книги / Решение практических задач при бурении и освоении скважин

го пласта и углы падения пластов небольшие, принимаем про­ филь типа А (см. рис. 1.13, а).

Определяем исходные данные для расчета. Азимут искрив­ ления ствола и длину проекции ствола на горизонтальную плос­ кость определяем на структурной карте месторождения (рис. 1.14). Азимут может быть измерен при помощи транспор­ тира непосредственно на карте.

Т а б л и ц а 1.17

П р и м е ч а н и е . L — проект­ ная глубина скважины .

При этом необходимо учесть поправку на направ­ ление, равную алгебраиче­ ской сумме угла сближения меридианов и склонения магнитной стрелки. В дан­ ном случае ф = 150°. Длина проекции ствола на гори­ зонтальную плоскость рав­ на расстоянию между по­ ложением устья и забоя скважины, измеренному в масштабе карты, и в нашем случае А = 500 м.

Рис. 1.14. Выкопировка из структурной карты.

62

Длину первого вертикального участка выбирают, исходя из геологического разреза месторождения; окончание желатель­ но приурочивать к пластам средней крепости. Практически Н„ принимается равной глубине спуска кондуктора плюс величи­ на проходки на долото в этом интервале, чтобы не повредить башмак кондуктора при работе с отклонителем. В нашем слу­ чае Нв = 250 + 50 = 300 м,

Общая глубина скважины по вертикали определяется как сумма альтитуды устья скважины, отметки кровли продуктив­ ного горизонта в точке его вскрытия, мощности пласта и глуби­ ны зумпфа (по вертикали), в нашем случае Н0 = 1700 м.

Определяем радиус искривления ствола скважины. Для набора кривизны принимают следующую компоновку: долото диаметром 190,5 мм, турбобур Т12МЗ-170, кривой переводник с углом изгиба 2° и УБТ диаметром 146 мм. Такая компоновка обеспечивает интенсивность набора угла искривления 1°20' на 10 м проходки.

где Да10 — интенсивность набора кривизны на 10 м про­ ходки.

R = (57,3/1,33) 10 = 430 м.

Ввиду увеличения фактического интервала работы с откло­ нителем из-за неточности его установки рассчитанный ради­ ус искривления принимается на 5—10 % больше теоретической величины, т. е. R = 480 м. Этот радиус должен быть больше минимального.

Минимально возможный радиус искривления ствола, в ко­ торый можно пропустить турбобур, при диаметре ствола, рав­

где lT —длина турбобура с долотом, м; DA0A —диаметр до­ лота, мм; dT —диаметр турбобура, мм; к — минимальный за­

63

зор между корпусом турбобура и стенкой скважины, мм (к = = 5 —8 мм); f — стрела прогиба турбобура, мм.

где qr — масса 1 см турбобура, кг; 1Г — момент его инер­ ции, см4; Е — модуль Юнга, Н/см'2.

/ т = 0,049^ = 0,049-174 = 4092,5 см4;

где R — радиус искривления участка набора кривизны, м; А — смещение забоя от вертикали, м; Н — проекции второго

и третьего участков ствола на вертикаль, м; a = 21°. Определяем проекцию участка набора кривизны на горизонтальную плоскость:

а =R(1 - cosa) = 480(1-0,934) = 31,7 м; на вертикальную плоскость:

h = Rsina = 480 ■0,358 = 172 м.

Определяем проекцию прямолинейного наклонного участ­ ка на вертикальную плоскость:

W= Но- (Нв + h) = 1700- (300 + 172)= 1228 м. Рассчитываем длину участка набора кривизны:

/2 = 0,01745Ra = 0,01745■480 - 21= 176 м.

Находим длину прямолинейного наклонного участка: /3 =Я'/со8а = 1228/0,934= 1315м.

64

Определяем горизонтальную проекцию прямолинейного наклонного участка:

А’ = H ’tga = 1228 0,384 = 470м.

Суммарная фактическая длина отклонения составит:

А =а + А’ = 31,7 + 470 = 501,7 м.

Находим погрешность в определении угла наклона:

(А- Лф) ^ 1,7-0,934 п0п ——co sa = arctg— — ^— = 0 5.

1315

Погрешность находится в пределах точности измерений ин­ клинометрами; значит, расчет сделан правильно.

Определяем длину ствола по профилю:

i = /1 + /2 + /3 = 300°+ 17б + 1315=1791м.

По данным расчета строим в масштабе профиль ствола сква­ жины (рис 1.15, а, б).

Рис. 1.15. Схемы построения профиля типа А:

а —горизонтальная проекция; б —вертикальная проекция; в —рассчитанный по уп­ рощенной методике.

Горизонтальную проекцию профиля строят так: на листе миллиметровой бумаги выбирают точку О, которую принима­ ют за устье наклонной скважины (верхняя кромка миллимет­ рового листа соответствует северной стороне). При помощи транспортира через зту точку в направлении проектного азиму­ та (150") проводят прямую линию и от выбранной точки О на ней откладывают отрезок АЕ, равный длине отклонения забоя от вертикали в принятом масштабе (1 : 200, 1 : 400 или 1 : 500), т. е. 00i = АЕ = 500 м. Из точки 0, (рис. 1.15, а) радиусом 90 м в этом же масштабе проводим окружность, ограничивающую допуск на отклонение забоя от заданного положения (круг до­ пуска). Радиус для данной скважины должен быть не более 5% глубины скважины, т. е. 90 м (см. табл. 1.17). Две касатель­ ные линии, проведенные от точки О к кругу допуска, обра­ зуют конус допусков.

Затем на этом же листе миллиметровой бумаги проводят оси координат. От начала координат вниз на вертикальной оси откладываем отрезок, равный вертикальной проекции ствола скважины ОА = Н0 = 1700 м в масштабе 1 : 1000 или 1: 2000. На этом отрезке откладываем расстояния ОБ = 300 м и ВС = 172 м. Из точки С проводим горизонтальную линию и на ней откладываем отрезок CD = 31,7 м; из точки А про­ водим горизонтальную линию и на ней откладываем отре­ зок АЕ = 500 м. Точки О и В, D и Е соединяем прямой, а В и D — по дуге окружности радиуса 480 м (рис. 1.15, б). В табл. 1.19, 1.20. приведены поинтервальные значения углов накло­ на скважины.

66

П р и м е ч а н и е . Углы искривления скваж ины на втором участке, ус­ ловно разделенном на отдельные интервалы по 50 м, определены из условия, что увеличение искривления прямо пропорционально глубине.

П р и. м е р 1.8. Рассчитать и построить профиль типа А (см. рис. 1.13, а) для бурения наклонной скважины глубиной (по вер­ тикали) 2100 м и со смещением забоя 300 м. Интенсивность на­ бора кривизны на 100 м проходки составляет 12°, максимальный угол наклона скважины — 25°. Длина первого вертикального участка не ограничивается. Методика расчета упрощена.

Решение. Определяем длину участка набора угла наклона ствола по формуле:

где Од — угол наклона ствола в конце участка, градусы; ап_, — угол наклона ствола в начале участка, градусы; Да100 — интенсивность набора кривизны на 100 м проходки, градусы. Тогда:

1, = (25/12)- 100 = 208 м.

Рассчитываем вертикальную проекцию участка набора кри­ визны:

Находим отклонение ствола скважины на участке набора кривизны (горизонтальную проекцию):

a =6tga/2 = 202tgl2°30'= 202-0,2217= 44,7 м.

Определяем радиус искривления скважины:

R = h/ sin а = 202 / sin 25° = 202/ 0,423 = 447 м.

Вычисляем горизонтальную проекцию прямолинейного на­ клонного участка:

А'= 300- а = 300-44,7 = 255,3 м.

Определяем длину наклонного прямолинейного участка:

/3 = АЧsin а «255£ /0,423= 603 м.

Рассчитываем вертикальную проекцию прямолинейного наклонного участка:

Н[ = ^ '/tg a = 255,3/tg25° = 255,3/0,466 = 545 м.

Длина первого вертикального участка:

/, =Н0-(А + Я ') = 2100-(202+545) = 1353м.

Тогда длина ствола скважины по профилю:

1 = /,+ /2+/3 =1353+208+603 = 2164 м.

По данным расчета строим профиль ствола скважины (рис, 1,15, в). На вертикальной линии откладываем отрезки АВ = Н0 — 2100 м, АС = /, = 1353 м, CD = Н = 202 м. Через точки С, D, В проводим горизонтальные линии. Отложим на линии, проходящей через точку С, отрезок R = 477 м; на линии, про­ ходящей через точку D, отрезок DE = а = 44,7 м и на линии, проходящей через точку В, отрезок BF = А = 300 м.

Из точки О радиусом 477 м описываем дугу. Точки Е и F соединяем прямой EF до касания с дугой в точке Е. Ломаная линия АС EF представляет собой проектный профиль ствола скважины.

П р и м е р 1.9. Рассчитать и построить профиль типа Б (см. рис. 1.13, а), если вертикальная проекция ствола скважи­ ны 1350 м, горизонтальная проекция 420 м, длина первого вер­ тикального участка 200 м, азимут наклонного ствола 100°.

Решение. Для бурения скважины применяют следующую компоновку: долото диаметром 244,5 мм, турбобур Т12МЗ-215, кривой переводник с углом изгиба 1°30’ и УБТ диаметром 178 мм. Данная компоновка обеспечивает интенсивность набора угла наклона 1°10' (1,166°) на 10 м проходки.

Тогда радиус искривления участка набора кривизны опре­ деляется по формуле:

R, = (57,3/Да10) 10,

где Да,0— интенсивность набора угла наклона на 10 м про­ ходки, градусы

R, = 57,3 -10/1,166 = 490 м.

68

Радиус искривления увеличиваем на 5%, так как увеличи­ вается фактический интервал работы с отклонителем из-за не­ точности установки отклонителя, т.е, R, = 515 м.

Этот радиус должен быть больше минимального, который определяется по формуле:

Таким образом, R, > Rmln, так как 515 > 450. Фактическая

интенсивность набора угла наклона 57,310 =1,11°. На основании

515

данных практики радиус снижения угла наклона принимаем равным 1200 м, что соответствует темпу снижения угла накло­ на на 10 м проходки:

Да10 = 57,3 ■10/1200 = 0,477 = 0°29\

Строим предварительно профиль в любом масштабе. На прямой линии откладываем отрезок ВС (рис. 1.16, а), рав­ ный вертикальной проекции ствола скважины Н = 1350 м и отрезок ВК, равный длине первого вертикального участ­ ка Нв = 200 м. Из точек К и С проводим прямые, перпендику­ лярные к линии ВС, на которых откладываем отрезки КО, = = Я, = 515 м и СО, = А = 420 м.

сечки. Точки их пересечения дадут центр Оэ окружности, по дуге которой должен происходить спад кривизны. Ес­ ли масштаб большой, то необходимые углы можно изме­ рить по чертежу.

а = 90° -(у ~ р );

69

Рис. 1.16. Схемы построения профиля типа Б (о) и рассчитанного по второму методу (б).

у = arccos— (Л - Л, )2 + ( Я - Я ,) 2 +(?,(*„ + Я,)

(420-51S)‘ +(1350-200)2 +515(1715+1200)

= arccos—

21715^(420 -515)2 +(1350-200)2

=arccos— 9025+1322500+1501225] =44 30';

21980825

После подстановки значений у и |3 получаем:

а = 90° - (44°30' + 4°40') - 40°50'. Принимаем а = 4 Г.

Определяем угол входа в пласт:

а = arcsm Ra sin а - ( Я - Я , )

R,

1715 sin 41°-(1350-200) = 1°12'.

1200

70