизации параметров кривизны, интенсивности искривления ствола на 10 или 100 м интервала, глубина вертикального участка, величина зенитного угла входа в продуктивный пласт, «коридор» допуска бурения горизонтального ствола, изменение азимутального направления скважины от первоначального до 90° и др.) в первую очередь определяются требованиями по созданию крепи повышенной надежности, увеличению сроков межремонтного периода работы глубиннонасосного оборудования и безопасной проходимости бурильных и обсадных колонн по стволу в процессе бурения и заканчивания скважин.

Подавляющее большинство наклонно направленных скважин, проектируемые в одной плоскости, в процессе бурения естественно искривляются в пространстве, при этом интенсивность пространственного искривления ствола достигает значительных величин.

Естественное пространственное искривление связано в первую очередь с геологическими и технологическими условиями бурения, а также несовершенством применяемых КНБК с опорно-центрирующими элементами. Кроме того, пространственное искривление ствола является необходимым условием для выполнения сетки разработки месторождения горизонтальными скважинами (рис. 17).

В связи с этим представляет практический интерес решение задач проектирования оптимального профиля пологих и ГС пространственного типа, отвечающих требованиям надежности скважин, как технического сооружения, и эффективности их эксплуатации.

При расчете профиля пространственного типа используются данные анализа естественного зенитного и азимутального искривления стволов ранее пробуренных скважин, проектное начальное и конечное азимутальное направление ствола ГС, требования к профилю и конструкции скважины, предъявляемые заказчиком проекта на их строительство.

Рис. 17 Профиль ствола скважины с пространственным искривлением

Рис. 18 Схема к расчету и на участке вскрытия продуктивного пласта

Отличительной особенностью проектирования профиля пологой скважины является то, что здесь предварительно в зависимости от толщины продуктивного пласта и требуемых значений длины ствола (или проекции ствола на горизонтальную плоскость ) задается зенитный угол , под которым вскрывается продуктивный пласт [9].

Для ГС значение задается в зависимости от расстояния между кровлей пласта и осью ствола горизонтального участка , а также радиуса искривления на втором участке набора зенитного угла (рис. 18).

В табл. 15 с учетом схемы (рис. 18) приведены расчетные данные по , и , вычисленные для пологих скважин с при . В табл. 16 приведены расчетные , , ,. вычисленные для различных величин и радиусов искривления R.

Зенитный угол и радиус искривления принимаются в зависимости от условий бурения, конструкции скважины, а также требований по надежной эксплуатации глубинно-насосного оборудования.

Кроме того, значение зенитного угла в начале интервала стабилизации можно определить по следующей формуле:

где - горизонтальное отклонение на кровле продуктивного пласта для пологих скважин, горизонтальное отклонение скважины без учета длинны горизонтального участка (для горизонтальных скважин);

Н - вертикальная проекция участка искривления скважины, м;

;

- глубина точки зарезки первоначального искривления скважины, м;

- глубина по вертикали до кровли продуктивного пласта, м.

Расчет, профиля ведется в трех проекциях - вертикальной (ось Z, направлена вниз) и двух горизонтальных (оси Х и Y), где ось Х является касательной к магнитному меридиану в направлении магнитного севера, а ось Y направлена в сторону магнитного востока.

На рис. 19, 20 изображены пространственный профиль ствола скважины и углы пространственного искривления.

Рис. 19 Проектный профиль наклонно направленной пологой скважины Федоровского месторождения