Техника технология и технические средства применяемые при реконстру

• Угол зенитного искривления (а|_2) БС на интервале между точками ее оси 7 и 2 (ai_2 = ai + a2).

• Угол азимутального искривления (ф]_2) БС на интерва­ ле между точками ее оси 7 и 2 (cpi_2 = cpi + (р2).•

Рис. 12. Геометрическое изображение интервала ствола скважины и его параметров а, р, <р, у

•Угол (YI_2) пространственного искривления, равный углу поворота касательной к оси БС на интервале измерения.

•Интенсивность (7) искривления БС, равная прираще­ нию угла пространственного искривления за интервал.

•Радиус (7?) кривизны БС на интервале измерения.

•Длина (L]_2) интервала оси БС между точками 7 и 2.

•Угол (р) ориентации искривления - это угол между апсидальной (вертикальной) плоскостью и плоскостью искрив­ ления участка оси БС между точками измерения.

•Апсидальной плоскостью является вертикальная плос­ кость, проходящая через касательную к оси БС в точке изме­ рения.

•Угол ориентации искривления интервала БС отсчиты­ вается в нормальной плоскости (перпендикулярной к каса­ тельной плоскости) по направлению движения часовой

61

стрелки от верхней до главной нормали. Этот угол характе­ ризует ориентацию плоскости, в которой расположен участок БС между точками измерений.

На участке направленного бурения с двигателемотклонителем угол ориентации равен фактическому углу ус­ тановки отклонителя.

Система координат

В качестве основной системы координат, в которой зада­ ется проектное положение забоя БС и рассчитываются коорди­ наты его фактического профиля, принята система координат, связанная с направлением магнитного меридиана и направле­ нием силы земного тяготения. Это прямоугольная система ко­ ординат OXYZ, где ось OY является касательной к магнитному меридиану в направлении магнитного севера, ось О Х направ­ лена в сторону магнитного востока, а ось OZ - вниз.

До начала буровых работ маркшейдерской службой оп­ ределяются геофизические (истинные) координаты устья скважины (Хь Y]).

Контроль проводки ствола скважины осуществляют в относительной системе координат с началом отсчета:

-стол ротора буровой установки - при строительстве скважин на суше;

- может использоваться относительная система коорди­ нат с началом отсчета в точке забуривания БС.

Для расчета истинной координаты Z должны быть за­ даны:

Zcp - альтитуда стола ротора;

- альтитуда пола буровой установки.

После окончания бурения длина БС измеряется от устья скважины, поэтому должна быть определена Z, - альтитуда устья скважины.

В зависимости от используемой системы координат и решаемых задач ось OY может быть направлена на истин­

62

ный географический север, магнитный север, условный се­ вер, который совпадает с направлением координатной сетки в точке бурения.

При переходе истинных географических координат к условным географическим координатам учитывается угол конвергенции (±tpKOn)» а к магнитным - магнитное склонение (±Фскл)- Знак (+) принимается для восточной конвергенции и магнитного склонения, а знак (-) - для западной конвер­ генции и магнитного склонения.

Магнитное склонение - угол между магнитным и гео­ графическим меридианами в данной точке земной поверхно­ сти.

Если северный конец магнитной стрелки отклоняется к востоку от географического меридиана, то магнитное скло­ нение (фскл) считается положительным, если к западу - отри­ цательным.

Примеры:

1.Восточное (положительное) склонение (рис. 13, а):

-географический азимут фг = 75°;

-восточное (положительное) склонение фСКл = 5°;

-магнитный азимут фм =фг-фскл =75° - 5° = 70°.

Рис. 13. Схема определения направления бурения БС

2.Западное (отрицательное) склонение (рис. 13, б):

-географический азимут (фг) равен 75°;

63

-западное (отрицательное) склонение (<рг) равно 5°;

-магнитный азимут срм =фг-фскл = 75° + 5° = 80°.

Если необходимо провести расчеты координат БС отно­ сительно любого заданного азимута, то используемая коор­ динатная система поворачивается на этот угол относительно направления на север. Если заданный азимут равен проект­ ному азимуту, то ось OY координатной системы совпадает с проектным азимутом.

Расчет координат и прост ранст венных параметров

факт ического профиля бокового ствола

Метод расчета координат фактического профиля БС ос­ нован на минимуме кривизны [22]. В данном методе расчета координат точек измерения БС исследуемый интервал пред­ ставляется в виде пространственной дуги (окружность или спираль). При построении траектории БС пространственная кривая сглаживается с использованием относительного ко­ эффициента, величина которого зависит от кривизны интер­ вала между точками измерения БС. За счет указанного сгла­ живания сводится к минимуму общая кривизна дуги в преде­ лах исследуемого интервала.

Для каждой точки замера, начиная с первой, рассчиты­ ваются:

1. Прямолинейный интервал БС (а, = a_,_i и ф, = ф_,_|):

x, = х.,_1 + AL, • sin а, • sin ф„

y, - =y_,_i + ДL, • sin а, • cos ф„

z, = z~i- 1+ ALj • cos а,.

2. Искривленный интервал БС (а, ф a_,_i или ф, Фф_м )

sin а, • sin (ф( - ф,_,)

sin а, • cos а,_, • cos (ф, - фм ) - sin а,_, • cos а, ’

64

AY,=

=arcsin^(sina,-cosa,..,-cos(tp,-cp^^-sina,.,-cosa,)2+sin2a, sin2(ср,-- ф(_,)

Xi = Xj.i + /?,(sin a,_i • sin(p,_i • sinAy,+

+ ( cosa,_i • sin<pi_i • cosP/_i + coscp,_i • sinp,_i)(l - cosAy,));

yt = _y,_i + /?,-(sin a,_i • sin(p,_! • sinAy, +

+ (cosa,_i • cos<p,.i • cosP,_i + sintp,.! • sinp,_0(l- cosAy,));

где a, - зенитный угол в - i-й точке бокового ствола, град; <р,- азимут в - i-й точке бокового ствола, град;

Р, -угол ориентации искривления - это угол между апсидальной (вертикальной) плоскостью и плоскостью ис­ кривления оси ствола скважины, град;

AL i- длина i-го интервала, м;

/, -пространственная интенсивность искривления на i-м интервале, град/10 м;

у, - угол пространственного искривления, равный углу поворота касательной к оси бокового ствола скважины на рассматриваемом i-м интервале, град.

3. На глубине Z, рассчитывается отклонение факти ского профиля ствола от проектного профиля БС по формуле

где jc]np, у"р, д:,ф, уф - координаты проектного и фактиче­

ского профиля бокового ствола на глубине Z,.

Неопределенность положения бокового ствола

При проведении инклинометрии БС ошибки измерения различного происхождения приводят к неопределенности положения фактического положения БС в пространстве.

65

Точность определения пространственного положения оси БС зависит от ряда факторов, среди которых определяю­ щими являются тип используемого измерительного инстру­ мента и его положение в скважине с учетом изменения зе­ нитного угла и азимута.

Положение любой точки оси скважины определяется кру­ гом неопределенности, радиус которого находится по формуле

г

где .V, ■ - расчетные координаты точек оси скважины, м; А'й, у„, - координаты, вычисленные с учетом система­

тической положительной ошибки, м.

Горизонтальная проекция круга неопределенности пред­ ставляет эллипс неопределенности, одна из осей которого направлена по азимуту искривления ствола скважины в дан­

ной точке (рис. 14).

.Номер)

■<№№чипwttpni*«auwi))

Jtoc. И . Кфуг и т ш и е №зод(вд1'£!под№№1па

ЩЙШЙЙИШ1 ©ем«етивема ©ююяиииыВС

Таким образом, любая точка оси ствола скважины на плоскости находится внутри эллипса неопределенности.

Параметры неопределенности положения точек оси ствола скважины учитываются при расчете горизонтального расстояния между осями соседних скважин, определения по­ ложения ствола относительно круга допуска и корректирова­ ния траектории бурения.

При проектировании БС точка забуривания принимается в центре круга неопределенности скважины на проектной глубине забуривания.

Кроме того, учитывается ошибка в определении длины ствола скважины, которая составляет от ±1/500 до ±1/1000 длины бурильной колонны.

Д опуст им ы е проект ные отклонения бокового ствола

Радиус круга допуска

Допустимые проектные отклонения точки вскрытия пласта БС устанавливаются геологической и добывающей службами нефтяной компании.

Допустимое проектное отклонение устанавливается в виде круга радиусом (г), равным максимальному допусти­ мому отклонению БС от запланированной точки вскрытия или пересечения продуктивного пласта.

Круг допуска с указанием координат центра круга, за­ данного зенитного угла и азимута вскрытия продуктивного пласта наносится на горизонтальную и вертикальную проек­ ции проектного профиля БС (рис. 15).

Величина радиуса круга допуска должна превышать значения радиуса круга неопределенности в точке вскрытия пласта при бурении с телесистемой.

Для горизонтального БС допустимые вертикальные (Ль Лг) и горизонтальные (аь а2) отклонения устанавливаются по длине с заданием координат (х, у, z), а также значений зе-

67

нитного угла (авх) и проектного азимута фпр в начальной точ­ ке горизонтального ствола (рис. 16).

Рис. 15. Круг допуска точки вскрытия пласта боковым стволом

Pnt 16. Допустимые отклонения бокового горизонтального

ствола

на БС, м; г - проектный радиус круга допуска, м.

Для горизонтального БС при ограничении области до­ пустимых отклонений оси ствола цилиндрической поверхно­ сти текущий радиус (гт) круга допуска определяется из выра­ жения

R„ —г + кх(гП2 гп1),

где /-„1 - проектный радиус круга допуска в начале горизон­ тального интервала, м;

г„2 - проектный радиус круга допуска в конце горизон­ тального интервала, м.

9. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ПО БУРЕНИЮ БОКОВОГО СТВОЛА

9.1. Выбор наземного оборудования

Восстановление скважин путем бурения БС может осу­ ществляться в зависимости от конструкции и проектной глубины скважины с помощью мобильных буровых устано­ вок (далее - буровых установок) и подъемных агрегатов, оснащенных дополнительным оборудованием, позволяющим производить все технологические операции, связанные с бу­ рением и креплением скважины (далее - подъемных агре­ гатов).

69

Критериями выбора буровых установок и подъемных агрегатов являются:

-грузоподъемность;

-гидравлическая мощность насосной группы;

-система очистки буровых растворов.

Технические характеристики буровых установок и подъ­ емных агрегатов для ремонта скважин и бурения БС приве­ дены в прил. 1 (прил. П47-П52).

Буровые установки и подъемные агрегаты, применяемые для строительства БС, должны комплектоваться механиче­ ским ротором.

9.1.1. Выбор буровой установки (подъемного агрегата)

Долговечность и надежность буровой установки (подъ­ емного агрегата) являются важными эксплуатационными ха­ рактеристиками.

Расчетный коэффициент надежности пм обеспечивается при спуске обсадных колонн (первый вид нагрузки) и при ликвидации различного рода прихватов обсадных и буриль­ ных колонн (второй вид нагрузки), когда в спускоподъемном механизме действуют максимальные нагрузки с незначи­ тельным числом циклов нагружения, а поэтому в этих случа­ ях силовые элементы спуско-подъемного механизма рассчи­ тываются на статическую прочность.

При проведении спускоподъемных операций с буриль­ ными колоннами действующие в спускоподъемном механиз­ ме нагрузки значительно ниже нагрузок первых двух видов, но число их циклов весьма значительное, поэтому в данном случае силовые элементы механизма подлежат расчету на циклическую прочность.

Выбор буровой установки (подъемного агрегата) по глав­ ному параметру - допускаемой (максимальной) нагрузке на крюке Q - рекомендуется осуществлять следующим образом:

70