Кейн С.А. , Буслаев В.Ф. Проектирование профилей наклонно-направленных скважин обычного типа

Подождите немного. Документ загружается.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

С.А. КЕЙН, В.Ф. БУСЛАЕВ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОФИЛЕЙ НАКЛОННО

НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН ОБЫЧНОГО ТИПА

Методическое указание

Ухта 2007

УДК 622.243.24

К33

Кейн С.А., Буслаев В.Ф. Проектирование профилей наклонно направленных скважин

обычного типа. Методическое указание. Издание 3–е, переработанное. – Ухта, УГТУ. 2007. –

21 с.

Методическое указание предназначено для проведения занятий по дисциплинам

«Технология бурения скважин» и «Математическое обеспечение задач наклонно

направленного бурения» при подготовке бакалавров направления 130500 «Нефтегазовое

дело» и студентов специальности 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин».

Указание содержит методики расчета профилей скважин обычного типа и алгоритмы

расчетов трех– четырех– и пятиинтервальных профилей.

Содержание указания соответствует учебной программе

Методическое указание рассмотрено, одобрено кафедрой бурения от . .07 г., протокол

№_ и Советом специальности «Нефтегазовое дело» от _. _.07 г., протокол № и

предложено для издания

Рецензент: Осипов П.Ф., д.т.н.

Редактор: Логачев Ю.Л., К.Т.Н.

В методическом указании учтены замечания рецензента и редактора

План 2007 г., позиция

Подписано в печать. Компьютерный набор

Объем Тираж Заказ

 Ухтинский государственный технический университет, 2007

 Кейн С.А., Буслаев В.Ф., 2007

ISBN

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Общие сведения 4

2. Компоновки нижней части бурильной колонны 7

3. Типы плоских профилей наклонно направленных скважин 8

4. Выбор конфигурации профилей наклонно направленных

скважин

5. Расчет профилей обычного типа 11

6. Примерные варианты исходных данных для расчета 19

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Проектирование профилей скважин – одна из составных частей

технических проектов на строительство наклонно направленных скважин. Цель

проектирования профилей – выбор типа и его конфигурации, расчет и

построение в пространстве траектории оси скважин.

Профили проектируют исходя из целевого назначения скважины и

конкретных геолого–технических условий бурения. Профиль наклонно

направленной скважины должен обеспечить:

 доведение скважины до проектной глубины при существующем состоянии

техники и технологии буровых работ;

 качественное строительство скважины при минимальных затратах времени и

средств;

 достижение проектного смещения забоя от вертикали в заданном

направлении с учетом допустимых норм отклонения от проектного

положения при минимальном объеме работ с ориентируемыми

отклоняющими компоновками низа бурильной колонны (КНБК);

 минимальное количество участков с разными радиусами искривления,

величина которых не превышает допустимые значения;

 возможность свободного прохождения по стволу различных КНБК, обсадных

колонн и оснасток элементов подземного оборудования для эксплуатации и

ремонта скважин;

 длительную и безаварийную эксплуатацию скважин глубинными насосами, в

том числе и глубинными штанговыми насосами.

Процесс углубления наклонно направленной скважины производят, как

правило, следующим образом.

1. Бурится вертикальный участок.

2. На определенной глубине, называемой глубиной зарезки наклонного ствола,

ориентируемыми компоновками нижней части бурильной колонны (КНБК), в

состав которых включаются отклонители (турбинный отклонитель, винтовой

отклонитель, кривой переводник над забойным двигателем, накладка или

эксцентричный ниппель) производят отклонение оси скважины от вертикали,

т. е. увеличивают зенитный угол скважины. В перечисленных компоновках

имеется перекос осей от 1 до 3,5 градусов. При бурении компоновку

ориентируют в определенном направлении в горизонтальной плоскости – в

направлении проектного азимута скважины. Участок, следующий за

вертикальным, называется участком зарезки наклонно направленного ствола

или участком набора зенитного угла ориентируемой компоновкой.

3. Далее продолжают отклонять скважину от вертикали, т. е. увеличивать

зенитный угол скважины, но используют так называемые компоновки

неориентируемого набора угла. В неориентируемые компоновки, как

правило, включают опорно–центрирующие элементы (калибраторы,

центраторы). Участок называют – участок набора зенитного угла

неориентируемой компоновкой.

4. Следующим бурится участок стабилизации зенитного угла или

прямолинейно–наклонный участок. КНБК для его бурения, включают от

одного до трех (возможно и больше) опорно–центрирующих элементов.

5. Дальше может быть включен участок уменьшения зенитного угла, для

бурения которого используются маятниковые компоновки или компоновки на

принципе отвеса.

6. Скважина может заканчиваться прямолинейным, искривленным или

вертикальным участком.

Первый вертикальный участок и участок набора зенитного угла

отклонителем обязательно включают в профиль любой направленной

скважины.

Некоторые из оставшихся участков могут быть и не включены в

профиль. Возможны различные сочетания участков и их последовательности в

зависимости от глубины скважины и геологических условий, в которых она

бурится.

При бурении участка ориентируемого набора угла обязательно

используются отклонители на базе забойных двигателей, на всех остальных

участках могут применяться как компоновки с забойным двигателем, так и

роторные компоновки.

Основными характеристиками профиля наклонно направленной скважины

являются:



зенитный угол скважины – угол между касательной к оси скважины в данной

точке и вертикалью;



азимут скважины – угол отсчитываемый по движению часовой стрелки в

горизонтальной плоскости между направлением на север и проекцией на

горизонтальную плоскость касательной к оси скважины в данной точке;



радиус искривления – радиус окружности по которой происходит

искривление скважины на участках набора или уменьшения зенитного угла;



интенсивность искривления или кривизна скважины – величина,

характеризующая степень искривления ствола и определяемая соотношением

i = (

кон

– 

нач

)/l ,

(1)

где 

кон

и 

нач

– зенитный угол в конце и начале участка; l – длина участка.

Интенсивность искривления измеряется в град/м, но в бурении

распространены и такие единицы, как град/10м и град/100м. Например,

интенсивность искривления на участке равна i = 0.1 град/м = 1 град/10м = 10

град/100м.

Интенсивность искривления связана с радиусом искривления скважины

соотношением:

i=57,3/R град./м. (2)

2. КОМПОНОВКИ НИЖНЕЙ ЧАСТИ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

Реализация проектного профиля скважины обеспечивается компоновками

нижней части бурильной колонны. Типовые составы КНБК, используемые при

бурении наклонно направленных скважин, приведены в таблице 1. При их

описании использованы следующие часто применяющиеся обозначения:

ТО – турбинный отклонитель (угол перекоса осей между шпиндельной и

турбинной секцией 1–3,5

);

ВО – винтовой отклонитель (угол перекоса осей 1–3,5

);

ДРУ – объемный двигатель с регулируемым углом перекоса осей;

ЗД – забойный двигатель (турбобур или винтовой забойный двигатель ВЗД);

УОО – устройство для ориентирования отклонителя, включающее специальный

переводник с магнитной меткой;

АБТ – алюминиевые (немагнитные) бурильные трубы;

УБТ – утяжеленные бурильные трубы;

БТ– бурильные трубы;

ОЦЭ – опорно–центрируюший элемент (калибратор, центратор)

Таблица 1 – Формализованные компоновки нижней части бурильной колонны

Участок КНБК Интенсивность

искривления,

град./100 м

Набор зенитного

угла отклонителем

(ориентируемой

КНБК)

Долото;

Переводник;

Отклонитель (ТО, ВО, ДРУ) с углом перекоса

осей 1,03,0

;

Устройство ориентирования отклонителя в

скважине (УОО–5, телесистема);

Немагнитные бурильные трубы (АБТ,

монель);

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ);

Бурильные трубы ( БТ)

10  30

Набор зенитного

угла

неориентируемой

КНБК

Долото;

Переводник 0,5–1,0 м;

Калибратор;

Забойный двигатель;

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ);

Бурильные трубы ( БТ)

Долото;

Переводник 0,5–1,0 м;

Калибратор;

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ);

Бурильные трубы ( БТ)

2,5  5,0

Прямолинейно–

наклонный (участок

стабилизации)

Долото;

Переводник 0,5–1,0 м;

Калибратор;

УБТ 5–6 м;

Калибратор;

УБТ – 75 м;

Бурильные трубы ( БТ)

Уменьшение

зенитного угла

Долото;

УБТ 10–12 м;

Калибратор;

УБТ – 75 м;

Бурильные трубы ( БТ)

Долото;

Забойный двигатель;

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ);

Бурильные трубы ( БТ)

–1,5  –2,5

3. ТИПЫ ПЛОСКИХ ПРОФИЛЕЙ НАКЛОННО

НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН

Применяемые для бурения наклонно направленных скважин типы

профилей делятся на две группы. К первой относятся профили обычного типа,

представляющие кривую линию, расположенную в одной вертикальной

плоскости, то есть плоские профили; ко второй – профили пространственного

типа, представляющие пространственную кривую линию.

Основные типы плоских профилей приведены на рис. 1–3.

Профиль первого типа – трехинтервальный (рис. 1) – состоит из трех

участков: вертикального – 1, участка набора зенитного угла – 2 и

прямолинейно–наклонного участка (стабилизации зенитного угла) – 3,

продолжающегося до проектного забоя в продуктивном пласте. Характерной

особенностью бурения наклонно направленных скважин в Тимано–Печорской

провинции является включение участка набора угла неориентируемыми

компоновками в участок 2, т.е. участок набора зенитного угла состоит из двух:

на первом (2а) производится набор зенитного угла с отклонителем, на втором

(2б) – набор угла неориентируемыми

компоновками. Включение этого

участка позволяет сократить время на

дорогостоящее бурение с

отклонителем. Применение этого

профиля позволяет ограничить до

минимума количество рейсов с

ориентируемыми отклоняющими

КНБК, получить наибольшее

отклонение забоя от вертикали при

наименьшем зенитном угле и

затратить наименьшее время на

выполнение специальных операций

по

Рис. 1. Трехинтервальный профиль. удлинению ствола

Профиль второго типа (рис. 2)

четырехинтервальный – состоит из

четырех участков: вертикального –

1, набора зенитного угла – 2,

стабилизации – 3 и уменьшения угла

– 4. Этот профиль применяется при

бурении наклонно направленных

скважин для месторождений, на

которых происходит естественное

искривление скважин.

Рис. 2. Четырехинтервальный профиль

Профиль третьего типа –

пятиинтервальный (рис. 3) – состоит из

пяти участков: верхнего вертикального – 1,

набора зенитного угла – 2, прямолинейно

наклонного – 3, снижения зенитного угла –

4 и нижнего вертикального – 5,

позволяющего при пересечении стволом

нескольких продуктивных горизонтов

эксплуатировать любой из них с

сохранением общей сетки разработки. Этот

сложный профиль используется для

скважин большой глубины (более 3000

метров). Его применение позволяет

осуществлять Рис. 3.

Пятиинтервальный профиль