Наклонного ствола и коррекции трассы скважины

Ориентирование в скважине отклонителя для забуривания

Для ориентирования уипстока (клина) или бурильного инструмента с отклонителем в стволе скважины необходимо выполнение следующих операций: определение положения плоскости действия отклонителя относительно направления на магнитный север или апсидальной плоскости; установка отклонителя в заданном направлении; проверка точности установки отклонителя.

В процессе проводки наклонно направленных скважин часто возникает ситуация, когда необходимо изменить направление бурения для того, чтобы трасса скважины совпала с проектной. С этой целью в скважину спускается отклоняющая КНБК и отклонитель путем поворота бурильных труб устанавливается в нужном направлении.

Под углом установки отклонителя понимается угол между апсидальной плоскостью и плоскостью действия отклонителя в процессе бурения.

В зависимости от угла установки отклонителя изменяется либо зенитный угол, либо азимут скважины, либо одновременно зенитный угол и азимут скважины. Если угол установки равен 0° или 180°, то бурение происходит соответственно с увеличением или уменьшением зенитного угла без изменения азимута скважины. При угле установки отклонителя 90° или 270° бурение осуществляется с изменением азимута скважины соответственно вправо или влево относительно апсидальной плоскости без изменения зенитного угла. При других значениях угла установки отклонителя одновременно изменяются зенитный угол и азимут скважины.

Исходные данные:

* Начальные (на глубине начала коррекции) a_н, j_н и необходимые (в конце интервала коррекции длиной DL) a_к , j_к зенитные углы и азимуты скважины; установка отклонителя производится при каждом рейсе в процессе коррекции, поэтому DL соответствует величине проходки за одно долбление.

* угол закручивания бурильной колонны ("угол опережения") f_оп, зависит от момента на долоте (твердости породы, типоразмеров долота и забойного двигателя, осевой нагрузки на долото, подачи насосов), диаметров бурильной колонны, искривления скважины, коэффициента трения – качения при взаимодействии труб со стенками скважины, влияния геологических условий на искривление скважины; этот угол рассчитывается или берется из опыта бурения в данном регионе; при игнорировании естественного искривления обычно принимается: для 127-мм бурильных труб f_оп = 10 - 15°/100 м при использовании 295,3-мм долот и 240-мм турбобуров и f_оп = 4 - 6°/100 м при использовании 215,9-мм долот и 195-мм турбобуров.

Расчет угла установки отклонителя:

* угол установки (плоскости действия) отклонителя f_y относительно апсидальной плоскости рассчитывается по формуле:

f_y = arccos{[cosa_{н *} cosq - cosa_к] / [sina_{н *} sinq]}, (3.2)

где q - пространственный угол искривления оси ствола в интервале коррекции трассы скважины:

q = аrccos [cosa_{н *} cosa_к + sina_{н *} sina_{к *} cos(j_к - j_н)], (3.3)

причем a_n > 0 и q ¹ 0.

* f_тр – требуемое положение отклонителя после спуска его в скважину рассчитывается по формуле:

f_тр = j_н + f_оп ± f_y, (3.4)

где знак (+) принимается, если j_к > j_н , знак (-) – если j_к < j_н.

* f_пов – требуемый угол поворота инструмента вправо для установки отклонителя в нужном направлении:

f_пов = 360° - f_уо + j_тр, (3.5)

где j_уо – угол фактического положение отклонителя после его спуска в скважину и проведения инклинометрии:

f_уо = 360° - ПИ1 + j_н , (3.6)

где ПИ1 – первоначальное показание инклинометра (мнимый азимут относительно магнитной метки в магнитном переводнике – "севера") при замере в инструменте.

* нужное показание инклинометра при контрольном замере в магнитном переводнике:

ПИ2 = 360° - j_тр + j_н. (3.7)

Общая кривизна скважины в интервале коррекции DL, которую должна обеспечить КНБК определяется по формуле (°/100 м):

S_о = 100_*q/DL. (3.8)

Пример расчета коррекции трассы скважины.

Пусть в скважине длиной 1000 м a_n = 10° и j_n = 30°. Необходимо скорректировать трассу таким образом, чтобы при ее длине 1300 м (DL = 1300 – 1000 = 300 м) получить a_n+1 = 20° и j_n+1 = 60°. Принимается f_оп = 5°/100 м или f_оп = 5_*1000 / 100 = 50°.

По формуле (3.3) определяем суммарный угол искривления оси ствола в интервале коррекции:

q = аrccos [cos10°_* cos20° + sin10°_* sin20°_* cos(60° - 30°)] = 12°.

По формуле (3.2) находим угол установки отклонителя:

f_y = arccos{[cos10° _* cos12° - cos20°] / [sin10°_*sin12°]} = 49°.

По формуле (3.4) определяем требуемое положение отклонителя после спуска его в скважину (f_y = +49°):

f_тр = 30° + 50° + 49° = 129°.

По формуле (3.6) находим угол фактического положение отклонителя после его спуска в скважину и проведения инклинометрии (ПИ1 = 200°):

f_уо = 360° - 200° + 30° = 190°.

По формуле (3.5) находим требуемый угол поворота инструмента вправо для установки отклонителя в нужном направлении:

f_пов = 360° - 190° + 129° = 299°.

По формуле (3.7)определяем нужное показание инклинометра при контрольном замере в магнитном переводнике:

ПИ2 = 360° - 129° + 30° = 261°.

По формуле (3.8) определяем общую кривизну скважины в интервале коррекции:

S_о =100_*12 /300 = 4°/100 м.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Гулизаде М.П. Турбинное бурение наклонных скважин. Баку. Азнефтнешр. 1958.

2. Зельманович Г.М. Исследование влияния криволинейности ствола на и расчёт темпа искривления при бурении в анизотропной среде. Автореферат диссертации представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук. Тюмень. 1973.

3. Гулизаде М.П., Кауфман Л.Я. Сушон Л.Я. Методика расчёта КНБК и интенсивности искривления ствола наклонной скважины, Тюмень. 1974.

4.Сушон Л.Я. Исследование, разработка и внедрение в Западной Сибири системы проектирования забойных компоновок и профилей для бурения наклонных скважин. Автореферат диссертации, представленной на соискание учёной степени доктора технических наук. М.1981.

5. Патент РФ № 2055974. Шарнирный отклонитель, Шенгур Н.В., Поташников В.Д.,1996г.

6. Патент РФ № 2088742. Упругий центратор, Поташников и др., 1997 г.

7. Заявка на Патент РФ №96111665/03. Децентратор забойной компоновки, Поташников В.Д., решение о выдаче Патента от 02.07.97 г.

8.Басарыгин Ю.М., Будников В.Ф., Булатов А.И., Гераськин В.Г. Строительство наклонных и горизонтальных скважин. – М.: "Недра – Бизнесцентр", 2000. – 262 с.

9. Григорян А.М. Вскрытие пластов многозабойными и горизонтальными скважинами. - М.: Недра, 1969. – 192 с.

10. Григулецкий В.Г., Никитин Б.А. Стационарный приток нефти к одиночной наклонно направленной скважине в анизотропном пласте. – Нефтяное хозяйство, 1993, № 2, с. 20 – 21.

11. Инструкция по испытанию обсадных колонн на герметичность. – М., 1999. Госгортехнадзор России, № 10 – 13/137 от 11.03.98

12. Калинин А.Г., Никитин Б.А., Солодкий К.М., Султанов Б.З. Бурение наклонных и горизонтальных скважин: Справочник; Под ред. А.Г. Калинина. – М.: Недра, 1997. – 648 с.

13. Кульчицкий В.В. Геонавигационные технологии проводки наклонно направленных и горизонтальных скважин. – М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 2000.

14. Технологический регламент на бурение из обводненных и бездействующих эксплуатационных скважин боковых стволов с горизонтальным участком. РД 5753490-22-2000. – Сургут: ОАО "Сургутнефтегаз", 2000. – 87 с.