Расчет профиля ГС пространственного типа

(Устье не лежит в плоскости горизонтального ствола)

Чаще всего конфигурация таких стволов состоит из двух плоских участков OBCD и DEFK (рис. 9), в пределах которых азимут поддерживают постоянным.

Исходными данными для расчета являются:

– координаты точки входа в пласт X _E, Y _E;

– глубина кровли H _кр и подошвы H _п пласта;

– длина вертикального h _в и горизонтального l _г участков;

– радиусы на всех участках искривления;

– конструкция скважины;

– азимут горизонтального участка _г;

– интервал установки ГНО.

Расчет профиля производится в следующем порядке.

Определяются координаты точки D:

, (4.9)

Азимут участка OD:

;

Угол входа в пласт

(4.10)

Таблица 4.5.

Формулы для расчета элементов профиля ГС, состоящего из двух плоских участков

Рис.4.6. План (а) и профили ГС пространственного типа в плоскостях

ОD (б) и DEK (в)

Зачастую глубины кровли и подошвы пласта Нкр и Нп из вестны с определенными погрешностями (± 10 ¸ 15 м). В этом случае есть опасность, что при использовании R₃ ствол горизонтального участка может оказаться за пределами продуктивного пласта, особенно если последний имеет небольшую толщину.

В таких случаях поступают следующим образом. При достижении на втором участке набора зенитного угла величины 70-75⁰ проводят бурение пилотного прямолинейно-наклонного ствола до вскрытия продуктивного пласта. Геофизическими методами определяют фактические значения Нкр и Нн. Пилотный ствол ликвидируют. Определяют необходимый радиус искривления R₄ для попадания в продуктивный пласт

, (4.11)

где - глубина забоя (по вертикали), с которого начинается бурение третьего участка набора зенитного угла с радиусом R₄; a₂ – зенитный угол, в конце второго участка набора зенитного угла (70 – 75⁰).

Таблица 4.6.

Данные по нагрузке на крюке в % от собственного веса бурильной колонны

Зенитный угол, градус	Коэффициент трения сталь-горная порода
0,05	0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
								-	-
						-	-	-	-
				-	-	-	-	-	-

 

Таблица 4.7.

Коэффициенты трения покоя µ металла о горную породу

Горная порода	Поверхность горной породы
сухая	смочена водой	покрыта глинистым раствором (ρ=1,2 г/см^3, Т=25-28 с)
Глина жирная	0,14-0,18	0,08-0,12	0,06-0,09
Глина песчаная	0,25-0,28	0,20-0,26	0,18-0,22
Глинистый сланец	0,20-0,25	0,15-0,20	0,11-0,13
Мергель	0,20-0,27	0,18-0,25	0,20-0,24
Известняк	0,35-0,40	0,33-0,38	0,31-0,35
Доломит	0,38-0,42	0,38-0,40	0,34-0,38
Ангидрит	-	0,39-0,45	0,37-0,40
Песчаник Слабосцементированный	0,30-0,40	0,27-0,40	0,25-0,35
Песчаник крепкий	0,43-0,48	0,20-0,30	0,40-0,43
Кварцит	0,46-0,48	0,43-0,45	0,42-0,44
Гранит	0,47-0,55	0,48-0,50	0,45-0,50
Каменный уголь	0,38-0,42	0,33-0,36	0,30-0,33

КУСТОВОЙ МЕТОД БУРЕНИЯ

Количество скважин в кусте может колебаться от 2-х до 20-30 и более Причем чем больше скважин в кусте, тем больше отклонения забоев от верти­кали увеличивается длина стволов, что приводит к росту затрат на проводку скважин. Кроме того, возникает опасность встречи стволов, влекущая за собою тяжелые аварийные ситуации

Часть пробуренных скважин вынужденно консервируют до окончания бурения всех (или части) скважин на данном кусте. Это приводит к снижению темпов разработки месторождений. Для обеспечения экономической эффек­тивности кустового бурения необходимо определить рациональное число скважин в кусте. Максимально возможное число скважин в кусте на основании данных наклонного бурения определяется из выражения.

 

где a_пр - предельное отклонение забоя от вертикали;

t – плотность сетки разработки залежи;

t=d*h, где d - расстояние между рядами в сетке;

h - расстояние между скважинами в ряду.

 

Оптимальное число скважин в кусте определяется в зависимости от тех­нико-экономических показателей наклонного и вертикального бурения на дан­ном месторождении из выражения

 

где К_с - отношение стоимости подготовительных и монтажных работ для кус­та из n скважин к стоимости таких же работ для одной вертикальной скважины;

С₁ - суммарная стоимость «лишней» проходки наклонных скважин в кус­те;

С₂ - дополнительная стоимость скважин в кусте, обусловленная наклон­ным бурением;

С_n - стоимость подготовительных работ при строительстве одной верти­кальной скважины;

С_м - стоимость монтажных работ при строительстве одной вертикальной скважины.

В практике кустового бурения основным критерием определения числа скважин в кусте является свободный суммарный дебит скважин и газовый фак­тор нефти. Эти показатели определяют пожароопасность скважины при откры­том фонтанировании и зависят от технического уровня средств пожаротуше­ния. В настоящее время в России в качестве исходных нормативов принят сум­марный свободный дебит скважины не более 5000 м³/сутки при газовом факто­ре не более 200 м³/м³

Н С. Тимофеев предложил определять количество скважин n в кусте из нера­венства

где С₁ - стоимость основания под одну скважину;

С_n - стоимость основания под куст из n скважин;

- суммарная стоимость «лишней» проходки наклонных скважин в кусте;

- дополнительные затраты на бурение наклонных скважин.

Зная теперь примерное количество скважин в кусте, переходят к построению плана куста.

Планом куста называется схематичное изображение горизонтальных про­екций стволов всех скважин, бурящихся с данной кустовой площадки.

План куста включает схему расположения устьев скважин, очередность их бурения, направление движения станка (НДС), проектные азимуты и сме­щения забоев скважин.

 

Задача состоит из следующих этапов:

1) построение схемы расположения скважин в кусте;

2) определение очередности бурения скважин;

3) определение длин вертикальных участков, проектных азимутов и сме­щений забоев скважин;

4) построение схемы куста.

 

Исходные данные:

1) схема размещения забоев скважин разбуриваемого участка (сетка раз­работки) и кустовой площадки:

2) требования, накладываемые техникой безопасности, условиями мон­тажа бурового оборудования, эксплуатации и ремонта скважин на рас­положение устьев скважин;

3) конструкция скважин;

допустимая точность проводки вертикальных и наклонных участков скважины.

 

Требования к плану куста:

1) должна обеспечиваться возможность одновременного бурения, ремон­та и эксплуатации скважин куста;

2) площадь куста должна быть по возможности минимальной;

3) вероятность пересечения стволов соседних скважин должна быть све­дена к минимуму;

4) пробуренные скважины должны как можно быстрее передаваться в НГДУ (заказчику);

5) стоимость строительства скважин в кусте должна быть минимальной.

Минимальное расстояние между устьями соседних скважин в кусте опре­деляется условиями монтажа, требованиями по эксплуатации и ремонту сква­жин, недопущению пересечения стволов и должно быть не менее 5-6 м. Если число скважин в кусте больше 8-10, то целесообразно разделить их на группы по 4-6 скважин, а расстояния между крайними в группах 15-20 м. Это необхо­димо для проведения одновременно буровых работ в одной группе скважин и ввода в эксплуатацию - в другой.

Очередность бурения скважин в кусте и длины вертикальных участков определяются из следующих соображений. Если кустовая площадка располо­жена в центре разбуриваемого участка, то задача решается следующим обра­зом. Под углом 60° к НДС проводят 4 линии, разбивающие план куста на 4 сек­тора (рис. 1.7).

Рис. 4.7. Схемы симметричного (а) и асимметричного (б) расположения скважин в кусте.

Сначала бурят скважины I сектора, направления которых противопо­ложны НДС, затем расположенные в секторах IIа и IIб. Причем желательно чередовать скважины в этих секторах. В последнюю очередь бурят скважины в секторе III. В секторе I первыми бурят скважины с большими зенитными угла­ми (большими отходами), а затем - с меньшими. Длину вертикального участка первой скважины делают минимальной. Для каждой очередной скважины I сек­тора длина вертикального участка увеличивается по правилу: расстояние по вертикали между точками зарезки наклонных участков двух скважин одногосектора должно быть не менее 30 м, если разница в азимутах забуривания ме­нее 10^й; 20 м - если разница азимутов 10-20°; 10 м- если азимуты отличаются более чем на 20°.

При бурении скважин секторов IIа и IIб глубины зарезки также должны увеличиваться. Однако на практике не всегда этого можно добиться. Поэтому, если разница в азимутах соседних скважин составляет 20° и более, то допуска­ется зарезка соседней скважины с меньшей глубины. Для скважин III сектора очередность обратная: сначала бурят скважины с меньшими отходами и макси­мальными вертикальными участками, а в последнюю очередь - с максималь­ными отходами. Глубина вертикальных участков для каждой последующей скважины выбирается меньше, чем предыдущей.

Задача завершается построением схемы куста и таблицы, в которой при­водятся проектные азимуты всех скважин, длины вертикальных участков, сме­шенияи др. данные. На предприятиях обычно имеются программы построения схемы кустов на ЭВМ, содержащие вышеуказанные требования и учитываю­щие местные условия.