Тема 5:Бурение наклонно- направленных

и горизонтальных скважин.

Практическое занятие № 10. Выбор и расчет профилей наклонно-

направленных и горизонтальных скважин.

Цель рабоы:Изучение , проектирование и расчет профилей

наклонно-направленных скважин.

Исходный материал: ГТН, исходные данные задания.

Ход выполнения работы:

1.Краткое объяснение преподавателем существующих профилей скважин.

2. Самостоятельное чтение теоретического материала 10.

3. Построение и расчет профиля согласно исходных донных, ГТН.

Теоретический материал 10:

ВЫБОР ПРОФИЛЯ СКВАЖИНЫ

Профиль ствола скважины определяется для наклонно направленных скважин

Профиль направленной скважины должен обеспечить:

-высокое качество скважины как объекта последующей эксплуатации;

-бурение и крепление скважины с применением существующих тех­нологий и технических средств;

-минимальные затраты на строительство скважины;

-возможность применения методов одновременной эксплуатации нескольких горизонтов при разработке многопластовых месторожде­ний нефти; безаварийное бурение и крепление;

-минимальные нагрузки на буровое оборудование при спуско-подъемных операциях;

-надежную работу внутрискважинного эксплуатационного оборудо­вания;

свободное прохождение по стволу скважины приборов и устройств.

При кустовом бурении профиль направленной скважины должен обеспечить заданную сетку разбуривания нефтегазового месторожде­ния и экономически рациональное число скважин в кусте при соблю­дении требований к надежности эксплуатации скважин.

Проектирование профиля скважины заключается в выборе типа и вида профиля, а также в определении необходимого для расчета гео­метрии профиля комплекса параметров, включающего:

-проектные значения глубины и отклонения ствола скважины от вертикали;

-длину вертикального участка;

-значения предельных радиусов кривизны и углов наклона ствола скважины в интервале установки и работы внутрискважинного эксплуа­тационного оборудования, а также на проектной глубине.

Проектирование профиля скважины и проектирование других тех­нологических мероприятий, обеспечивающих его реализацию, следует рассматривать в комплексе.

Другими словами, выбор того или иного профиля скважины обу­словливает в значительной степени выбор способа бурения, типа долота, гидравлической программы бурения, параметров режима бурения, и наоборот.

На выбор типа профиля скважины оказывает влияние оснащен­ность буровых предприятий специальными устройствами для наклон­но направленного бурения и технологической оснастки низа буриль­ной колонны, а также средствами контроля за параметрами ствола скважины и проводкой интервалов ориентированного бурения.

Проектный профиль ствола скважины может включать следующие участки (сверху вниз):

-вертикальный;

-начального искривления ствола скважины;

-тангенциальный;

-малоинтенсивного увеличения и уменьшения зенитного угла ствола скважины.

Для определения проекций каждого участка профиля на верти­кальную и горизонтальную оси необходимо знать радиус кривизны участка профиля, значения зенитных углов по его концам, длину и угол наклона тангенциального участка, если он имеется.

Профили наклонно направленных скважин приведены на рис. 3.1, а формулы для определения проекций участков профиля – в табл. 10.1.

Расчет параметров проектного профиля наклонно направленной скважины осуществляется с помощью программы "Проектный про­филь", разработанной во ВНИИБТ.

Длина вертикальной скважины совпадает с глубиной, измеряемой по вертикали от ее устья. В наклонном бурении были введены понятия глубина скважины по вертикали и глубина скважины по стволу.

В целях исключения неоднозначного толкования термина глубина скважины будем измерять ее только по вертикали.

Программой "Проектный профиль" предусмотрен расчет парамет­ров двенадцати видов профиля.

Для выполнения расчетов по программе необходимы следующие параметры профиля наклонно направленной скважины:

проектная глубина скважины, т.е. глубина расположения кровли или заданной точки продуктивного пласта, в которую нужно вывести ствол скважины;

конечная глубина скважины;

смещение ствола скважины на проектной глубине;

длина вертикального участка;

радиус кривизны участка начального искривления скважины отклонителем;

интервал установки внутрискважинного оборудования для добычи нефти и максимальное значение зенитного угла в этом интервале;

максимальную величину зенитного угла на проектной глубине.

Необходимо также знать технологические возможности исполь­зуемых искривляющих КНБК.

Указанных данных достаточно для определения кривизны и зенит­ных углов по концам каждого участка профиля.

В результате расчета может быть получена такая кривизна участков профиля скважины, которая не может быть реализована имеющимися в распоряжении бурового предприятия КНБК.

Кроме того, полученные параметры скважины могут не удовлетво­рять поставленным условиям по зенитному углу в интервале установ­ки насосного оборудования и на проектной глубине. В

этом случае необходимо повторить расчет с новыми исходными данными.

В целях исключения повторных расчетов предусмотрена прогонка по зенитному углу в конце участка начального искривления в некото­ром заданном интервале. При этом с заданным шагом будут рассчита­ны все варианты проектного профиля скважины для установленного диапазона изменения зенитного угла в конце участка начального ис­кривления.

Рис. 3.1. Профили наклонно направленных скважин:

Н – глубина скважины; Н_в – протяженность вертикального участка; А –

отклонение ствола скважины; (Н_в + l + L) – протяженность ствола скважины

Т а б л и ц а 10.1

Формулы для определения проекций участков профиля

Участок профиля	Горизонтальная проекция	Вертикальная проекция	Длина участка
Вертикальный Начального искривления Малоинтенсивного увеличе­ния зенитного угла Малоинтенсивного уменьше­ния зенитного угла Тангенциальный: известна длина участка L известна его вертикальная проекция Hт	0 R(1–cosα) R(cosα1– cosα2) R(cosα2– cosα1) LsinαL HтtgαL	Hв Rsinα R(sin α2– sinα1) R(sin α1– sinα2) LcosαL Hт	Hв αR/57,3 (α2–α1)R/ 57,3 (α1–α2)R/ 57,3 L Нт/cosαL

Примечание. R – радиус кривизны; α₁, α₂ – зенитные углы в начале и в конце ис­кривленного участка профиля соответственно; α_L – зенитный угол тангенциального участка

На практике ΐ- интенсивность искривления ствола скважины для наклонно направеных скважин ограничена жесткостью обсадных колонн спускаемых в скважину ΐ≤ 2⁰ / 10м.

R= 573/ ΐ/10м.

Графический метод проектирования профиля наклонно направленной скважины.

На миллиметровой бумаге в масштабе 1: 50 откладываются проектные данные Н- глубина скважины по вертикале. А- проектное смещение.

R-радиус круга допуска.

Глубина спуска направления и кондуктора.

Зенитный угол в интервале бурения под кондуктор ограничивается величиной не более 25⁰

В зависимости от смещения профили скважины могут быть 3х, 4х, 5-ти,и 6-ти интервальными

На Рис-3 представлен 6-ти интервальный профиль скважины.

Рис-3

1.Вертикальный участок .

Он равен глубине спуска направления + 10м.

Вертикальный участок зависит от величины смещения, чем меньше смещение тем больше длина вертикального участка. Бурение под кондуктор состоит из двух участков : начального

искривления ΐ=1,4/10м, и малоинтенсивного увеличения зенитного угла ΐ= 0,4 /10м,

2.Начальное искривление

ΐ= 1,4/10м В масштабе 1:50 R=8,1см проводится дуга Длина дуги l=80м. угол α= длина участка бурения на отклонителем на интенсивность. Смешение а_{2 =} 8м.

<α =h*ΐ =80*1.4=11.2⁰ L=130м

3. Малоинтенсивное увеличение зенитного угла.

ΐ=0,4/10м Ŗ= =1432,5м Ŗ=28,65см.

L=229м. <α =0,4* 229=9,2⁰ Смешение а₃ =62м.

Длина участка и зенитный угол в конце участка определяется с помощью линейки и транспортира.

4.Увеличение зенитного угла.

ΐ= 1,4/10м R =28,65м.

L= 86м. <α =1,4* 86 =12⁰ Смешение а =38м.

5.Тангенсальный или участок стабилизации зенитного угла.

L=978м. <α =32⁰ Смешение а =524м.

6.Малоинтенсивное уменьшение зенитного угла.

ΐ= -0,4/10м Ŗ= =1432,5м Ŗ=28,65см

L =585м. <α =19⁰ Смешение а =186м.

Смешение А=8+62+38+524+186=818м

Глубина по вертикали Hв=50+80+220+77+826+445=1698м.

Длина по стволу L=50+80+129+86+978+585=1908м.

Зенитный угол на забое скважины <α =13⁰

По мимо графического метода проектирования профиля скважины

в АО «Татнефть» разработана программа проектирования и расчета профиля скважины. На Рис-7 графическое изображение проектного профиля. Расчетная часть профиля – на рис -6 «Проектный профиль».

Расчет параметров проектного профиля наклонно направленной скважины осуществляется с помощью «Формулы для определения проекций участков

профиля . Таблица -10.1.

Исходные данные - ГТН

Смещение - А= 818м.

Глубина по вертикали- Н=1698м

Альтитуда Аlt =228м.

Радиус круга R=50м.

Направление-40м, кондуктор-300м.