Бурение и освоение нефтяных и газовых скважин. Лекция №4

1. Бурение и освоение нефтяных и газовых скважин

Лекция №4
Бурение и освоение нефтяных
и газовых скважин

2. План лекции

Лекция №4
План лекции
• Основные термины и определения в наклонно-направленном
бурении
• Типы профилей наклонно-направленных скважин и особенности
их выбора
• Горизонтальные скважины и особенности их профилей
• Методика расчёта элементов траектории наклоннонаправленных скважин
• Формулы для расчёта проекции и длин участков профиля
наклонной скважины
• Расчёт радиуса искривления при наборе кривизны наклонной
скважины
52

3.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В
НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОМ БУРЕНИИ
Направленной будем называть такую скважину,
которую
пробурили
вдоль
запроектированной
пространственной трассы и попали в заданную цель, а
ее забой и фильтровая зона не только располагаются в
заданной области горных пород, но и ориентированы в
соответствии с проектом относительно простирания
пласта.

4.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В
НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОМ БУРЕНИИ
Горизонтальная скважина – это скважина, которая
имеет достаточно протяженную фильтровую зону,
соизмеримую по длине с вертикальной частью
ствола,
пробуренную
преимущественно
вдоль
напластования между кровлей и подошвой нефтяной
или газовой залежи в определенном азимутальном
направлении.
Основное преимущество горизонтальных скважин по
сравнению с вертикальными состоит в увеличении
дебита в 2-10 раз за счет расширения области
дренирования
и
увеличения
фильтрационной
поверхности.

5. Основные термины и определения в наклонно-направленном бурении

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В
НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОМ БУРЕНИИ
Обсадная колонна – это свинченные друг с другом и
опущенные в ствол обсадные трубы с целью изоляции
слагающих ствол горных пород. Различают первую
обсадную колонну – кондуктор, последнюю обсадную
колонну – эксплуатационную колонну, в том числе
хвостовик, промежуточные обсадные колонны, в том
числе летучки (лайнеры).
Цементное кольцо – затвердевший цементный
раствор, закачанный в кольцевое пространство между
стволом и обсадной колонной с целью его
герметизации.

6. Основные термины и определения в наклонно-направленном бурении

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В
НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОМ БУРЕНИИ
Фильтр – участок скважины, непосредственно
соприкасающийся с продуктивным нефтяным или
газовым горизонтом. Фильтром может служить
необсаженный колонной участок ствола, специальное
устройство с отверстиями, заполненное гравием и
песком, часть эксплуатационной колонны или
хвостовика с отверстиями или щелями.

7.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В
НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОМ БУРЕНИИ
Профиль горизонтальной скважины состоит из
двух сопряженных между собой частей:
направляющего и горизонтального участков ствола.
Под направляющим участком ствола будем понимать
его участок от устья до точки с заданными
координатами на кровле и непосредственно в самом
продуктивном пласте.

8.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В
НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОМ БУРЕНИИ
Назначение направляющей части горизонтальной
скважины заключается в выведении скважины под
определенным углом в точку продуктивного
пласта с заданными координатами.
При расчете профиля этой части горизонтальной
скважины кроме проектной глубины и отклонения
забоя от вертикали необходимо задавать
значение зенитного угла на проектной глубине.

9.

Методика расчета направляющей части профиля
горизонтальной скважины основана на решении
системы уравнений проекций участков профиля на
вертикальную и горизонтальную плоскости. Формулы
для расчета проекций и длин участков профиля
Вид участка профиля
Проекция участка
Длина участка
горизонтальная
вертикальная
Вертикальный
R(1 – cosZ)
Нв R sin Z
Нв ZR/57,296
Начального искривления
R(cos Z2 – cos Z1)
R(sin Z2 – sin Z1)
(Z2 – Z1)R/57,296
Увеличения зенитного угла R(cos Z1 – cos Z2)
R(sin Z1 – sin Z2)
(Z1 – Z2)R/57,296
Уменьшения зенитного
L cos ZL
L
L sin ZL
угла
Тангенциальный
Примечание. Обозначения: Z, Z1, Z2 – зенитные углы участков; R – радиус участка, ZL

10.

МЕТОДИКА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ ТРАЕКТОРИИ
НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН
Профиль направленной скважины должен удовлетворять
скоростному и качественному сооружению скважины при
обязательном достижении поставленной цели. При этом
следует иметь в виду применение трех основных типов
профилей, описанных выше:
• тангенциальный, состоящий из трех участков –
вертикального, набора зенитного угла и наклонного
прямолинейного;
• S-образный, состоящий из пяти участков – вертикального,
набора зенитного угла, наклонного прямолинейного,
уменьшения зенитного угла и вертикального;
• J-образный, состоящий из двух участков – вертикального и
набора зенитного угла.

11.

МЕТОДИКА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ ТРАЕКТОРИИ
НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН
Расчет профиля указанных типов сводится к
определению зенитного угла ствола скважины, длин
вертикальных и горизонтальных проекций профиля,
радиуса кривизны участков набора и уменьшения
зенитного угла.
При проектировании любого профиля направленной
скважины
необходимо
располагать
следующими
исходными данными:
- глубина проектного забоя;
- отклонение проектного забоя от вертикали,
проходящей через устье скважины;
- азимут цели по отношению к устью;
- конструкция скважины с поинтервальным указанием
диаметров ствола и глубин спуска обсадных колонн.

12.

ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЁТА ПРОЕКЦИИ И ДЛИН
УЧАСТКОВ ПРОФИЛЯ НАКЛОННОЙ СКВАЖИНЫ
Для профиля 1-го типа необходимое значение
максимального зенитного угла находят по формуле
R – радиус искривления 2-го участка
ствола, м;
А – смещение забоя от вертикали, м;
Н – интервал глубин по вертикали
2-го и 3-го участков ствола скважины, м.
Длину 2-го и 3-го участков, их
вертикальных
и
горизонтальных
проекций определяют по формулам,
приведенным в таблице

13.

Формулы для расчета профиля 1-го типа

14.

.Вертикальная проекция направленной скважины S-образного(2-го) типа
При расчете профиля 2-го типа сначала устанавливают длину 5-го
вертикального участка. Если проектируется нефтяная или газовая скважина на
многопластовую залежь, то длина этого участка ствола должна быть не менее
общей мощности залежи плюс 5-10 % от нее. Указанная величина превышения
длины 5-го участка над мощностью залежи обусловлена часто возникающей
необходимостью корректировки положения забоя в пространстве в конце 4-го
участка ствола.

15.

Необходимый зенитный угол 3-го участка ствола определяют из
следующей формулы:
R0 = R1 + R2; H = H0 – Hв – H3.
Длину участков профилей, их горизонтальных и вертикальных проекций
определяют с помощью формул, приведенных в табл.
Формулы для расчета профиля 2-го типа

16.

При расчете профиля 3-го типа, когда, известны глубина скважины,
длина 1-го вертикального участка и отклонение забоя от вертикали,
определяют радиус искривления 2-го участка. Кроме того, может
быть задан угол с продуктивным пластом (угол между осью ствола
скважины и плоскостью напластования).
Вертикальная проекция направленной скважины J-образного (3-го) типа

17.

Тогда зенитный угол в месте входа в пласт
а = 90-у-Р,
где у – угол встречи скважины с пластом; р – угол падения
пласта.
Кроме того,
cos α = 1 – A/R.
Для расчета длин участков, вертикальных и горизонтальных
проекций ствола скважины используют формулы, приведенные
в табл.
Формулы для расчета профиля 3-го типа

18. Спасибо за внимание!!!