ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОЧЕРЕДНОСТИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В КУСТЕ

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ

К практическим занятиям по дисциплине «Наклонно-направленное и горизонтальное бурение» для студентов специальности 090800

«Бурение нефтяных и газовых скважин» очной и заочной форм обучения

 

 

Тюмень, 2003

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

 

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ

К практическим занятиям по дисциплине «Наклонно-направленное и горизонтальное бурение» для студентов специальности 090800

«Бурение нефтяных и газовых скважин» очной и заочной форм обучения

 

Председатель РИС _____________ (Перевощиков С.И.)	Проректор ___________________ «____»_________________200__ г. Рассмотрено на заседании кафедры ________________ Протокол №____от______200__г. Подпись _____________________ (зав.кафедрой)
Подписи и контактные телефоны авторов: Грачев С.И., д.т.н., Юртаев С.Л., Петухов Ю.А., (3466) 24-95-40 Козодеев С.А.	Рассмотрено на заседании методической комиссии института (факультета) _____________________________ Протокол №____от______200__г. Подпись _____________________ (председатель методокомиссии)

 

 

Тюмень, 2003

Утверждено редакционно-издательским советом
Тюменского государственного нефтегазового университета

 

Составители: Грачев С.И., д.т.н., директор НФ ТюмГНГУ

Юртаев С.Л., главный инженер «Обьнефтеремонт»

Петухов Ю.А., зам. директора НПО «ВКТБ»

Козодеев С.А., нач.отдела бурения СП «Ваньеганнефть»

 

ã государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

2003 г.

Введение

 

Современные технологические средства и технология направленного бурения достигли такого уровня, который позволяет строить скважины по технологически весьма сложным траекториям. Между тем практика разбуривания месторождений, показывает, что по тем или иным причинам возникают отклонения от проектного профиля. Например, анализ фактических инклинограмм показывает частую тенденцию изменения зенитного и азимутального углов траекторий скважин на месторождениях Среднего Приобья, их забой оказываются смещенными на десятки и сотни метров от запланированного. В результате, нарушается проектная система разработки, снижается темп отбора извлекаемых запасов и коэффициент извлечения нефти.

Таким образом, чтобы избежать нежелательных последствий при эксплуатации добывающих скважин, нужно знать методические и технологические пути обеспечения их строительства в заданном направлении.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ПРОСТРАНСТВЕННОМ ПОЛОЖЕНИИ И ИСКРИВЛЕНИИ СКВАЖИН

 

Под действием различных факторов в процессе бурения ствол скважины изменяет свое пространственное положение, вследствие чего его ось приобретает вид искривленной линии. Она может изображаться последоватеьлным соединением прямых и кривых отрезков. Дадим определение основным терминам и параметрам, характеризующим положение в пространстве, точки (О) оси скважины (рисунок 1).

Рисунок 1. Параметры пространственного положения оси скважины

 

- Глубина скважины (S)- расстояние по оси скважины от устья до забоя или любой точки измерения.

- Глубина скважины по вертикали (Н) - расстояние от устья до горизонтальной плоскости, проходящей через забой скважиныО.

- Зенитный угол ()- угол между касательной к оси ствола скважины в рассматриваемой точке О и вертикалью, проходящей через данную точку.

- Азимутальный угол () - угол между принятым направлением начала отсчета 3 и касательной 5 к горизонтальной проекции оси скважины, отсчитываемой по часовой стрелке. В зависимости от принятого начала отсчета азимутальный угол может быть истинным, магнитным или условным. В первом случае отсчет ведется от географического, во втором от магнитного меридиана, в третьем - от направления на произвольный репер, координаты которого известны.

- Угол наклона ()- угол между осью скважины или касательной к ней в рассматриваемой точке О и горизонтальной проекцией оси на плоскость, проходящую через данную точку.

- Профиль скважины- проекция оси скважины на вертикальную плоскость 2, проходящую через ее устье и забой.

- План скважины- проекция оси скважины на горизонтальную плоскость 1, проходящую через ее устье.

- Отход или отклонение (А) забоя от вертикали- расстояние от забоя скважины до вертикали, проходящей через устье скважины.

- Апсидальная плоскость - вертикальная плоскость, проходящая через касательную ОК к оси ствола скважины в точке проведения замера О.

- Зенитная интенсивность искривления ()- изменение зенитного угла на участке между двумя точками замера.

- Азимутальная интенсивность искривления ()- изменение азимутального угла на участке между двумя точками замера.

- Пространственная интенсивность искривления (i)- степень одновременного изменения зенитного и азимутального углов за интервал. В дальнейшем будем использовать термин интенсивность искривления.

- Радиус искривления- величина обратная интенсивности искривления . На практике используют понятие интенсивности искривления ствола скважины на 10 метров и на 100 метров

 

, м; , м (1.1)

 

- Кривизна ствола скважины - величина, обратная радиусу

 

, рад/м (1.2)

- Угол установки отклонителя на забое - угол между плоскостью действия отклонителя и вертикальной плоскостью, проходящей через ось скважины в месте его установки.

- НДС - направление движения бурового станка.

- Радиус круга допуска - допустимое отклонение забоя скважины от проектного.

- Магнитное склонение (ms) - угол между истинным направлением на север и магнитным направлением, определяемым по компасу.

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОЧЕРЕДНОСТИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В КУСТЕ

 

1. Составление плана разбуривания куста скважин заключается в определении порядка очередности бурения скважин и длин их вертикальных участков. Исходными данными являются: азимуты скважин (); смещение забоев от вертикали (А) для каждой скважины; направление движения станка (НДС).

2. Очередность бурения скважин с кустовой площадки определяется в зависимости от величины угла, измеряемого от НДС до проектного направления на забой скважины по ходу часовой стрелки (см. рисунок 2, поз. а-в). При этом в первую очередь бурятся скважины, для которых указанный угол расположен в секторе 120-240 (сначала бурятся скважины с большим смещением забоев, рисунок 2, поз. а); затем скважины, горизонтальные проекции которых с HДС образуют угол, равный 60-120 и 240-300, а также вертикальные скважины (рисунок 2 поз. б); в последнюю очередь ведется бурение скважин, для которых вышеуказанный угол ограничен секторами 0-60 и 300 -360 (рисунок 2 поз. в), при этом сначала бурятся скважины с меньшим смещением забоя

(а) (б) (в)

Рисунок 2. Выбор очередности бурения скважин с кустовой площадки.

 

3. Расстояние между устьями скважин определяется в соответствии с /2/ , а также со схемами расположения бурового и нефтепромыслового оборудования на кустовой площадке и должно быть не менее 5 метров. Если предыдущая скважина искривлена в направлении движения бурового станка, расстояние между устьями может быть увеличено.

4. Расстояние по вертикали между точками забуривания наклонного ствола двух соседних скважин должно быть :

- не менее 30 м, если разность в азимутах забуривания менее 10

- не менее 20 м, если разность составляет 10-20

- не менее 10 м, если азимуты отличаются более чем на 20

5. Глубина забуривания наклонного ствола выбирается в зависимости от величины угла, измеряемого от направления движения станка (НДС) до проектного направления на точку по часовой стрелке:

- если указанный угол расположен в секторе 120-240, то первая скважина забуривается с минимальной глубины. Глубина забуривания каждой последующей скважины выбирается больше, чем предыдущей.

- если угол между HДС и проектным азимутам ограничен секторами 60-120или 240-300, допускается забуривание выше, чем в предыдущей скважине.

- если вышеуказанный угол расположен в секторах 0-60 или 300-360, то первая скважина забуривается с большей глубины, глубина забуривания каждой последующей скважины выбирается меньше, чем предыдущей.

6. Составление плана разбуривания куста скважин начинается с нанесения линии НДС. На ней произвольно выбирается точка, обозначающая устье первой скважины. Из этой точки проводятся линии (М 1:10000) в направлениях проектных азимутов скважин (см. рисунок 3) В соответствии с п. 2 устанавливается очередность бурения скважин и с помощью п. 5 выбираются длины вертикальных участков (H_в)

 

Рассмотрим пример практического применения вышеизложенной методики. В таблице 1 приведены проектные данные, а на рисунке 3 графическое изображение направлений траекторий 8 скважин. Азимут НДС равен 45 градусам.

 

Таблица 1

 

№ п. п.	№ скважины	Азимут, град	Отход, м
			910.

 

 

 

Рисунок 3. Выбор очередности бурения скважин.

 

Согласно п. 2 в первую очередь бурятся скважины расположенные в секторе
120-240. Это скважины под № 140 и № 141, причем первой бурится скважина с большим отходом № 140. Второй бурится скважина № 141.

Во вторую очередь бурятся скважины расположенные в секторах 60-120 и
240-300. Это скважины под № 142, 143, 145, 146. С целью исключения пересечения стволов скважин и разводки их по азимуту скважина № 142 бурится третьей, скважина № 143 – четвертой, скважина № 145 – пятой, скважина № 146 – шестой.

В третью очередь бурятся скважины расположенные в секторе 60-0-300. Это скважина № 147, 144, при этом сначала бурится скважина с меньшим отходом № 147 (седьмая по счету). Последней (восьмой) бурится скважина № 144.

По данным результатам составляется план очередности разбуривания куста скважин (таблица № 2) и схема (рисунок 4).

7. По п. 5 определяем глубины начала бурения наклонного ствола. Т. к. скважины № 140 и 141 расположены в секторе 120 - 240, то глубина вертикального участка ствола скважины № 140 составит 30 м, а глубину начала набора параметров кривизны скважины № 141 принимаем на 10 м больше (40 м), т.к. азимуты отличаются более чем на 20.

В связи с тем, что угол между НДС и проектными азимутами скважин № 142, 143, 145, 146 ограничен секторами 60 - 120 и 240 - 300, допускается забуривание выше, чем в предыдущей скважине.

Глубина начала бурения наклонного ствола скважины № 142 составит 30 м, а глубину вертикального участка скважины № 143 принимаем на 10 м больше (40 м), т.к. азимуты отличаются более чем на 20.

Глубина бурения вертикального участка скважины № 145 составит в 30 м. Глубину начала набора зенитного угла скважины № 146 принимаем на 10 м больше (40 м), т.к. азимуты отличаются более чем на 20.

Т. к. угол между HДС и проектными азимутами скважин № 147, 144 ограничен секторами 0 - 60 и 300 - 360, то глубину вертикального участка скважины № 147 определим значением 50 м. Глубину вертикального участка скважины № 144 установим на 10 м меньше (40 м), т.к. азимуты отличаются более чем на 20.

Если в заданных направлениях (см. рисунок 3) нанести в масштабе положения забоев скважин, а на линии НДС положения устьев скважин с учетом движения станка при передвижке, и затем соединить полученные точки для каждой скважины, можно получить новые значения А и , несколько отличающиеся от первоначальных. При этом азимуты скважин могут переместиться в другие сектора. Кроме того, азимут скважин с малыми смещениями забоев изменяется больше, и не исключено появление пересечений проекций стволов, что нежелательно и потребует введения корректив. В учебном задании считаем, что этого не произойдет, и план разбуривания куста строим по первоначальным азимутам (см. рисунок 3), принимая разные масштабы при обозначении устьев скважин и их забоев в масштабе М 1:500 и М 1:10000 соответственно.

 

Таблица 1. План очередности разбуривания

 

№ п.п.	Положение устья скважины	№ сква-жины	Азимут, град	Отход,	Глубина начала набора парамет-ров кривиз-ны, м	Назна-чение	Проектный пласт, м	Глубина пласта, м	Круг допуска, м
движка, м	с начала куста
							Доб	ЮБ1
							Доб	ЮБ1
							Доб	ЮБ1
							Доб	ЮБ1
							Доб	ЮБ1
							Доб	ЮБ1
							Доб	ЮБ1
							Доб	ЮБ1

 

Направление движения станка 45°, азимут мостков 135°, магнитное склонение 16°.

 

 

 

Рисунок 4. Схема очередности бурения куста скважин.