Материал: Уфимский государственный нефтяной технический университет
Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам
СОДЕРЖАНИЕ
1 Построение схемы (плана) куста
1.1 Построение схемы расположения устьев скважин
1.2 Определение очередности бурения скважин в кусте и длины вертикальных участков
2 Расчет и построение профиля наклонной скважины
2.2 Требования к кривизне наклонных скважин (ограничения на интенсивность искривления)
2.3 Выбор компоновок для бурения наклонных скважин
2.4 Расчет профилей наклонно-направленных скважин
2.5 Расчет профиля скважины с горизонтальным окончанием
3 Построение фактических плана и профиля скважины
4 Прогноз попадания ствола наклонно-направленнойскважины в круг допуска
5 Проектирование работ по исправлению параметров кривизны наклонно-направленной скважины
5.1 Определение величины корректировки азимутаи зенитного угла
5.2 Корректировка направления ствола скважинынеориентируемыми компоновками
5.3 Корректировка параметров кривизныс помощью ориентируемых компоновок
6 Ориентирование отклоняющих компоновок
6.2 Ориентирование при прямом методе
6.3 Ориентирование при косвенных методах
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин
Расчеты при бурении наклонных
и горизонтальных скважин
Учебное пособие
Уфа 2005
Т.О. Акбулатов, Л.М. Левинсон, Р.Г. Салихов, Ф.Н. Янгиров
Расчеты при бурении наклонных и горизонтальных скважин: Учебное пособие. — Уфа: Изд–во УГНТУ, 2005.
Излагаются методики и примеры решения задач, возникающих при проектировании и проводке наклонных и горизонтальных скважин.
Учебное пособие предназначено для студентов специальности 0909 "Бурение нефтяных и газовых скважин", слушателей ИПК, а также для ИТР буровых предприятий.
Рецензенты: Самигуллин В.Х., к.т.н., с.н.с.
Зинатуллин Р.С., главный технолог Уф.УБР
© Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2005
Введение
Проектирование проводки наклонно–направленных скважин включает в себя составление схемы куста, построение проектного профиля, выбор компоновок бурильной колонны и т.п. В процессе бурения скважины фактический профиль ее неизбежно отклоняется от проектного, что обусловливает постановку задачи прогноза попадания ствола скважины в круг допуска и принятия, в случае необходимости, мер по корректировке параметров кривизны скважины.
Примеры и алгоритмы решения указанных задач даны в настоящем пособии. Кроме того, показаны конструкции нижней части бурильной колонны (КНБК), применяемые в различных нефтяных регионах, характеристики наиболее распространенных отклонителей.
Пособие предназначено для студентов специальности 09.09 и слушателей курсов и факультетов повышения квалификации ИТР буровых предприятий.
1 Построение схемы (плана) куста
Планом куста называется схематическое изображение горизонтальных проекций стволов всех скважин, разбуриваемых с данной кустовой площадки.
План куста включает схему расположения устьев скважин на кустовой площадке, очередность их бурения, направление движения станка (НДС), проектные азимуты и смещения забоев скважин.
Задача состоит из следующих этапов:
1) построение схемы расположения устьев скважин на кустовой площадке;
2) определение очередности бурения скважин;
3) определение длин вертикальных участков, проектных азимутов и смещений забоев скважин;
4) построение схемы куста.
Исходные данные для решения задачи:
1) схема размещения забоев скважин разбуриваемого участка (сетка скважин) и кустовой площадки;
2) требования, накладываемые техникой безопасности, условиями монтажа буровых установок, эксплуатации и ремонта скважин на расположение устьев скважин;
3) конструкция скважин;
4) допустимая точность проводки вертикальных и наклонных участков ствола скважины.
Требования к плану куста:
– должна обеспечиваться возможность одновременного бурения, ремонта и эксплуатации скважин куста;
– площадь кустовой площадки должна быть по возможности минимальной;
– вероятность пересечения стволов соседних скважин должна быть сведена к минимуму;
– пробуренные скважины должны как можно быстрее передаваться в эксплуатацию;
– стоимость строительства скважин в кусте должна быть минимальной.
1.1 Построение схемы расположения устьев скважин
Минимальные расстояния между устьями скважин в кусте определяются условиями монтажа буровых установок (БУ), требованиями по эксплуатации и ремонту скважин, а также требованиями по недопущению пересечений стволов скважин.
При использовании БУ, передвигаемых на тяжеловозах, минимальное расстояние между устьями соседних скважин равно 4–5 м (рис. 1).
Рисунок 1 — Схема расположения бурового станка после перемещения на новую точку в кусте.
1 — устье пробуренной скважины; 2 — вышечный блок БУ; 3 — ротор;
4 – проектное расположение устья следующей скважины; 5 – тяжеловоз ТК 40 (ТК 60).
Для БУ, предназначенных для кустового бурения типа ЭУК, передвижение которых в пределах куста производится по специальным направляющим, это требование отпадает.
Из условий эксплуатации и ремонта скважин на кустовой площадке, удобства обслуживания скважин, возможности размещения агрегатов для ремонта скважин и т. д. расстояние между устьями соседних скважин не может быть меньше 5–6 м.
Минимальное расстояние между устьями скважин определяется также требованиями по недопущению пересечения стволов скважины. Если при бурении вертикального участка возможно его искривление до 1°, то при расстоянии между устьями соседних скважин, равном 5 м, возможна встреча стволов (рис. 2) на глубине 125 м. Учитывая возможные ошибки в измерения зенитных и азимутальных углов, считается, что фактически ствол скважины может быть на расстоянии r = 0,015∙L от расчетного положения. С учетом этого минимальное расстояние между устьями соседних скважин находится из выражения:
, где hв – длина вертикального участка, м;
αв – максимальный зенитный угол, получаемый на данной площади при бурении вертикального участка, рад.
Рисунок 2
Если число разбуриваемых скважин в кусте больше 8–10, то целесообразно их разделить на группы по 4–6 скважин, с расстоянием между крайними скважинами в группах 15–40 м, с тем, чтобы при бурении следующей группы скважин возможно было начать ввод в эксплуатацию скважин предыдущей группы. При этом следует иметь в виду, что во время выполнения на бурящейся скважине опасных и ответственных работ (ликвидация аварии, перфорация, ликвидация нефтегазопроявлений и т.п.) все работы в радиусе не менее 50 м прекращаются. Исходя из этих требований, разработаны типовые схемы расположения устьев скважин на кустовой площадке [7].
1.2 Определение очередности бурения скважин в кусте и длины вертикальных участков
Наиболее просто задача решается, если кустовая площадка расположена в центре разбуриваемого участка. Под углом 60°) к направлению движения станка (НДС) проводят четыре линии, разбивающие план куста на четыре сектора (рис. 3). Сначала бурят скважины сектора I, направления которых противоположны движению станка. Затем скважины, расположенные в секторах IIа и IIб, причем, желательно чередовать скважины в этих секторах. В последнюю очередь бурят скважины, проектные направления которых находятся в секторе III.
Рисунок 3 — Схемы симметричного (а) и асимметричного (б) расположения кустовой площадки.
Рисунок 4 — Схема расположения кустовой площадки вне разбуриваемого участка.
Из скважин I-го сектора первыми бурят скважины с большими зенитными углами (большими отходами), а затем с меньшими. При этом длину вертикального участка первой скважины выбирают минимальной. Для каждой очередной скважины этого сектора глубина зарезки увеличивается в соответствии со следующим правилом: расстояние по вертикали между точками зарезки наклонных участков двух скважин одного сектора должно быть не менее 30 м, если разница в азимутах забуривания менее 10°; не менее 20 м — если разница азимутов составляет 10–20°; не менее 10 м — если азимуты отличаются более чем на 20°.
При бурении скважин секторов IIа и IIб глубины зарезки должны увеличиваться. Однако на практике этого не всегда можно добиться. Поэтому, если разность в азимутах соседних скважин составляет 20° и более, то допускается зарезка последующей скважины с меньшей глубины. Для скважин сектора III очередность обратная: сначала бурят скважины с меньшим отходом с максимальным вертикаль ным участком, в последнюю очередь — скважины с максимальным отходом, глубина зарезки для каждой последующей скважины выбирается меньше, чем для предыдущей.
Если кустовая площадка расположена на краю разбуриваемого участка, на плане куста выделяются три сектора (рис. 3, б). При разбуривании прибрежных морских месторождений возможны случаи, когда кустовая площадка расположена за пределами разбуриваемого участка (рис. 4). При этом направление движения станка выбирается таким, чтобы углы между ним и стволами большинства скважин были как можно ближе к 90°.
Задача завершается построением схемы куста и таблицы, в которой приводятся проектные азимуты всех скважин, длины вертикальных участков, смещения и другие данные. Схемы кустов некоторых месторождений Башкортостана и Западной Сибири приведены в приложении 1.
На многих предприятиях имеются программы для построения схемы кустов на ЭВМ, содержащие вышеуказанные требования и ограничения и учитывающие местные условия.
2 Расчет и построение профиля наклонной скважины
Задача состоит из следующих этапов:
1) выбор типа профиля;
2) выбор компоновок для бурения отдельных интервалов скважины;
3) собственно расчет профиля скважины.
Исходными данными для расчета являются:
– глубина скважины и глубина кровли пласта по вертикали – Hc, Hкр;
– отход (смещение точки входа в пласт по горизонтали) — A;
– интервал установки ЭЦН (для нефтяных скважин) по вертикали;
– длина вертикального участка — h1;
– конструкция скважины;
– проходка на долото в интервале набора зенитного угла hд;
– способ бурения;
– известные закономерности изменения зенитного угла и азимута, обусловленные геологией месторождения;
– ограничения на кривизну отдельных участков ствола скважины, обусловленные технологией бурения и требованиями эксплуатации;
– угол входа в пласт.
2.1 Выбор типа профиля
Наклонная скважина должна иметь по возможность минимальную стоимость и обеспечивать достаточно надежную работу применяемого насосного оборудования, т.е. дополнительные ограничения на технологию бурения и эксплуатацию скважины, связанные со спецификой наклонного бурения, должны быть минимальными. Для этого ствол скважины должен иметь минимальное количество перегибов и минимальную длину.
Источник: https://tut-files.ru/previewfile/17164