9 Буріння свердловин в заданому напрямку

9.1 Основні поняття про викривлення свердловин

Свердловини бурять вертикальні і похиловикривлені. У першому випадку вживають заходи, спрямовані на попередження викривлення, а в другому бурять свердловину з похилим або похиловикривленим положенням її осі.

Положення осі свердловини в будь-якій точці прийнято характеризувати трьома величинами (рисунок 9.1):

а) зенітним кутом , тобто кутом між вертикаллю і дотичною до осі в даній точці;

б) азимутальним кутом , тобто кутом між напрямком на північ і проекцією до осі в даній точці на горизонтальну площину (взятий за годинниковою стрілкою);

в) зміщенням (альтитудою), тобто найкоротшою відаллю між проекцією даної точки на горизонтальну площину і устям.

1 - горизонтальна площина;

2 - вертикальна площина, в якій лежить ділянка ОА осі свердловини;

3 - дотична в точці О до ділянки ОА осі свердловини;

4 - вертикаль;

SN - напрям на північ

Рисунок 9.1 – Елементи, які характе-ризують положення осі свердловини в просторі

Свердловини, в яких з глибиною змінюється тільки зенітний кут, називають плоско викривленими, а в яких змінюються зенітний і азимутальний кути, називають просторововикривленими.

Свердловини, в яких зенітний кут не перевищує (2-3) , умовно називають вертикальними, а більше 3  - викривленими.

Проекція осі свердловини на вертикальну площину називається профілем свердловини, а на горизонтальну - інклінограмою.

9.2 Причини самовільного викривлення свердловин та їх наслідки

Розрізняють декілька типів причин, які сприяють самовільному викривленню свердловин.

1 Причини геологічного характеру:

a) анізотропія, шаруватість, сланцюватість, тріщинуватість гірських порід;

б) часте чергування порід з різними механічними властивостями, особливо при їх похилому заляганні;

в) наявність у розбурюваних пластах тектонічних порушень, каверн, порожнин;

г) тверді включення в м’які незцементовані породи.

2 Причини технічного характеру:

а) наявність у нижній частині бурильної колони (при бурінні з допомогою вибійних двигунів) зігнутих труб або перекошених різьбових з’єднань;

б) непрямолінійність ведучої труби та наявність перекосів у з’єднанні ведучої труби;

в) неспіввісність талевої системи і стола ротора;

г) неспіввісність стола ротора і направлення.

Слід відмітити, що дія останніх двох причин проявляється на порівняно невеликій глибині: від декількох метрів до декількох десятків метрів, і дуже рідко - до сотень метрів.

3 Причини технологічного характеру:

а) втрата стійкості нижньої частини бурильної колони;

б) неправильне співвідношення діаметрів ОБТ і свердловини;

в) неправильний вибір кількості, місця встановлення і конструкції пристосувань, які центрують нижню частину бурильної колони в свердловині;

г) застосування режиму буріння, параметри якого не відповідають конструкції нижньої частини бурильної колони і геологічним умовам залягання гірських порід.

У результаті викривлення вертикальних свердловин з’являються ускладнення, які негативно впливають на процес подальшого буріння свердловини, її експлуатацію і розробку родовища.

Негативні наслідки мимовільного викривлення свердловини:

- порушується проектна сітка розміщення вибоїв свердловин, що зможе призвести до зниження їх сумарного дебіту, коефіцієнту нафтовіддачі пластів, необхідності буріння додаткових свердловин;

- інтенсивніше зношуються бурильні труби, бурильні замки, з’єднувальні муфти, що веде до збільшення імовірності аварій бурильної колони;

- збільшуються довжина ствола свердловини, витрати на її спорудження, сила тертя між трубами і стінками свердловини;

- ускладнюється виконання спуско-підіймальних операцій;

- зростають затрати потужності на буріння;

- імовірніші жолобоутворення і обвалювання порід внаслідок інтенсивного тертя бурильної колони об стінку викривленого ствола свердловини;

- стираються обсадні труби проміжної колони (кондуктора);

- затруднюється спуск обсадних колон у свердловину, що може призвести до недопуску їх до проектної глибини;

- збільшується небезпека зім’яття труб обсадних колон у місцях різких викривлень ствола свердловини;

- ускладнюється цементування обсадних колон;

- збільшується обсяг інклінометричних робіт у свердловині та ускладнюється їх проведення.

Негативні наслідки викривлення свердловини продовжують проявлятися і після здачі її в експлуатацію, коли протягом усього часу роботи свердловини відбуваються виходи з ладу глибиннонасосного обладнання, насосних штанг, протирання експлуатаційних колони тощо.