книги / Технология бурения наклонно направленных скважин с большим отклонением забоя от вертикали
..pdfZ t f i - 2 - Ao + A i + AT.2;Ai-2 = a \ + a2l Z ZI- 2 = AO( /O) + /I + /2* (4 .32)
Таким образом, найденные значения E # I_2; ХЛ(.2 и ZZ,i_2, полу ченные на основе ограничений на ia(R); а - по горно-геологическим и технико-технологическим условиям, становятся заданными, фикси рованными, а глубина окончания 1-го этапа проектирования профиля считается реперной глубиной. Реперной глубиной чаще всего явля ется глубина спуска обсадной колонны. Однако эта глубина может быть обусловлена также горно-геологическими условиями провод ки наклонной скважины.
На 2-м этапе проектирования профиля скважины исходными дан ными являются: #„ = Д* (Нскв) - Щ .2; Л„ = (Аскв) - ТАХ.2 и (а^). Известными данными являются также а2 - на реперной глубине сква жины и либо Яъ(либо а3). Для решения задачи удобнее задаваться ве личиной а3 и определить /?3 (Л() и остальные параметры профиля.
В результате исследования выведены следующие расчетные фор мулы для определения 7?3 (R4) при различных сочетаниях назначения интервалов профиля скважины.
4.2.1. Набор кривизны с зенитного угла а2 до а3 с радиусом ис кривления R3 и донабор кривизны с а3 до 04 (а,,,; а ^ ) с Л» (см. рис. 4.3 кривая DE-EF):
При си Ф90°
Дз =
А и(sin Q4 ~ sin аз) ~ (соэаз ~ coso4) |
(4.33) |
|
|
||
При 04 = Огор = 90° |
|
|
^ и(1-5Ш аз)~^иС050з |
,(4.34) |
|
|
||
При сц Ф 90° |
|
|
Ни ~Яз (sin аз ~ sin 02) |
(4.35) |
|
sin 04“ sin а 3 |
||
|
71
При а» = 90е
*4 = |
Я„ -,K3(sinct3- s in a 2) |
(4.36) |
|
1- sin аз |
|||
|
|||
|
|
4.2.2. Набор кривизны с а2 до аз при Ri и стабилизация кривиз ны a3 = const (рис. 4.3, кривая DE-EP):
*з = |
4 vcosa3 - # usina3 |
(4.37) |
|
cos(a2 - a 3) - l |
|||
|
|||
|
|
4.2.3. Стабилизация кривизны на участке DK при аг - const и набор кривизны с радиусом Л3 от а2 до а3 = а,ф (аГор) (рис. 4.3, кри
вая DK-KN):
Лз = |
^ Hcosa2~ ^ Hsm a2 |
(4.38) |
|
l-cos(a3~ a2) |
|||
|
|||
|
|
При 03 = 0^
^HCOsa2~ ^ „ sin a 2.
l-co s(aK p -a2)
При a3 = 90°
Анcosa2~ ^ Hsina2
Яъ =
1- sin 02
4.2.4. Стабилизация кривизны a2 = const и спад кривизны с зна чения а2 до а3 с радиусом искривления i?3 (рис. 4.3., кривая DK-KN)
|
HHs\na2~ Аисоьъг |
(4.39) |
|
|
l- c o s (a 3- a 2) |
||
|
|
||
При а3 = О |
|
|
|
Яг = |
Ниsin аг ~ ^исояаг |
(4.40) |
|
I - C O S 0 2 |
|||
|
|||
|
|
72
По приведенным формулам можно рассчитать параметры про филя, обеспечивающие плавное сопряжение участков от одной интен сивности искривления к другой, что в свою очередь обеспечит ми нимизацию сил сопротивления в скважине. Этот фактор имеет реша ющее значение на заключительном этапе строительства скважины. Дан ная методика удобна для программного обеспечения расчета профиля.
Для оценки влияния отдельных факторов - R, а, Я0 - глубина точки зарезки скважины на параметры профиля выполнены:
- Расчет 4-х интервального профиля НСБО при следующих дан ных: R\ = 868 м; 688 м; 573 м (что соответствует интенсивности набо ра кривизны iai = 0,66710 м; 0,833710 м и 1710 м); R2= 573 м; 382 м; 286,5 м (/02= 1710 м; 1,5710 м и 2710 м), hm = 20 м; Я0 = 300 м. Дли на искривленной части ствола скважины по вертикали Ян = Нст-Но = = 2410 - 300 = 2110 м. Результаты расчета А*кв представлены в табл. 4.3, на рис. 4.1 в интервале от устья скважины (точка О), до середины пласта (точка £), а3 = 90 т. е. без учета длины а5 = /5 = /гор.
|
|
|
Таблица 4.3 |
Параметры 4-х интервального профиля НСБО |
|
||
Ралиус искривления |
Значение зенитного |
Радиус искривления |
Отклонение |
скважины на пер |
угла в конце 1-го |
скважины на втором |
ствола |
вом интервале на |
интервала набора |
интервале набора |
скважины, |
бора кривизны Ru м |
кривизны Ц], град. |
кривизны R2, м |
М А ‘аа |
868 |
50 |
573 |
2 240,79 |
868 |
60 |
573 |
2 940,16 |
868 |
70 |
573 |
4 228,35 |
868 |
80 |
573 |
7 885,92 |
868 |
50 |
382 |
2 171,27 |
868 |
60 |
382 |
2 888,98 |
868 |
70 |
382 |
4 194,67 |
868 |
80 |
382 |
7 869,21 |
868 |
50 |
286,5 |
2 136,51 |
868 |
60 |
286,5 |
2 863,39 |
868 |
70 |
286,5 |
4 177,83 |
868 |
80 |
286,5 |
7 860,86 |
688 |
50 |
573 |
2 340,82 |
688 |
60 |
573 |
3 120,16 |
688 |
70 |
573 |
4 574,64 |
73
Окончание табл. 4.3
Радиус искривления |
Значение зенитного |
Радиус искривления |
Отклонение |
скважины на пер |
угла в конце 1-го |
скважины на втором |
ствола |
вом интервале на |
интервала набора |
интервале набора |
скважины, |
бора кривизны /?|, м |
кривизны <ii, град. |
кривизны Л2, м |
М А т‘ |
688 |
80 |
573 |
8 742,50 |
688 |
50 |
382 |
2 271,30 |
688 |
60 |
382 |
3 068,98 |
688 |
70 |
382 |
4 540,96 |
688 |
80 |
382 |
8 725,79 |
688 |
50 |
286,5 |
2 236,54 |
688 |
60 |
286,5 |
3 043,39 |
688 |
70 |
286,5 |
4 524,12 |
688 |
80 |
286,5 |
8 717,44 |
573 |
50 |
573 |
2 404,73 |
573 |
60 |
573 |
3 235,16 |
573 |
70 |
573 |
4 795,87 |
573 |
80 |
573 |
9 289,76 |
573 |
50 |
382 |
2 335,21 |
573 |
60 |
382 |
3 183,98 |
573 |
70 |
382 |
4 762,19 |
573 |
80 |
382 |
9 273,05 |
573 |
50 |
286,5 |
2 300,45 |
573 |
60 |
286,5 |
3 158,39 |
573 |
70 |
286,5 |
4 745,36 |
573 |
80 |
286,5 |
9 264,69 |
- Расчет профиля пологой скважины при условии: а.\ = = 75°; 80°; 85°. Результаты расчета Аж представлены в табл. 4.4. Тип про филя - 3-х интервальный.
В табл. 4.5 приводятся результаты расчета по оценке влияния
Но —на величину Аж^Ьж зарезки пологой скважины при следу ющих исходных данных: R\ = 573 м; а, = 80°. Глубина кровли про дуктивного пласта по вертикали Н ^= 2400 м; Общее Аж увеличи вается от 2400 до 9600 м с шагом 2400 м по мере уменьшения Н0.
На рис. 4.4 представлена зависимость А,ф от оц при различных значениях R.
74
Таблица 4.4
Параметры 3-х интервального профиля пологой наклонно направленной скважины с большим отклонением ствола от вертикали
искривленияРадиус скважиныЛ, м |
Зенитныйугол вконце интерваланаборакри визны,а, град. |
Длина интервала |
Отклонение ствола |
Удлинение ствола |
|||||||||
Набор кривизныhi |
Стабилизация кривизныкг |
Стабилизация |
кривизныв продуктивном к%пласте |
Набор кривизныа, |
Стабилизация кривизныа2 |
Стабилизация |
кривизныв продуктивном аэпласте |
Набор кривизны/] |
Стабилизация кривизны/2 |
Стабилизация |
кривизныв продуктивном пласте1з |
||
|
|
профиля по вертикали, м |
от вертикали на |
скважины на интерва |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
интервале, м |
|
ле, м |
|
|
||
868 |
75 |
838 |
1262 |
|
20 |
643 |
4708 |
|
75 |
1136 |
4876 |
|
77 |
|
80 |
855 |
1245 |
|
20 |
717 |
7061 |
|
113 |
1212 |
7172 |
|
115 |
688 |
85 |
865 |
1235 |
|
20 |
792 |
14119 |
|
227 |
1287 |
14163 |
|
228 |
75 |
665 |
1435 |
|
20 |
510 |
5355 |
|
75 |
900 |
5545 |
|
77 |
|
|
80 |
677 |
1423 |
|
20 |
568 |
8067 |
|
113 |
960 |
8197 |
|
77 |
|
85 |
685 |
1415 |
|
20 |
628 |
16169 |
|
227 |
1020 |
16227 |
|
228 |
573 |
75 |
553 |
1547 |
|
20 |
425 |
5772 |
|
75 |
750 |
5978 |
|
77 |
|
80 |
564 |
1536 |
|
20 |
473 |
8709 |
|
113 |
800 |
8848 |
|
115 |
|
85 |
571 |
1529 |
|
20 |
523 |
17479 |
|
227 |
850 |
17534 |
|
228 |
382 |
75 |
369 |
1731 |
|
20 |
283 |
6460 |
|
75 |
500 |
6688 |
|
77 |
|
80 |
376 |
1724 |
|
20 |
316 |
9776 |
|
113 |
553 |
9931 |
|
115 |
|
85 |
380 |
1719 |
|
20 |
349 |
19653 |
|
227 |
567 |
19713 |
|
228 |
Пр и м е ч а н и е . 1. Глубина кровли продуктивного пласта по вертикали Яжр = 2400 м.
2.Глубина точки зарезки наклонного ствола А0 = 300 м.
-j |
3. Глубина скважины по вертикали |
= 2420 м. |
Отклонение |
Длина ствола |
|||
ствола от вер |
скважины на |
|||
тикали, м |
глубине, м |
|||
глубинеНа кровлипрод. пластаАкр |
о |
* |
с |
о |
|
|
I |
* |
J |
|
8 |
S Ё |
К |
|
|
о |
§ |
« |
|
|
э |
I |
||
|
в |
ц |
||
5351 |
5426 |
6312 |
6389 |
|
7778 |
7891 |
8684 |
8799 |
|
14911 |
15138 |
15750 |
15978 |
|
5865 |
5940 |
6745 |
6822 |
|
8635 |
8710 |
9457 |
9534 |
|
16797 |
17024 |
17547 |
17775 |
|
6197 |
6272 |
7028 |
7105 |
|
9182 |
9295 |
9948 |
10063 |
|
18002 |
18229 |
18684 |
18912 |
|
6743 |
6818 |
7488 |
7565 |
|
10092 |
10205 |
10784 |
10899 |
|
20002 |
20229 |
20580 |
20808 |
Os |
Таблица 4.5 |
Расчет глубины точки начала искривления ствола скважины (точка зарезки) НСБО
№ |
Интервал ствола |
Длина ствола |
Зенитный угол, |
Отклонение ствола |
|||
п/п |
по вертикали, |
по вертикали, |
|
град. |
от верти;кали, м |
||
|
м |
Но, м |
начальный конечный |
на участке а{ |
общее |
||
|
|
|
|||||
|
0-1496 |
1 496 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1496...2060 |
564 |
0 |
80 |
473 |
473 |
|
2060...2400 |
340 |
80 |
80 |
1927 |
2 400 |
||
|
|||||||
|
2400...2420 |
20 |
80 |
80 |
113 |
2 513 |
|
|
&...Ю73 |
1 073 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
1073...1637 |
564 |
0 |
80 |
473 |
473 |
|
1637...2400 |
763 |
80 |
80 |
4 327 |
4 800 |
||
|
|||||||
|
2400...2420 |
20 |
80 |
80 |
113 |
4 913 |
|
|
0...650 |
Ш |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
з |
650...1214 |
564 |
0 |
80 |
473 |
473 |
|
1214...2400 |
1 186 |
80 |
80 |
6 727 |
7 200 |
||
|
|||||||
|
2400-2420 |
20 |
80 |
80 |
ИЗ |
7 313 |
|
|
0...227 |
227 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
4 |
227...791 |
564 |
0 |
80 |
473 |
473 |
|
791...2400 |
1 609 |
80 |
80 |
9 127 |
9 600 |
||
|
|||||||
|
2400-2420 |
20 |
80 |
80 |
ИЗ |
9713 |
Пр и м е ч а н и е .
1.Тип профиля 3-х интервальный.
Радиус искривления скважины на участке набора кривизны R = 573 м = const.
2.Глубина точки зарезки Я0 подчеркнута.
Длина ствола скважины, 1 м1
иа участке /; |
общее i g . |
0 |
1 496 |
800 |
2 296 |
1958 |
4 254 |
115 |
4 369 |
0 |
1 073 |
800 |
1 873 |
4 395 |
6 268 |
115 |
6 383 |
0 |
650 |
860 |
1 450 |
6 832 |
8 282 |
115 |
8 397 |
0 |
227 |
800 |
1 027 |
9 268 |
10 295 |
115 |
10 410 |
4.3. Проектирование пространственного профиля наклонно направленной скважины
При кустовом способе разбуривания нефтегазового месторожде ния часто возникает необходимость на стадии проектирования про филя скважины и его фактическом исполнении изменять траекторию ствола с целью обхода зон возможного пересечения стволов, недо пущения аварий и осложнений. Такие профили наклонных скважин называют пространственными. Пространственные профили применя ются также при строительстве многозабойных скважин (МЗС), боко
77
вые стволы которых прокладываются в азимуте отличном от азиму та основного ствола.
Поинтервапьные параметры пространственного профиля сква жины определяются по формулам [42]
с ,= *м +А/,8т а срсо8фср , |
(4.41) |
y t = Ум + A/,sinacpSH^cp, |
(4.42) |
Z i = Z i-1 +А/, COS(Хер > |
(4.43) |
где xh у-, - горизонтальные проекции ствола скважины в направле нии искривления соответственно на (север+, юг-) (N+, S-) и на (восток+, запад-) (Е+, W-) на длине интервала ствола АД; z-,- длина вер тикальной проекции ствола скважины на интервале А//; а^; ф^ - сред нее значение зенитного угла и азимута скважины на интервале.
_ а н + акн. |
„ _ Ф н + Фк» |
(4.44) |
а ср- — - — , |
Фср---- ^— |
где а„, а*,, фя, ф^ - начальные и конечные значения зенитного угла и азимута скважины на длине интервала А//.
Суммарное отклонение ствола от вертикали - горизонтальная проекция скважины ТА определяется по формуле
|
(4.45) |
Радиус пространственного искривления скважины |
опреде |
ляется по формуле |
|
А7/ |
(4.46) |
До/ф- |
-у/2 (l - sin a Hsin а™cos Дф - cosaHcos а п )
где Аф = Фш - Ф«; значение |
определяется также по более упро |
|
щенной формуле |
|
|
|
57 3 |
(4-47) |
|
Да/Ч>= — . |
|
|
/о/ф |
|
где - интенсивность пространственного искривления, град, на 10 м длины ствола скважины,
78
/а/ф = уД а2 + (A(psinacp) 2 , |
(4.48) |
где Да = ай, - ан на длине интервала ствола скважины Д//.
На рис. 4.5 приведена схема построения пространственного про филя скважины.
79
При вычислении Ra/Vпо формуле (4.47), при расчете проектного профиля или по результатам замера инклинометра (телесистемы) кри визны и азимута в процессе проводки скважины найденное значе ние /о/ф по формуле (4.48) на длине Д/ необходимо пересчитать на длину интервала в 10 м. При проектировании профиля, когда возни кает необходимость изменять азимут скважины, расчетную длину ин тервала А/ следует принимать небольшой величины, например, не бо лее 50 м, так как при Д/ > 50 м погрешность в определении *i, у\ воз растает, причем тем больше, чем больше Дф.
В табл. 4.6, 4.7 приводятся результаты расчета пространствен ного профиля НСБО. На рис. 4.6 представлена схема построения тра ектории вертикальной и горизонтальной проекции ствола скважины. Для удобства практического использования методики расчета про странственного профиля горизонтальной НСБО приводится пример. Исходные данные - табл. 4.4. Данный пример характерен тем, что по сле набора кривизны ствола скважины в интервале от 742,7 до 1056,5 м, Д/ = 313,8 м; зенитный угол увеличивается с 44,28 до 75,66° при од новременном изменении азимута (увеличении) с 330 до 350°.
Последовательность расчета х» уи zt следующая:
х%=х2 + Д/ sinacpcos(pcp= 144,5 + 313,8sin 59,97cos 340 = 144,5 + + 313,8 • 0,8657 - 0,9397 = 399,77 м;
Уз = -83,42 + 313,8sin 59,97 • sin 340 = -83,42 + 313,8 х
х0,8657- (-0,342) = -176,33 м;
*з = 700 +313,8• cos59,97 = 700 + 313,8• 0,5 = 856,9 м .
Общее отклонение (суммарная горизонтальная проекция) на ин тервале ЛАз определяется по формуле
ЛАз = J x l+ y \ = т/з99,772 + (-176,33)2 =436,93 м.
Результаты расчета по скважине в целом представлены в табл. 4.6; и на рис. 4.5.
На практике часто используется экспресс-метод расчета величи ны отклонения забоя от вертикали и построения траектории горизон тальной проекции ствола скважины. Сущность метода заключается
80