Раздел 6. Методы и технические средства ориентации отклонителей

6.1. Определение углов установки отклонителей

Оперативное управление процессом направленного бурения предусматривает обязательный анализ фактического положения трассы и при необходимости ее корректировки – расчет углов установки искусственного отклонителя для проведения скважины в проектном направлении.

В зависимости от проектной задачи отклонитель может устанавливаться (рис. 23):

1) строго на увеличение зенитного угла скважины (выполаживание), в этом случае апсидальная плоскость и плоскость отклоняющего действия отклонителя совпадают (угол установки φ=0);

2) строго на уменьшение зенитного угла скважины (выкручивание), в этом случае апсидальная плоскость и плоскость отклоняющего действия также совпадают (φ=180°);

3) на одновременное изменение зенитного и азимутального углов скважины, в этом случае плоскость отклоняющего действия отклонителя не совпадает с апсидальной плоскостью скважины (0<φ<180°).

Рис. 23. Принципиальные схемы установки отклонителей относительно апсидальной плоскости (по С.С. Сулакшину)

Для определения углов установки, приращений зенитного угла и азимута, полного угла существует несколько аналитических выражений и графоаналитических методов, которые обеспечивают удовлетворительную точность расчета этих углов [6, 8, 12].

Графоаналитический метод позволяет определить все исходные параметры искривления скважины отклонителем непрерывного действия, в том числе в случаях, когда проведение направленных и многоствольных скважин в заданные пункты разведочной сети должно быть осуществлено в результате многократных последовательных его постановок. Для этого определяется полный угол на интервале искусственного искривления скважины, т.е. σ_п. Для расчета на прямой ВА от точки В откладывается в принятом масштабе (например, 1 см=1°) начальный зенитный угол θ₀ (отрезок ВО, рис. 24, а). Затем из точки В откладывается проектное приращение азимута (α_п–α₀)=Δα_п=Δα₁+Δα₂+Δα₃ и проводится прямая, на которой в том же масштабе откладывается проектный зенитный угол θ_п=ВС. Линия ОС отображает полный или общий угол искусственного искривления скважины, который должен быть получен для проведения ствола строго по проектной трассе Δσ_п, где Δσ₁+Δσ₂+Δσ₃=Δσ_п.

Для определения количества циклов искривления отклонителем полный набор кривизны делится на средний полный угол цикла отклонителя за одну постановку (Δσ₁), т.е. n=σ_п/Δσ₁. При выполаживании скважин их азимутальные искривления следует производить при меньших зенитных углах, поэтому в первых циклах приращения Δσ_i, следует принимать большими. Приращения зенитных углов при каждом цикле показаны на прямой ВА (отрезки ОА’, А’А’’,А’’А).

У глы установки снарядов, обеспечивающие проектный полный набор кривизны в каждом цикле по расчетным зенитным и азимутальным углам, равны φ₁, φ₂, φ₃. Для единичных постановок отклонителей непрерывного действия может быть использована следующая методика (рис. 24, б). На графике к линии NS под углом Δα₁, равном фактическому азимуту скважины, проводят линию ОА, длина которой соответствует фактическому зенитному углу θ₁. Под углом Δα₂, равным проектному азимуту искусственного искривления

Рис. 24. Схемы графоаналитических методов определения параметров искусственного искривления скважины

скважины, проводится линия ОВ в том же масштабе, соответствующий проектному зенитному углу θ₂. В этом случае отрезок АВ будет равен полному углу искусственного искривления σ, необходимому для изменения зенитного угла на Δθ=θ₂–θ₁ и азимута на Δα=α₂–α₁. Угол установки отклонителя φ определяется как угол между лучом ОА и линией АВ (знак плюс справа от линии ОА, знак минус слева от линии ОА при уменьшении азимута).