9.1 Основные понятия о пространственном положении и искривлении скважин

Абсолютно вертикальных скважин не существует. Ствол скважины при бурении может отклоняться от вертикального направления и возможны следующие направления:

1. строго-вертикальное;

2. наклонное к вертикали;

3. наклонное к вертикали с плавным искривлением в одной плоскости;

4. наклонное к вертикали с рядом пространственных изгибов.

В процессе бурения скважин ствол по различным причинам самопроизвольно искривляется. При этом забой вертикально забуриваемых скважин оказывается смещенным относительно проектного положения на десятки и сотни метров. Угол отклонения измеряется инклинометром.

Рисунок 48. Направление стволов скважин

1 – вертикальное,

2 – наклонное,

3 – искривленное в одной плоскости,

4 – с пространственными изгибами

Вследствие самопроизвольного искривления ствола скважины происходит:

1. повышенный износ бурильных труб;

2. заклинивание бурильной колонны при СПО из-за больших усилий на трение труб о стенки скважины;

3. затруднение в определении фактической нагрузки на долото;

4. усложнение при ликвидации аварий;

5. затруднение при спуске обсадной колонны и некачественное цементирование;

6. нарушение сетки разработки;

7. искажается представление о действительной мощности пластов.

Самопроизвольное искривление ствола скважины происходит из-за влияния геологических и технико-технологических факторов.

Геологические факторы:

1. наклонное залегание горных пород;

2. чередование пород различной твердости;

3. слоистость, трещиноватость и кавернозность пород;

4. анизотропность пород (свойства вдоль и поперек напластования не одинаковы).

Технико-технологические факторы:

1. использование изогнутых труб или перекос при свинчивании резьбы;

2. несоосность вышки и устья скважины;

3. наклонное положение стола ротора;

4. осевая нагрузка неправильно выбрана (чем больше осевая нагрузка, тем интенсивнее увеличивается искривление ствола скважины);

5. тип долота (при бурении алмазными долотами стенки скважины разрушаются в меньшей степени, чем при бурении шарошечными);

6. нерациональная компоновка низа бурильной колонны (КНБК).

Искривление ствола скважины характеризуется двумя элементами:

• α - зенитный угол – это угол искривления, который показывает отклонение оси скважины от вертикали (град);

• φ – азимутальный угол (азимут скважины) – это угол между вертикальной плоскостью, в которой лежит ось скважины и вертикальной плоскостью, проходящей через северный конец магнитной стрелки (град).

Рисунок 49 – Пространственное положение

скважины

• Н – глубина скважины по вертикали (м);

• L – длина скважины по инструменту (м);

• А – смещение или отход – это отклонение ствола скважины от вертикали в горизонтальной плоскости (м);

• i – интенсивность искривления – это изменение зенитного угла на 10 м проходки i = α/10

• R - радиус кривизны (68)

Вертикальная проекция скважины – профиль; горизонтальная – инклинограмма.

При постоянном азимуте скважина искривляется в одной плоскости, при переменном азимуте происходит пространственное искривление ствола скважины.

Кривизной скважины называется приращение угла искривления на определенном криволинейном участке.

Таблица 10 – Допустимые отклонения фактического забоя скважины

Геоло-гические условия	Развед. скв-на	Эксплуатационные скважины
		до 2000 м		2000-2500м		2500-3000м		св.3000м
		S>200	S<200	S>200	S<200	S>200	S<200	S>200	S<200
Платформ. область	10%S	10%S		12%S		15%S		20%S
Складчатая область	10%S	12%S	20%S	15%S	25%S	15%S	25%S	20%S	30%S

Борьба с искривлением скважины должна начинаться при подготовительных работах к бурению. Необходимо проверить горизонтальность установки ротора, центрирование вышки, центрирование и строгая вертикальность направления, прямолинейность бурильных труб и ведущей трубы.

Существуют допустимые отклонения фактического забоя от проектного в зависимости от геологических условий, глубины скважины и сетки разработки, указанные в таблице 10 (S – расстояние между забоями).