Бурению горизонтальных скважин

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

скважины должно быть сдвинуто от точки входа в пласт (ТЕР) по крайней мере на

455 фут (по вертикальной проекции).

Рис. 2.5 Зависимость интенсивности набора зенитного угла от горизонтального отклонения для горизонтальных скважин с одним криволинейным участком (м).

Рис. 2.6 Зависимость интенсивности набора зенитного угла от горизонтального отклонения для горизонтальных скважин с одним криволинейным участком искривления (м).

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рис. 2.7 Зависимость интенсивности набора зенитного угла от горизонтального отклонения для горизонтальных скважин с одним криволинейным участком искривления (фут).

Рис. 2.8 Зависимость интенсивности набора зенитного угла от горизонтального отклонения для горизонтальных скважин с одним криволинейным участком искривления (фут).

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Необходимая информация для проектирования

Выбор профиля скважины влияет на каждую фазу проектирования, бурения,

заканчивания и капитального ремонта горизонтальной скважины. Как отмечалось выше, еще до начала проектирования профиля скважины требуется определенная информация. Необходимая информация включает и определение назначения скважины. Это будет определять желаемое положение горизонтального участка.

Далее целесообразно выяснить условия залежи. Они определят необходимость в разработке программы изучения горных пород. Программа изучения горных пород может иметь важное значение при выборе проектного профиля скважины. Вообще, профили скважин с малым радиусом искривления имеют самое малое количество вариантов, тогда как профили скважин с большим радиусом искривления могут быть очень разнообразными. Главным ограничением является проходимость относительно длинных каротажных приборов через криволинейные участки с малыми радиусами (с высокой интенсивностью, резкого перегиба). Соответственно, если для определения конечных экономических показателей по скважине требуется применение полного комплекта каротажных приборов, то вариант с использованием профиля с малым радиусом искривления неприемлем. Вообще, в скважину с большим радиусом искривления может быть спущен любой прибор для геофизических исследований, применяемый в обычной направленной скважине. Ограничением является не радиус изгиба измерительного прибора, а скорее проходимость приборов до забоя при большом зенитном угле.

В-третьих, должна быть определена необходимая схема заканчивания скважины и приняты следующие решения:

О заканчивании скважины открытым или обсаженным стволом.

О глубине расположения оборудования для заканчивания скважины

(пакеры, насосы и т.д.)

О требованиях к диаметру скважины.

Требования к заканчиванию скважины могут быть очень важными при выборе проектного профиля скважины. Выбор заканчивания скважины с малым

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

радиусом искривления более ограничен, чем для скважин со средним или большим радиусами искривления. К настоящему времени к удачным схемам заканчивания скважин с малым радиусом искривления относятся открытый ствол,

хвостовик с щелевидными отверстиями и заранее приготовленные гравийные фильтры. Если в скважину должно спускаться глубинное оборудование, например погружной насос, то для размещения его в прямом стволе следует запроектировать участок стабилизации зенитного угла. Необходимо проанализировать и учесть все - оборудование для заканчивания и капитального ремонта скважины, которое будет спускаться в любое время в течение всего срока ее эксплуатации. Такой анализ позволит определить возможность возникновения осложнений из-за изгибающих нагрузок на участке набора зенитного угла.

Например, будет определена способность установки для капитального ремонта протащить пакер через участок с резким перегибом

В-четвертых, следует уточнить ограничения, накладываемые вскрываемым объектом. При этом будет определено:

Положение, размеры и форма продуктивного объекта

Присутствие (или отсутствие) геологических реперов

Необходимость бурения пилотной скважины

И наконец, в проекте скважины следует предусмотреть диаметры ствола скважины, обсадных колонн и глубин их спуска.

Проектирование профиля скважины можно начинать, после получения исходной информации для проектирования. Ниже приведен перечень основных этапов проектирования профиля скважины в порядке их обычной очередности.

Однако процесс проектирования осуществляется методом последовательного приближения и приведенные этапы должны рассматриваться только как указания рекомендательного характера.

Этапы проектирования профиля скважин

Точка отклонения скважины от вертикали (КОР).

Совместимость положения точки с горными породами.

Интенсивность набора зенитного угла.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Конструкция скважины.

Износ обсадных колонн и разрушение стенок ствола.

Участок стабилизации зенитного угла (если есть).

Горизонтальное отклонение скважины от вертикали.

Наличие неопределенности глубины залегания продуктивного пласта и геологических реперов.

Наличие неопределенности характеристики траектории скважины.

Требования к заканчиванию скважины.

Неопределенность глубины залегания продуктивного пласта и геологических реперов

Пилотные (проходимые предварительно) стволы.

Неопределенности в положении водонефтяного и газонефтяного контактов по глубине.

В следующих разделах детально обсуждается каждый из этих этапов проектирования профиля скважины.

Точка отклонения скважины от вертикали

Обычно скважина должна быть отклонена на максимально возможной глубине с учетом следующих условий.

1. Интенсивность набора зенитного угла (или радиус искривления криволинейного участка) должна соответствовать горным породам и ограничениям, которые накладываются скважинным оборудованием (например,

оборудование для заканчивания, аппаратура по программе оценки горных пород,

бурильная колонна и обсадная колонна).

2. Следует выбирать участок набора зенитного угла и участки стабилизации зенитного угла (если они есть) так, чтобы:

-обеспечить достаточное горизонтальное отклонение для достижения заданной точки входа в пласт;

-предусмотреть изменения глубины скважины по вертикали (TVD) в связи с неопределенностями в геологических условиях. Иметь допуск на отклонение фактических характеристик траектории от ожидаемых:

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

-предусмотреть прямолинейный ствол на глубине установки башмаков обсадных колонн (см. ниже) и оборудования для заканчивания (например,

погружных насосов).

3. Взять по возможности все полезное от стратиграфических реперов (разрез горных пород, контакты флюидов, каротажные кривые и т. д.), чтобы сделать:

-поправки в процессе бурения;

-последнего участка набора зенитного угла.

4. Принимать меры против встреч с другими скважинами (например,

пробуренных с той же платформы).

5. В случае забурки вторых стволов может потребоваться провести заново инклинометрические замеры, прежде чем окончательно выбрать точку отклонения ствола с учетом повышенной точности современных приборов.

Следует провести соответствующие проверочные расчеты, чтобы гарантировать допустимые пределы механических нагрузок на бурильную колонну при кручении, натяжении, продольном изгибе, износе обсадной колонны и т.д. Следует также убедиться, что буровая установка имеет достаточную грузоподъемность для бурения и (при необходимости) заканчивания скважины.

По возможности следует избегать любых больших (более 90 град.)

изменений азимута, и скважину следует проектировать в одной вертикальной плоскости. Большие изменения азимута нежелательны, так как они вызывают увеличение:

-затрат времени на управление траекторией;

-суммарной интенсивности искривления при интенсивности набора зенитного угла, заданной в вертикальной плоскости, в которой находятся точка отклонения скважины от вертикали и точка входа в пласт.

В некоторых случаях, однако, приоритет будут иметь другие соображения,

например, предупреждение пересечения с другой скважиной или желательность изменения азимута в горизонтальном участке скважины

Интенсивность набора зенитного угла

В качестве первого шага определения интенсивности(ей) набора зенитного угла необходимо установить ее верхний и нижний пределы. Как обсуждалось

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

выше, верхняя граница (т.е. максимально возможная интенсивность набора зенитного угла) может быть определена следующими факторами:

-требованиями исследований горных пород;

-требованиями заканчивания скважины;

-соседними 'скважинами, буровым подрядчиком, опытом использования забойных двигателей/оборудования;

-механическими нагрузками, действующими на бурильную колонну

(скручивание/натяжение, силы сопротивления, усталость металла) или обсадную колонну (скручивание/натяжение, силы сопротивления, износ, уменьшение прочности на растяжение в связи с изгибом в участках с резкими перегибами);

-пределами грузоподъемности буровой установки.

Нижняя граница (т.е. минимально допустимая интенсивность набора зенитного угла) будет определяться большей из следующих величин:

Интенсивность набора зенитного угла будет определяться дугой на участке от точки отклонения скважины от вертикали (КОР) до точки входа в пласт

(BURmin)

Самая низкая интенсивность набора зенитного угла, которая может быть

(или можно ожидать, что будет) доступна (ВURАСН) в горных породах,

находящихся на выбранном участке набора зенитного угла скважины при проектируемом оборудовании для направленного бурения и обслуживающем его персонале и системе бурового раствора.

Пример 3.

Дано: Точка входа в пласт.

Ожидаемая минимально достижимая интенсивность набора зенитного угла

(BURACH)

Найти: глубину точки отклонения скважины от вертикали и положение устья скважины.

Случай 1:

Дано: TVDTEP = 5000 фут.

BURасн 2 / 100фут

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

самые низкие крутящие моменты и силы сопротивления имеют место, когда участки набора зенитного угла при малой глубине расположения точки отклонения скважины от вертикали (КОР) имеют минимально возможную интенсивность набора зенитного угла. Участки набора зенитного угла на большой глубине обычно должны иметь по крайней мере интенсивность 3° /30 метров (100

футов), чтобы уменьшить длину этого участка.

Интенсивности набора зенитного угла в составных профилях

Бурение по дуге окружности производится обычно не на всем протяжении от вертикали до горизонтали. Бурение по дуге окружности, как правило,

осуществляется только в тех случаях, когда глубина точки входа в пласт (TVD) и

характеристика траектории ствола хорошо известны (например, в Остин Чок).

Вместо профиля с дугами окружности часто проектируют "составной" профиль.

При этом используется более одного проектного участка набора зенитного угла и один или больше участков стабилизации зенитного угла.

Рис. 2.9 "Составной" профиль

Для скважин, спроектированных с одним участком стабилизации зенитного угла, составной профиль может иметь одну и ту же интенсивность набора зенитного угла в верхнем и нижнем участках набора зенитного угла. В некоторых случаях для верхнего и нижнего участков набора зенитного угла закладывают различные значения интенсивности. Например, в верхнем участке могут