книги / Технология бурения наклонно направленных скважин с большим отклонением забоя от вертикали
..pdfТаблица 4.6
Пространственный профиль наклонной скважины с большим отклонением забоя от вертикали
Интервал ствола |
Длина участка |
Радиус |
Интенсивность |
Зенитный угол, град. |
Азимут, град. |
|||
скважины, |
|
искривления, |
искривления, |
|
|
|
|
|
|
м |
м |
м |
градЛО м |
в начале |
в конце |
в начале |
в конце |
|
|
|
|
|
участка |
участка |
участка |
участка |
© |
о о |
300 |
- |
- |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
300...742,7 |
442,7 |
573 |
1,0 |
0,00 |
44,28 |
330 |
330 |
|
742,7... 1056,5 |
313,8 |
573 |
1,0 |
44,28 |
75,66 |
330 |
350 |
|
1056,5...2852,8 |
1796,3 |
- |
- |
75,66 |
75,66 |
350 |
350 |
|
2852,8...7213,7 |
4360,9 |
- |
- |
75,66 |
75,66 |
350 |
350 |
|
7213,7...7333,0 |
119,3 |
999,5 |
0,573 |
75,66 |
82,50 |
350 |
350 |
|
7333,0...7483,0 |
150 |
1146 |
0,5 |
82,50 |
90,00 |
350 |
350 |
|
7483... 8483 |
1000 |
- |
- |
90,00 |
90,00 |
350 |
350 |
Таблица 4.7
Пространственный профиль наклонной скважины с большим отклонением забоя от вертикали (б)
|
|
Горизонтальное |
Горизонтальная |
|
Конструкция скважины |
||||
|
Длина |
отклонение, м |
проекция,м |
Нарастающая |
|||||
Интервал |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
участка по |
|
|
|
|
(общая) гори |
|
|
|
|
по вертикали, |
|
|
|
|
|
Глубина скважины |
|||
вертикали, |
|
|
Север+, |
Восток+, |
зонтальная |
Диаметр |
|||
м |
на длине |
|
|
|
|||||
м |
общее |
юг- |
запад- |
проекция |
обсадной |
|
|
||
|
участка |
по |
по верти |
||||||
|
|
|
N+.S- |
Е+, W- |
|
колонны |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
стволу, м |
кали, м |
о |
оо |
300... 700
700... 855,1
855,1... 1300
1300...2379,5
2379,5...2400
2400...2410
2410...2410
300 |
- |
- |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
762,0 |
250 |
250 |
400 |
162,77 |
162,77 |
144,5 |
-83,42 |
166,85 |
473,1 |
742,7 |
710 |
155,1 |
268,29 |
431,06 |
399,77 |
-176,33 |
436,93 |
- |
- |
- |
444,9 |
1740,3 |
2171,3 |
2113,63 |
-487,53 |
2167,9 |
339,7 |
2855 |
1300 |
1079,5 |
4224,6 |
6395,9 |
-6277,4 |
-1206,2 |
6275,5 |
- |
- |
- |
20,5 |
117,1 |
6513,0 |
6388,2 |
-1226,2 |
6504,8 |
244,5 |
7333 |
2410 |
10 |
149 |
6662 |
6537 |
-1252,7 |
6655,9 |
- |
- |
- |
- |
1000 |
7662 |
7521,8 |
-1426,3 |
7655,8 |
177,8 |
8486 |
2410 |
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
С “ < L T * . |
(4.49) |
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
86
- 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
следующими: |
|
1\ ~ 0,2 Lr; h ~ 0,5Zr; /3 = 0,3 Lr. |
(4.50) |
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):
Ы = Ri (sin с ^ р - sin <Хкр) = Л ,( 1 - sin d^), |
( 4 |
.5 1 ) |
|
ax = R[(cos dup- |
cos drop) = Ri cos Окр, |
4 |
.5 2 ) |
/ = 0 ,0 1 7 4 5 ^ (d r o p - а к р ) , |
( 4 .5 3 ) |
||
1 |
о 0 NO II |
|
|
При известном значении h\ и R\ предварительно определяется по формуле:
а,* = arcsin (1 - hi/Ri), |
(4.54) |
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
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.8 |
|
|
Параметры искривления ствола горизонтальной скважины на интервале бурения от кровли |
|||||||
|
до середины продуктивного пласта. Интервал увеличения зенитного угла от акр до аг= 90° |
|||||||
№ |
Толщина |
Расстояние от |
Радиус |
Интенсивность |
Зенитный угол |
Отклонение |
Длина ствола |
|
п/п |
пласта hw |
кровли продуктив |
искривления |
набора кривизны |
скважины на глу |
ствола от вер |
скважины в ин |
|
|
м |
ного пласта до се |
Я„м |
град./10 м |
бине кровли про |
тикали на ин |
тервале м |
|
|
|
редины пласта hit м |
|
|
дуктивного пла |
тервале л„ м |
|
|
|
|
|
|
|
ста акр, градус |
|
|
|
|
|
|
1146,0 |
0,5 |
84,7 |
106,6 |
106,8 |
|
|
|
5,0 |
573,0 |
1,0 |
82,5 |
74,8 |
75,0 |
|
|
|
382,0 |
1,5 |
80,7 |
61,7 |
62,0 |
||
|
|
|
||||||
|
|
|
286,5 |
2,0 |
79,4 |
52,7 |
53,0 |
|
|
|
|
1146,0 |
0,5 |
83,4 |
131,3 |
131,6 |
|
2 |
1С |
7,5 |
573,0 |
1,0 |
80,7 |
92,6 |
93,0 |
|
1J |
382,0 |
1,5 |
78,7 |
74,8 |
75,3 |
|||
|
|
|
||||||
|
|
|
286,5 |
2,0 |
76,8 |
65,4 |
66,0 |
|
|
|
|
1146,0 |
0,5 |
82,4 |
151,2 |
151,6 |
|
3 |
20 |
10,0 |
573,0 |
1,0 |
79,4 |
105,4 |
106,0 |
|
382,0 |
1,5 |
76,8 |
87,2 |
88,0 |
||||
|
|
|
||||||
|
|
|
286,5 |
2,0 |
74,8 |
75,1 |
76,0 |
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:
Иъ = T?2(sin Пщах - sin аГОр), |
(4.55) |
Ощах = 90° + Р; Из = R2(COS р -1 ); |
(4.56) |
Из приобретает отрицательное значение, так как cos Р < 1,0 и глу бина скважины по вертикали в точке D меньше, чем в точке В.
аъ= Ri (cos ctrop - cos (w ), |
(4.57) |
Оз = J?2 Sin pj I3 = 0,01745 R2 (&max- |
drop), |
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:
P = arccos^l + -j^-j, |
(4.58) |
Ri------ |
(4.59) |
COSp -1 |
|
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
А4 = 0,5 Ит - 82, |
(4.60) |
где §2 —расстояние от подошвы пласта до нижней границы коридо ра, в пределах которого прокладывается ствол скважины в пласте.
Величина $2 задается.
ИАR3(sin dropsin dm) = Л3(1 - sin cu), |
(4.61) |
90