Вопрос 34. Профили боковых стволов и контроль их траектории

Выбор варианта выхода из колонны определяется состоянием скважины, проектным профилем дополнительного ствола, наличием соответствующего оборудования и инструмента.

Вырезание ОКНА эффективно в скважинах с большим углом наклона, особенно в глубоких скважинах и с выходом в направлении искривления. Маленький объем шлама, выносимого с забоя, позволяет использовать упрощенные системы очистки растворов и насосы меньшей мощности.

Но при этом варианте необходимо хорошее качество колонны для надежного заякоривания пакеров и установки подвески хвостовика. Для правильного ориентирования необходимы системы измерений, работающие в обсаженном стволе скважины. Менее эффективен при зарезке против направления искривления скважины с большими зенитными углами.

Выбор направления бурения наклонных и горизонтальных боковых ответвлений необходимо увязывать с закономерностями распространения трещин в пласте.

Распространение трещиноватости в залежи связано с приложением нагрузки. Система трещин может быть перпендикулярна к пласту и параллельна его поднятию или простиранию, а также сопряжённые системы трещин с разным наклоном по отношению к элементам залегания пласта. Тип трещин определяется как механическими свойствами, так и видом напряжённого состояния.

Размещение боковых ответвлений на разрабатываемом месторождении должно осуществляется с учетом направления развития естественных трещин или искусственно создавшихся трассовых путей движения жидкости в пласте.

Боковой ствол бурится согласно расчётного проектного профиля.

При планировании профиля определяется точка зарезки, интервал искривления, конец набора кривизны, наклонно-направленный участок, интервалы дополнительного набора, падения и удерживания угла искривления.

Профиль ствола и радиусы кривизны выбираются исходя из целевого назначения скважины, наличия технических средств, технологических условий бурения и крепления ствола, способов добычи нефти, геометрических размеров скважинного оборудования и исследовательских приборов.

Выбранный профиль должен обеспечить нормальную эксплуатацию скважин и её долговечность.

Проектирование профиля бокового ствола заключается в выборе типа профиля, его расчёте и построении оси скважины.

Типы профилей дополнительных стволов разделяют на плоскостные и пространственные.

Пространственные профили представляют собой кривую, напоминающую спиральную линию. Их обычно используют в скважинах, где в интервале бурения бокового ствола велико влияние геологических условий на самопроизвольное искривление или по условиям разработки залежи.

Наиболее распространёнными являются профили плоскостного типа (рис. 16.13).

Профиль скважины с боковым ответвлением представляет собой фактический профиль участка ствола восстанавливаемой скважины от устья до места зарезки и профиль нового бокового ответвления.

рис.16.13

Боковой ствол начинается в точке зарезки и состоит из интервала набора кривизны и наклонно – направленного интервала.

Наклонно – направленная часть бокового ствола включает один или несколько прямолинейных участков различной длины, дополнительные интервалы набора или спада кривизны различной интенсивности, горизонтального участка.

При наборе кривизны с применением стационарных и подвесных клиновых отклоняющих устройств начало бокового ствола приурочено к верхней точке клина отклонителя.

Ось ствола восстанавливаемой скважины может быть вертикальной (рис.16.13), или иметь некоторый угол наклона к вертикали т.е.первоначальный зенитный угол (рис.16.15).

Для бурения наклонно – направленных и горизонтальных боковых стволов с началом набора кривизны в интервале с некоторым начальным зенитным углом α₁ рекомендуется пять основных типов плоскостных профилей [37] (рис. 15.16).

Рис. 16.15 АА – вертикальная ось; ББ – наклонная ось к вертикали над углом α1 (зенитный угол первоначальный); Α2 – угол зенитный в конце набора кривизны с постоянным R.

 

Профиль бокового ствола 1 типа (рис. 16.1) состоит из двух участков: набора зенитного угла от заданного значения α₁ до значения α₂ с постоянным радиусом кривизны R₂ и участка Sn в продуктивном пласте.

 

Н, м - глубина бокового ствола по вертикали от устья до точки К в продуктивном пласте; Н1, м – глубина скважины по вертикали до точки зарезки бокового ствола; α1, град – зенитный угол скважины в точке зарезки в плоскости бокового ствола; α2, град – зенитный угол в конце участка зарезки; α3, град – зенитный угол скважины в точке К; R2, R3, м – радиусы кривизны; L, м – длина прямолинейно – наклонного участка; A, м – смещение бокового ствола; Sn, м – участок ствола скважины в продуктивном пласте.

Профиль бокового ствола 2 типа (рис. 16.2) состоит из трёх участков: набора зенитного угла от заданного значения α₁ до значения α₂ с постоянным радиусом кривизны R₂, набора зенитного угла до значения α₃ с постоянным радиусом кривизны R₂ и участка Sn.

Профиль 3 (рис. 16.3) состоит из четырёх участков: набора зенитного угла от заданного значения α₂ с постоянным радиусом кривизны R₂ прямолинейно – наклонного участка L набора зенитного угла до значения α₃ с постоянным радиусом кривизны R₂ и участка Sn.

Профиль бокового ствола 4 типа (рис. 14.4) состоит из трёх участков: набора зенитного угла от заданного значения α₁ до значения α₂ с постоянным радиусом кривизны R₂, прямолинейно – наклонного участка L и участка Sn.

Профиль бокового ствола 5 типа (рис. 15.5) состоит из четырёх участков: набора зенитного угла от заданного значения α₁ до значения α₂ с постоянным радиусом кривизны R₂, прямолинейно – наклонного участка L, уменьшения зенитного угла до значения α₃ с постоянным радиусом кривизны R₂ и участка Sn.

Параметры траектории ствола скважины контролируют инклинометрами и телеметрическими системами.

Кабельными инклинометрами определение зенитного угла и азимута, а также ориентирование направляющего устройства в заданном направлении производится по интервалам. В период механического бурения (углубления ствола) параметры траектории скважины не регулируются.

Телеметрические системы предназначены для измерения и индикации забойных параметров на поверхность земли; они позволяют контролировать траекторию скважин в процессе углубления и при необходимости корректировать положение отклоняющих устройств.

Телеметрическая система включает забойную и наземную аппаратуру. Забойная аппаратура установлена внутри диамагнитной трубы в составе бурильной колонны над двигателем–отклонителем. Показания забойных датчиков (зондов) регистрируются наземной аппаратурой, в которой предусмотрено подключение самопишущих устройств.