Проектирование бурения боковых стволов

 

Скважины, подлежащие восстановлению боковыми стволами, можно в основном разделить на три категории:

- скважины, бурение которых производится после извлечения части эксплуатационной колонны;

- скважины, бурение которых производится после вырезания «окна» или удаления части эксплуатационной колонны в интервале зарезания;

- скважины, в которых производится углубление забоя из-под башмака существующей эксплуатационной колонны.

Выбор технологии бурения бокового ствола необходимо проводить с учетом минимизации затрат. В настоящее время наиболее широкое применение в ОАО «Татнефть» нашли следующие технологии:

- вырезание «окна» с помощью райбера и фрезов по ориентированному клин - отклонителю;

-удаление участка эксплуатационной колонны и забуривание бокового ствола с цементного моста.

Из опыта бурения боковых стволов первый способ имеет преимущества применения при зенитных углах основного ствола более 20⁰ , так как в этих условиях не требуется жесткой центровки режущего элемента и для ориентации возможно применение серийно выпускаемых приборов. Возможны два варианта установки клин - отклонителя в интервале вырезания «окна»:

- с упором на забой (цементный мост);

- с установкой якоря с зацеплением за стенки или стык муфтового соединения эксплуатационной колонны (плашки, профильная труба и др.).

Порядок проектирования профиля включает:

- формирование регламентирующих параметров;

- выбор типа профиля;

- определение исходных параметров, необходимых для расчета проектного профиля;

- расчет элементов оптимального профиля;

2.1 Допустимые значения интенсивности искривления бокового ствола приведены в таблице 1.

Таблица 1- Допустимые значения интенсивности искривления бокового ствола

Интервал	Интенсивность искривления, не более
Набора параметров кривизны: - зенитного угла - пространственного угла	8^0/ 10 м 10^0/ 10 м

 

Значение интенсивности определено для резьбового соединения обсадных труб, как минимальное значение интенсивности из рассчитанных для свободного прохождения компоновок низа бурильной колонны, нормальной эксплуатации бурильных и обсадных труб, испытателей пластов.

Рекомендуемый радиус искривления ствола обусловлен геометрическими размерами отклонителя и для отклонителя на базе гидравлического двигателя ДР-106 приведен в таблице 2.

Таблица 2 – Расчетный темп набора кривизны при работе с ДР-106

Угол перекоса	Диаметр долота, мм	Примечание
120,6		139,7
интенсивность, град / 10 м	интенсивность, град / 10 м	интенсивность, град / 10 м	интенсивность, град / 10 м
0,28	0,9	0,7	0,08
0,56	1,92	1,2 – 1,71	0,7 – 2,5	0,5
1,22	3,5	3,3	2,85 – 3,38	2,7 – 4,0
1,46	4,3 – 5,1	4,1 – 4,9	3,65 – 4,2	3,45 – 4,0
2,07	6,2 – 7,4	5,5 – 7,2	5,6 - 6,3	5,4 – 6,1
2,26	6,9 -8	6,7 – 7,8	6,3 - 7	6,1 – 6,8
2,40	7,3 – 8,6	7,2 - 8,4	6,7 – 7,5	6,5 – 7,3
2,51	7,7 - 9	7,5 – 8,8	7 – 7,9	6,9 – 7,7
2,58	7,9 – 9,2	7,8 – 9,0	7,3 – 8,1	7,1 – 7,9
3,00	9,3 – 10,8	9,1 – 10,5	8,7 – 9,6	8,5 – 9,4

 

2.2 Выбранный тип профиля должен вестись с учетом:

- существующих эффективных способов борьбы с осложнениями, возникающими на данном месторождении;

- технической возможности бурения и крепления ствола с применением обсадной колонны и технологической оснастки согласно проекту.

Для бурения БС рекомендуется двухинтервальный профиль с включением участков: набора (спада и набора) и стабилизации (или малоинтенсивного уменьшения зенитного угла 0,2-0,5^о/на 10м). Для бурения БГС рекомендуется четырехинтервальный профиль с включением участков: первого набора (спада и набора), стабилизации (малоинтенсивного увеличения 0,2-0,6^о/на 10м), второго набора зенитного угла и горизонтального участка.

Наличие участка стабилизации перед входом в продуктивный пласт позволит корректировать, при необходимости, параметры кривизны по геологическим или техническим причинам.

2.3 Для расчета проектного профиля необходимо:

- уточнить достоверность пространственного положения эксплуатационной колонны по данным гироскопического инклинометра;

- достоверность положения эксплуатационного объекта - местоположение кровли, подошвы и направление бокового ствола должны определяться путём анализа материалов ранее пробуренных скважин.

Необходимый перечень исходных данных для расчета проектного профиля, входящий в техническое задание на составление проектной документации на строительство скважин, приведен в таблице 3.

Таблица 3 – Исходные данные для расчета параметров проектного профиля

Наименование параметров	Единица измерения	Значение
1 Рекомендуемый интервал зарезания	м
2 Глубина по вертикали: - точки входа в продуктивный пласт; - забоя скважины	м м
3 Азимут бурения от устья основного ствола: - на точку входа в продуктивный пласт; - на забой скважины	град. град.
4 Смещение (отход) от устья основного ствола: - точки входа в продуктивный пласт; - забоя скважины	м м
5 Азимут бурения от окна зарезания: - на точку входа - на забой	град. град.
6 Смещение (отход) от окна зарезания: - точки входа - забоя скважины	м м

 

При составлении исходных данных необходимо учитывать, что:

-минимальный отход точки входа в продуктивный пласт от точки зарезания ограничивается допустимой интенсивностью искривления и величиной зенитного угла в месте зарезания и определяется исходя из расчетов проектного профиля;

- максимальное значение отхода на точку входа в продуктивный пласт определяется исходя из критерия минимума затрат на бурение бокового ствола, выбора места зарезания и технических характеристик буровой установки;

- предельное значение разворота азимута из основного ствола не должно превышать величины, определяемой техническими возможностями.

Выбор интервала зарезания бокового ствола производится исходя из технических возможностей, и зависит от степени удаления бурящегося ствола от основного, при этом интервал зарезания необходимо располагать:

- ближе, по возможности, к забою основного ствола;

- в прочных и обладающих хорошей буримостью породах (в зависимости от залегания проектного продуктивного пласта и смещения – серпуховско-окские, турнейские и верхне-франские отложения);

- на участках, где это возможно, ниже ожидаемых зон поглощений, водопроявлений, обвалов;

- на участках, имеющих цементное кольцо за эксплуатационной колонной с коэффициентом разобщения пластов (ККР) не менее 0,8;

- на участках, имеющих зенитный угол не менее 5⁰ для надежного ориентирования и выхода на проектный азимут.

Интервал зарезания определяется заказчиком и согласовывается подрядчиком и разработчиком рабочего проекта.

2.4 Профили проектируются плоскостные и пространственные.

Элементы направляющей (до точки входа в продуктивный пласт) части БС плоскостного профиля находятся из решения системы уравнений:

∑ h_i = Н (1)

∑ а _i = А

где h_i, а _i – соответственно, вертикальная и горизонтальная проекции i-го участка, рассчитываются по известным методикам расчета профиля наклонно-направленной скважины;

Н – глубина по вертикали проектируемого ствола до точки входа в продуктивный пласт, м;

А – отход от места зарезания до точки входа в продуктивный пласт, м.

Проектирование плоскостного типа профиля БГС начинается с расчета горизонтального участка. Согласно выбранной конфигурации горизонтального участка БГС, толщины вскрываемой части продуктивного пласта и проектной конструкции рассчитывается угол входа в пласт. Направляющая часть, сопряженная с горизонтальным участком, рассчитывается по формуле 1. Проектирование пространственного профиля БС и БГС имеет сложный алгоритм вычисления основных параметров профиля и выполняется с использованием специальных компьютерных программ. При опасности сближения и столкновения проектируемого ствола со стволами соседних скважин необходимо произвести расчет вероятности пересечения стволов. Если результат расчета подтверждает, что такая опасность реальна (расстояние между стволами проектируемой и ранее пробуренных скважин должно быть менее 50 м), то профиль корректируется для исключения пересечения стволов. Типы профилей боковых стволов приведены на рисунке 1.

2.5 Работы по строительству боковых стволов вести на основе «Типовых рабочих проектов капитального ремонта скважин методом бурения бокового стола», составленных институтом «ТатНИПИнефть».

2.6 На основании «Типового рабочего проекта…», как основополагающего документа, до начала работ по бурению боковых горизонтальных стволов, институтом «ТатНИПИнефть», по техническому заданию НГДУ, исходя из конкретных условий, составляется «Дополнение к типовому рабочему проекту капитального ремонта скважин методом бурения бокового горизонтального ствола скважины №…….. залежи ……. месторождения ………….…..». «Дополнение …….» согласовывается с заказчиком и подрядчиком.

2.7 На основании «Типового рабочего проекта…» и «Дополнения к типовому рабочему проекту…» подрядчиком составляется рабочий план бурения бокового горизонтального ствола, который согласовывается с субподрядчиком и утверждается заказчиком.

2.8 Изменения требований «Дополнения к типовому рабочему проекту…» должны быть оформлены протоколом, подготовленным Заказчиком с участием Подрядчика и согласованы с разработчиком проектов.

2.9. Для строительства бокового ствола подрядчиком, на основе «Типовых рабочих проектов капитального ремонта скважин методом бурения бокового ствола»,

составляется «План бурения бокового ствола № …..… залежь № …..…. месторождение ………………….», который согласовывается с Заказчиком.

2.9 На основании вышеназванных документов подрядчик составляет геолого-технический наряд для исполнения его буровой бригадой.

2.10 В исключительных случаях в процессе бурения допускаются отдельные изменения «Дополнения к типовому рабочему проекту…» исходя из конкретных геологических условий, согласованные с Заказчиком.