7 Проектирование профилей направленных скважин Проектный профиль скважины

7. Проектирование профилей направленных скважин Проектный профиль скважины должен обеспечивать: • выполнение скважиной поставленной задачи при требуемом качестве; • вскрытие пласта (геологического объекта) в заданной точке при допустимых отклонениях от нее; • максимально высокие дебит скважины и коэффициент извлечения нефти; • максимально возможное сохранение коллекторских свойств продуктивного горизонта; • оптимальное соотношение затрат средств и времени на сооружение скважины. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 80

7. Проектирование профилей направленных скважин Проектный профиль скважины должен обеспечивать: • соблюдение инструктивно установленных ограничений на зенитные углы и интенсивность искривления скважины на различных интервалах ствола; • свободное прохождение всего оборудования и инструмента, опускаемого в скважину; • возможность любого вида воздействия на пласт с целью интенсификации добычи флюида; • минимальную возможность появления различных видов осложнений и аварий как в процессе бурения, так и эксплуатации скважины; • минимальное возрастание дополнительных нагрузок на наземное оборудование и инструмент. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 81

7. Проектирование профилей направленных скважин Общий порядок проектирования 1. Выбор типа профиля. 2. Определение допустимой интенсивности искривления. 3. Расчет профиля. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 82

7. Проектирование профилей направленных скважин Требования к профилю скважины Максимально допустимый зенитный угол в интервале увеличения угла – 400 ; в интервале установки погружного насоса – 300 ; при входе в продуктивный пласт – 250. Максимально допустимая интенсивность искривления в интервале искусственного искривления скважины – 1, 5 град/10 м; в интервале установки погружного насоса – 3 град/100 м. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 83

7. Проектирование профилей направленных скважин Классификация профилей направленных скважин 1. По количеству интервалов с неизменной интенсивностью искривления – двух, трех, четырех, пяти и более интервальные. 2. По виду профиля - S- образные, J- образные. 3. По величине радиуса искривления - с большим, средним, малым и сверхмалым радиусом искривления. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 84

7. Проектирование профилей направленных скважин Типы профилей направленных скважин Двухинтервальный профиль Преимущества: максимальный отход скважины. 1 Недостатки: 2 постоянное применений специальных компоновок (отклонителей) на втором интервале. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 85

7. Проектирование профилей направленных скважин Типы профилей направленных скважин Трехинтервальный профиль с третьим прямолинейным участком Преимущества: минимальное время бурения с отклонителем; сравнительно большая величина отхода. 1 2 3 Недостатки: возможность осложнений при бурении третьего интервала, особенно в абразивных породах средней твердости и твердых. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 86

7. Проектирование профилей направленных скважин Типы профилей направленных скважин Трехинтервальный профиль с третьим криволинейным участком Преимущества: упрощается проходка третьего интервала. 1 Недостатки: 2 3 уменьшается отход при прочих равных условиях; увеличивается длина интервала бурения с отклонителем. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 87

7. Проектирование профилей направленных скважин Типы профилей направленных скважин Четырехинтервальный профиль с четвертым интервалом уменьшения зенитного угла Преимущества: 1 сравнительно большая величина отхода; 2 уменьшение вероятности осложнений в процессе бурения. 3 Недостатки: 4 возрастание сил сопротивления перемещению колонны туб. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 88

7. Проектирование профилей направленных скважин Типы профилей направленных скважин Четырехинтервальный профиль с четвертым интервалом увеличения зенитного угла Преимущества: увеличения поверхности фильтрации и зоны дренирования; увеличения дебита скважины; увеличения коэффициента нефтеотдачи пласта. 1 2 3 4 Недостатки: сложность реализации. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 89

7. Проектирование профилей направленных скважин Типы профилей направленных скважин Пятиинтервальный профиль Преимущества: при эксплуатации скважины возможна установка насосного оборудования в зоне продуктивного горизонта. 1 2 3 Недостатки: 4 существенное увеличение нагрузки на крюке за счет сил трения. 5 Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 90

7. Проектирование профилей направленных скважин Определение допустимой интенсивности искривления • • При значительной интенсивности искривления сокращаются дополнительные затраты времени на бурение с отклонителем, однако ухудшаются условия эксплуатации оборудования и инструмента как при бурении, так и при дальнейшей эксплуатации скважины; возможны поломки инструмента; увеличивается вероятность образования желобных выработок; затрудняется спуск в скважину различных приборов, оборудования и инструмента. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 91

7. Проектирование профилей направленных скважин Определение допустимой интенсивности искривления Минимальный радиус кривизны ствола Rmin определяется по следующим формулам: • из условия проходимости оборудования и инструмента по скважине скважины или внутренний диаметр обсадной колоны; К-необходимый зазор, К=1, 5 -3 мм. • из условия предотвращения желобообразования где P-натяжение колонны при подъеме инструмента; l -расстояние между замками; Fдоп-допустимая сила прижатия замка к стенке скважины. больших глубинах Fдоп=20 -30 к. Н. В крепких породах Fдоп=40 -50 к. Н. • из условия предотвращения поломок колонн труб где Е-модуль упругости; [ ] -допустимое напряжение изгиба. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 92

7. Проектирование профилей направленных скважин Расчет профиля скважины Общий порядок расчета • По ранее пробуренным скважинам определяются закономерности искривления и влияние на него различных факторов. • По схеме кустования или структурной карте и геологическим разрезам определяются проектный азимут скважины, глубина скважины по вертикали и проектный отход (смещение). • Определяется конечная глубина верхнего вертикального участка. • Выбирается КНБК, обеспечивающая необходимую интенсивность искусственного искривления. • Производится расчет профиля, т. е. определяются зенитные углы в начале и в конце каждого интервала и величины проекций каждого интервала на горизонтальную и вертикальную плоскости, а также длина каждого интервала по оси скважины. Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 93

7. Проектирование профилей направленных скважин Теория расчета криволинейного профиля Параметрические уравнения элементов профиля в дифференциальном виде: , отсюда 94

7. Проектирование профилей направленных скважин Расчет трехинтервального профиля h H 1 Исходные данные: глубина по вертикали h, отход S, длина верхнего вертикального участка H 1, радиус кривизны второго интервала R 2. Необходимый зенитный угол θ 2 в конце второго интервала определяется из выражения: где H H 2 R 2 H 3 2 S S 3 Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 95

7. Проектирование профилей направленных скважин Расчет четырехинтервального профиля H 1 Исходные данные: глубина по вертикали h, отход S, длина верхнего вертикального участка H 1, радиусы кривизны R 2 и R 4 на участках набора и уменьшения зенитного угла, зенитный угол в конце второго интервала, определяемый нормативно (например, 250), или принимаемый несколько большим, чем при расчете трехинтервального профиля. h где H H 2 R 2 где H 3 2 S 3 S S 4 Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 96

7. Проектирование профилей направленных скважин Проектирование по номограммам Исходные данные: глубина скважины по вертикали Но=2150 м, глубина залегания продуктивного горизонта Но=2100 м, отклонение забоя от вертикали А=1200 м. Определяемые величины: Зенитный угол в конце интервала набора 1=35 о. Длина ствола до кровли продуктивного горизонта Lн=2345 м. Длина участка увеличения зенитного угла l 2=252 м. Его вертикальная проекция h=242 м, горизонтальная проекция а 1=80 м. Зенитный угол скважины на о конечной глубине к=19 Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 97

7. Проектирование профилей направленных скважин TVDтер TVDкор Характеристики профилей направленных скважин, принятые в англоязычной литературе Интенсивность искривления - BUR кор R тер Н Направленное бурение нефтяных и газовых скважин 98