книги / Техника, технология и технические средства, применяемые при реконструкции скважин строительством боковых (дополнительных) стволов

пакеро, первый из которых расположен в БС, а второй и тре­ тий - в основном стволе соответственно выше и ниже точки разветвления. Эта система позволяет гидравлически полно­ стью изолировать БС от основного ствола. Особенностью данной системы крепления является обеспечение возможно­ сти ремонтных работ в любом из существующих БС при ис­ пользовании обычных технологических операций и техниче­ ских средств, а также наличие устройств контроля притока флюида из каждого БС при стандартных типоразмерах фон­ танной арматуры. При применении данной системы возмож­ но проводить операции по кислотной обработке продуктив­ ного пласта.

Система LRS (так называемая «система повторного вхо­ да в продуктивный пласт») является развитием системы NAML, в ней обеспечивается доступ через «окна» в обсад­ ных трубах к БС. Подобно системе NAML, указанная систе­ ма имеет верхний и нижний пакеры, обеспечивающие изоля­ цию основного ствола скважины БС, срабатывающие при повышенном давлении. Особенностью данной системы явля­ ется наличие специальных «окон» в колонне труб, позво­ ляющих производить ремонтные работы в отдельных БС с помощью колонны НКТ или кабельной системы. Вызов притока или нагнетания в БС также производится с исполь­ зованием колонны НКТ и специальных муфт. Изоляция ос­ новного ствола от отдельных ответвлений осуществляется срезанием колонны НКТ заглушек «окон» для повторного доступа.

Тип скважины - добывающая - с механизированной до­ бычей или без механизированной добычи, нагнетательная или многоцелевая.

Тип заканчивания - описание заканчивания над экс­ плуатационным пакером, который определяет тип необходи­ мого оборудования для стыка.

31

7. ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА

Технические требования к вскрытию продуктивного пласта БС (форма, протяженность и положение в продуктив­ ном пласте, интервалы перфорации или установки фильтров) определяются следующими условиями:

-нефтеносной толщей продуктивного пласта;

-глубиной водонефтяного контакта (ВНК);

-глубиной газонефтяного контакта (ГНК);

-характером коллектора (монолитный, слоистый);

-проницаемостью коллектора;

-наличием непроницаемых прослоек в нефтенасыщен­ ной части продуктивного пласта;

-наличием контакта нефтенасыщенной части продук­ тивного пласта с газом и водой.

В табл. 1 представлены виды продуктивного пласта и способы его вскрытия.

1 Однородный пласт большой мощности без подстилающей воды и газовой шапки с низкой вертикальной проницаемостью

2 Однородный пласт большой мощности без подстилающей воды и газовой шапки с высо­ кой вертикальной проницаемо­

стью 3 Однородный пласт большой тттш^шшщтт,

мощности с подстилающей во­ дой

32

7Многопластовая залежь с под­ стилающей водой и газовой шапкой

8Многопластовая залежь

9Карбонатный коллектор с гори­ ~s®s зонтальной трещиноватостью

10 Карбонатный коллектор с вер­

тикальной трещиноватостью vtTrvvv'1

Примечание: Нн - мощность нефтесодержащей (продуктив­ ной) части паста.

33

Промытые и сильно обводненные пласты целесообразно вскрывать наклонным БС.

В процессе бурения БС на основании информации телесистемы, включающей датчики У-излучения и электрическо­ го сопротивления горной породы, уточняются глубины рас­ положения кровли пласта, ГНК, ВНК, а также расположение в продуктивном пласте литологических экранов и перемы­ чек. Полученные при этом данные могут быть использованы при горизонтальном вскрытии продуктивного пласта.

8. ВЫБОР ПРОЕКТНОГО ПРОФИЛЯ БОКОВОГО СТВОЛА

Проектный профиль БС должен обеспечить:

-возможность заканчивания БС по различным схемам;

-проведение навигационных измерений в процессе бу­ рения с помощью телесистемы;

- пересечение неустойчивых отложений под углом не более 40°;

-геофизические исследования горных пород;

-заданные отклонения от вертикали при минимальной длине БС;

-минимальный интервал направленного бурения дви­ гателем-отклонителем;

-свободное прохождение КНБК и буровых навигаци­ онных систем через интервал забуривания;

-вскрытие продуктивного пласта с заданными значе­ ниями зенитного угла и азимута;

-предупреждение пересечения БС с соседними сква­ жинами.

Выбор интервала забуривания БС производится на осно­ ве анализа геологических, технических и технологических данных, полученных в процессе бурения старого ствола скважины. В случае необходимости осуществляются допол­

34

нительные инклинометрические измерения и геофизические исследования.

Интервал забуривания БС располагают в пластах, сло­ женных монолитными устойчивыми горными породами большой мощности. В перемежающихся по твердости разре­ зах интервал забуривания БС выбирают таким образом, что­ бы забуривание произошло не меньше чем на 2 м от кровли или подошвы выбранного устойчивого пласта, что обеспечит сохранность БС. При этом точка забуривания БС должна располагаться ниже статического уровня продуктивного пласта.

При бурении с зарезного цементного моста интервал фрезерования обсадной колонны по всему сечению должен быть меньше расстояния между торцами муфт. При исполь­ зовании клина-отклонителя длина интервала забуривания ко­ леблется в пределах 3,0—4,5 м в зависимости от длины на­ правляющей поверхности клина-отклонителя.

Положение точки забуривания БС определяется коорди­ натами старого ствола. Относительно параметров искривле­ ния старого ствола в этой точке проводится ориентирование двигателя-отклонителя или клина-отклонителя (верхней точ­ ки или метки образующей клиновой поверхности).

Минимальная длина интервала забуривания БС с зарез­ ного цементного моста L3определяется по формуле [13]

L3 =jR„{2D +Dc - D k),

где Rn- радиус участка забуривания бокового ствола, м; D - диаметр долота, м;

Dc- диаметр основного ствола скважины, м; Dk- внешний диаметр обсадной колонны, м.

В целях предупреждения осложнений, связанных с про­ хождением КНБК через вырезанный по всему сечению уча­ сток обсадной колонны, забуривание БС следует начинать на

35

0,5-1,0 м ниже верхней границы, а заканчивать на 1 м выше нижней границы вырезанного участка.

Проектный профиль БС может быть плоским или про­ странственным.

В общем случае профиль БС содержит следующие уча­ стки:

-забуривания;

-изменения зенитного угла и азимута;

-стабилизации зенитного угла и азимута;

-изменения зенитного угла и азимута до проектных за­ данных величин;

-наклонный или горизонтальный интервал, располо­ женный в продуктивном пласте.

При наклонном вскрытии продуктивного пласта и изме­ нении азимута не более чем на 90° целесообразно применять профиль с тремя интервалами (рис. 3, а). В случае необходи­ мости изменения азимута на 90° и более, при наклонном вскрытии продуктивного пласта, а также для БС с горизон­ тальным участком используют профиль с четырьмя интерва­ лами (рис. 3, б).

Рис. 3. Проектный профиль бокового ствола

36

Оптимизация параметров профиля БС проводится на ос­ новании полученных вариантов расчета проектного профиля в соответствии с принятыми начальными условиями и спосо­ бом забуривания.

Основным критерием оптимизации является минималь­ ная длина БС, необходимая для достижения точки вскрытия пласта с заданными координатами, зенитным углом и азиму­ том, а также минимальный суммарный угол охвата, опреде­ ляющий величину интервала направленного бурения двига­ телем-отклонителем и силы сопротивления при перемещении бурильных и обсадных колонн. Оптимальный профиль опре­ деляется не его минимальной длиной, а минимальными за­ тратами времени и средств на их выполнение.

Искривленные интервалы БС целесообразно проектиро­ вать со средним радиусом кривизны 60-190 м, что позволит использовать стандартные технические средства для их бу­ рения. На участке забуривания БС с зарезного цементного моста максимальная интенсивность искривления не должна превышать 2,0 град/10 м.

Определение предельных значений интенсивности ис­ кривления или радиуса кривизны БС производится в сле­ дующем порядке.

Сначала рассчитывается минимально допустимый ради­ ус кривизны БС для забойных двигателей - самых жестких систем, спускаемых в скважину.

Затем производится расчет минимально допустимого радиуса кривизны БС - для условий нормальной эксплуата­ ции бурильных и обсадных труб. После этого определяется минимально допустимый радиус кривизны БС, позволяющий беспрепятственно спускать и извлекать инструмент и обору­ дование для перфорации хвостовика.

Если искривленный участок БС расположен в интервале залегания горных пород, способствующих образованию желобных выработок в стенке ствола, то расчет минимально

37

допустимого радиуса кривизны производится исходя из ве­ личины допустимой силы давления замка бурильной трубы на стенку БС.

Максимальную величину радиуса кривизны БС из ряда полученных значений следует считать минимально допусти­ мым радиусом кривизны, который должен учитываться при проектировании и расчете проектного профиля БС.

Методика расчета минимального радиуса кривизны БС приведена в прил. 3.

При проектировании профиля БС с горизонтальным окон­ чанием его длина выбирается на основании технико-техно­ логического анализа результатов эксплуатации ранее пробу­ ренных горизонтальных стволов на данном месторождении.

8.1. Параметры профиля бокового ствола

Существует несколько типов профилей, применяемых в России и за рубежом. Основными параметрами этих про­ филей являются:

-форма профиля бокового ствола;

-радиус искривления на участке набора зенитного угла (участке выхода на горизонталь);

-угол охвата резко искривленного участка.

По этим признакам в зависимости от способа бурения и используемых технических средств Р.М. Гилязовым [34, 36] выделены три группы характерных профилей боковых стволов и обоснованы область их применения и технологии реализации (рис. 4).

Однако в настоящее время достаточно много скважин пробурено с большим количеством интервалов. В частности, не редки скважины с количеством интервалов от 5 до 8. Во многом это связано с геологическими особенностями раз­ реза.

Средние радиусы искривления на участке набора зенит­ ного угла в зависимости от геологических условий и техни-

38

Рис. 4. Типы профилей при бурении боковых стволов: I - трехинтервальный; II, III - двухинтервальный; IV - четырехинтервальный. Участки: 1- набора зенитного угла; 2 - стабилизации; 3 - падения зенитного угла; 4 - выхода на горизонталь; 5 - горизонтальный

ческого оснащения бригад составляют 60-660 м. Этот показа­ тель также зависит от решаемой с помощью бокового ствола задачи. В одних случаях, например при наличии на забое аварийного инструмента, радиусы могут составить малую величину, позволяющую реализовать большой отход от ста­ рого забоя. В других случаях, например при полном обвод­ нении скважины, радиус искривления составляет большую величину с целью максимального отхода от конуса обводне­ ния старого ствола [34,121].

При бурении боковых стволов в Пермском крае в основ­ ном применяются два типа профилей:

1. Участок зарезки бокового ствола с небольшим (2-10°) зенитным углом в зависимости от зенитного угла скважины в интервале зарезки; участок набора зенитного угла до 5070°, наклонно-прямолинейный участок, участок снижения зенитного угла.

39

Участок зарезки бокового ствола с небольшим (2-10°) зенитным углом в зависимости от зенитного угла скважины в интервале зарезки; участок набора зенитного угла до 5070°, наклонно-прямолинейный участок, участок добора зе­ нитного угла с выходом на горизонталь, условно-горизон­ тальный участок ствола.

При проектировании профиля скважины необходимо вводить ограничение по величине зенитного угла в интерва­ лах залегания неустойчивых горных пород.

В этой связи следует отказаться от минимальной длины ствола как критерия оптимизации профиля, взяв за основу критерий минимизации осложнений при бурении.

8.2. Типовые профили боковых стволов

Профиль БС в общем виде включает следующие ин­ тервалы:

-изменения зенитного угла;

-изменения зенитного угла и азимута;

-стабилизации зенитного угла и азимута;

-изменения зенитного угла и азимута до проектных за­ данных величин;

-горизонтальный, расположенный в продуктивном

пласте.

1.Плоские проектные профили бокового ствола

Плоские проектные профили БС характеризуются по­

стоянным азимутом.

1.1. Проектный профиль БС l-ao типа (рис. 5) состоит из двух участков: увеличения зенитного угла от некоторой величины cii до а2 с постоянным радиусом искривления Я2 и участка Sn в продуктивном пласте. Участок Sn может быть наклонным, горизонтальным или криволинейным с малоин­ тенсивными изменениями зенитного угла.

Данный профиль БС рекомендуется применять в случае, когда точка забуривания находится на относительно неболь­

40