Проектирование профиля направленной скважины

Предельные значения радиусов кривизны профиля скважины должны обеспечивать возможность установки обсадных колонн, выполнение геофизических исследований и безаварийное бурение. С учетом этого профиль скважины рассчитывают на этапе проектирования. При расчете проектного профиля ствола скважины обычно пренебрегают возможным азимутальным искривлением и проектируют проведение скважины в одной вертикальной плоскости YOZ, проходящей по разведочной линии. Нисходящие скважины задают наклонными, если угол падения пласта полезного ископаемого φ_П ≥ 30⁰. Расчетом проверяется возможная величина угла встречи оси скважины с пластом полезного ископаемого – Ψ. Необходимое условие встречи: Ψ>30⁰.

Исходными данными являются: угол падения пласта полезного ископаемого φ_П, возможные значения интенсивности естественного искривления ствола J_1,J_2,….J_n на интервалах (по вертикали) Z_1, Z_2,….Z_n (до пласта полезного ископаемого); глубина скважины h_c.

Требуется установить положение точки заложения скважины, конечный зенитный угол θ_кп, длину ствола Н и угол встречи Ψ. Проверить выполнимость условие встречи оси скважины с продуктивным пластом. Построить профиль направленной скважины в плоскости YOZ.

Порядок расчета.

1. Выбрать начальный зенитный угол θ₀, который в зависимости от глубины скважины имеет следующую величину:

θ₀=0-3⁰ для глубоких скважин (h_c≈800-1000м);

θ₀=3-5⁰ для скважин средних глубин (h_c≈500-800м);

θ₀=5-20⁰ для неглубоких скважин (h_c≈300-500м).

2. Определить значения начального θ_Hi и конечного θ_ki зенитных углов для каждого интервала ствола с кривизной

- для первого(с поверхности) интервала;

- для последующих интервалов

, градус (5.2)

где

3. Определить величины проекций Y_iкаждого интервала ствола

скважины с кривизной k_i на ось OY:

для прямолинейных участков

(5.3)

для криволинейных участков

(5.4)

(5.5)

где Y - координата точки забуривания скважины относительно проекции на горизонтальную плоскость точки встречи.

4. Определить длины интервалов ствола скважины до пласта полезного ископаемого:

для прямолинейных участков

(5.6)

для криволинейных участков

(5.7)

5. Проверить выполнимость необходимого условия встречи

(5.8)

где θ_kn- зенитный угол скважины в точке встречи, градус

При невыполнении неравенства следует выбрать большее значение θ₀.

6. Определить длину ствола скважины.

Если на последнем интервале Z_n J_п=0, то

(5.9)

Если на последнем интервале Z_n J_п>0, то

(5.10)

где h_c- глубина скважины (по вертикали), м

7. Построить в масштабе профиль направленной скважины в плоскости YOZ, указать рассчитанные величины (рис.5.2)

Пример.

Исходные данные:

Z₁=100 м; J₁=0,02 o/м;

Z₂=200 м; J₂=0

Z₃=400 м; J₃=0,025 о/м

φ_n=70⁰

Так как =800 м, то примем θ₀=3⁰

2. θ_н1=θ₀=3⁰;

;

;

Рисунок 5.2 Профиль ствола направленной скважины

В – вертикаль; К – касательная к оси скважины; 1 – точка встречи

(прямолинейный участок);

;

;

3. ;

;

4.

5. то есть необходимое условие встречи выполняется.

6.

7. Строится профиль скважины по полученным расчетным параметрам.

Таблица 5.3

Варианты исходных данных для выполнения работы № 5.2

Контрольные вопросы к работе № 5.2

1. Как определяется конечный зенитный угол для каждого интервала проектируемой скважины?

2. Как определяется проекции каждого интервала ствола на вертикальную плоскость?

3. По какой формуле определяется длина интервала ствола скважины до пласта полезного ископаемого?

4. Какой по величине должен быть угол встречи оси скважины с пластом полезного ископаемого?

5. По какой формуле определяется общая длина направленной скважины?