Расчет трехинтервального профиля с участком стабилизации зенитного угла

Исходными данными для расчета являются:

– глубина кровли H _кр и подошвы H _п пласта;

– отход A по кровле пласта;

– длина вертикального h _в участка;

– радиус искривления на участке набора зенитного угла R;

– конструкция скважины;

– интервал установки глубинно-насосного оборудования (ГНО).

Значения H _кр, H _п, A и интервала установки ГНО обычно задаются геологической службой НГДУ.

Значение радиуса искривления R определяется выбранным типоразмером отклонителя и имеющимися ограничениями на интенсивность искривления.

Максимальный зенитный угол α (зенитный угол наклонно-прямолинейного участка) рассчитывается по формуле:

, (4.1)

где , .

Участок стабилизации должен включать интервал установки ГНО. Формулы для определения длин всех участков и их горизонтальных и вертикальных проекций приведены в табл. 4.1.

 

Таблица 4.1.

Формулы для расчета трехинтервального профиля с участком стабилизации зенитного угла

 

Схема трехинтервального профиля с участком стабилизации зенитного угла, показана на рис. 4.2.

 

 

 

4.2. Трехинтервальный профиль с участком стабилизции зенитного угла

РАСЧЕТ ТРЕХИНТЕРВАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ С УЧАСТКОМ

ПАДЕНИЯ ЗЕНИТНОГО УГЛА

 

Исходными данными для расчета являются:

– глубина кровли H _кр и подошвы H _п пласта;

– отход A по кровле пласта;

– длина вертикального h _в участка;

– радиусы искривления на участке набора зенитного угла R ₁ и

на участке падения зенитного угла R ₂;

– конструкция скважины;

– интервал установки ГНО

В связи с отсутствием участка стабилизации в интервале установки ГНО интенсивность падения зенитного угла не должна быть больше 2,5 гр/100 м, отсюда R₂ должен быть не менее 2290 м.

Значения радиусов искривления R ₁, R ₂ определяются выбранными типоразмерами отклонителей и имеющимися ограничениями на интенсивность искривления.

Максимальный зенитный угол α рассчитывается по формуле:

, (4.2)

где ,

Зенитный угол при пересечении скважиной кровли пласта:

. (4.3)

Зенитный угол при достижении скважиной подошвы пласта:

. (4.4)

Формулы для определения длин всех участков и их горизонтальных и вертикальных проекций приведены в табл. 4.2

 

Таблица 4.2

Формулы для расчета трехинтервального профиля с участком падения

зенитного угла

 

 

Трехинтервальный профиль с участком падения зенитного угла показан на рис. 4.3.

 

 

Рис. 4.3. Трехинтервальный профиль с участком падения зенитного угла

РАСЧЕТ ЧЕТЫРЕХИНТЕРВАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ С УЧАСТКОМ СТАБИЛИЗАЦИИ ЗЕНИТНОГО УГЛА

 

Исходными данными для расчета являются:

– глубина кровли H _кр и подошвы H _п пласта;

– отход A по кровле пласта;

– длина вертикального h _в участка;

– радиусы искривления на участке набора зенитного угла R ₁ и на участке падения зенитного угла R ₂;

– конструкция скважины;.

– интервал установки ГНО.

 

Значения H _кр, H _п, A и интервалы установки ГНО обычно задаются геологической службой НГДУ.

Максимальный зенитный угол α (зенитный угол наклонно-прямолинейного участка) рассчитывается по формуле:

, (4.5)

где ,

, .

Для расчета a необходимо знать a_кр . Обычно a_кр .на 10 – 15⁰ меньше a. Поскольку оба они неизвестны, поступают следующим образом. Находится вспомогательный угол a₁, считая его зенитным углом наклонно-прямолинейного участка в предположении, что участок набора зенитного угла отсутствует:

 

 

Зенитный угол при достижении скважиной подошвы пласта:

. (4.6)

Формулы для определения длин всех участков и их горизонтальных и вертикальных проекций приведены в табл. 4.3.

 

Таблица 4.3

Формулы для расчета четырехинтервального профиля

Четырехинтервальный профиль показан на рис. 4.4.

 

 

Рис. 4.4. Четырехинтервальный профиль

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОФИЛЕЙ

ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

 

С середины прошлого века во всем мире началось бурение скважин с горизонтальным отклонением, их часто условно называют горизонтальными скважинами (ГС). Имея кратно большую поверхность стенок скважины в продуктивном пласте (площадь фильтрации), ГС при прочих равных условиях (пластовое давление, проницаемость пластов) обеспечивают больший дебит пластового флюида.

Вместе с тем большая продолжительность вскрытия пласта по сравнению с вертикальными и наклонно-направленными скважинами может привести к существенному загрязнению околоскважинных зон пласта (ОСЗП). Это предъявляет повышенные требования к качеству промывочных жидкостей, используемых при проходке горизонтальных участков скважин. Кроме того, в продуктивных пластах, как правило, вертикальная проницаемость меньше горизонтальной, и зачастую продуктивный пласт состоит из отдельных пропластков, разделенных малопроницаемыми перемычками. Это обстоятельство накладывает определенные требования к профилю горизонтального участка.

Профиль ГС включает, как правило, два или три участка набора зенитного угла. Первый из них (переход от вертикального участка к наклонно прямолинейному) имеет те же ограничения, что и для наклонно-направленных скважин – интенсивность искривления i не более 1,5⁰/10 м, радиус искривления R₁>380м. По величине радиуса кривизны второго участка искривления различают ГС с большим (радиус более 300 м), средним (радиус 100-300 м) и малым радиусом (10-60 м).

Горизонтальные скважины с большим радиусом могут быть реализованы при кустовом способе бурения с большими отходами и при длине горизонтального участка в 1000 м и более. При этом используется стандартная техника и технология наклонно направленного бурения, позволяющая получать интенсивность искривления до 1,5 – 2⁰/10 м.

Горизонтальные скважины со средним радиусом применяются при бурении как одиночных скважин, так и для восстановления продуктивности эксплуатационных скважин. При длине этом максимальная интенсивность i = 2 ¸ 6 градуса на 10 м проходки при длине горизонтального участка 450 – 900 м. Скважины, выполняемые по среднему радиусу, наиболее экономичны, так как имеют меньшую длину ствола (по сравнению с длиной ствола скважины с большим радиусом), обеспечивают более точное попадание в заданную точку на поверхности продуктивного пласта, что весьма важно при наличии тонких нефтяных и газовых пластов.

Горизонтальные скважины с малым радиусом успешно использу­ются при разбуривании месторождений, находящихся на поздней ста­дии эксплуатации, а также при бурении вторых стволов из ранее про­буренных скважин. Для этого вырезают окно, либо полностью фрезе­руется участок обсадной колонны длиной в 8-10 м. В этих условиях насосное оборудование помещают в основном стволе, причем жела­тельно, чтобы значение зенитного угла на участке его установки и вы­ше не превышало 20°. Интенсивность искривления таких стволов мо­жет быть 1-2° на 1 м при радиусах 10-30 м, а длина горизонтального участка до 90-150 м.

Если бурение скважин по большому радиусу не требует специаль­ного оборудования, то проводка стволов со средним и коротким ра­диусом может быть осуществлена только с применением специальных бурильных труб и укороченных и коротких забойных двигателей.

Проектирование горизонтальной скважины начинают с определе­ния протяженности, формы и направления горизонтального участка. Эти параметры зависят от степени неоднородности продуктивного пласта, его толщины, литологии, твердости и устойчивости пород, угла паде­ния пласта, т.е. от геологической характеристики пласта.

В продуктивных пластах толщиной более 20 м профиль горизонтального участка может быть наклонным, чтобы пересечь все возможные проницаемые пропластки.

Если продуктивный пласт имеет небольшую толщину и неоднородную структуру, при которой имеются непродуктивные пропластки, то такие пласты целесообразно разбуривать волнообразно. Для того, чтобы при этом не выйти за пределы продуктивного пласта телеметрические системы, используемых при проводке ГС, должны иметь датчики, определяющие приближение долота к границам разбуриваемого пласта.

Оптимальная протяженность горизонтального участка зависит от соотношения увеличения затрат на проводку ГС по сравнению с вертикальной или наклонно-направленной и увеличения дебита, и может составлять от 100-200 м до 700-800 м.