Состав буровой установки

Приведенная классификация пород по степени их влияния на отклонение скважин может быть использована для выбора оптимальной компоновки нижней части бурильной колонны с целью сохранения или изменения отклоненного ствола сква-жины.

НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ

Наклонной можно считать такую скважину, ствол которой намеренно отклоняют от вертикали с целью достижения опре-деленных зоны или интервалов.

ОСНОВАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ

Существуют ситуации, в которых бурение скважин, откло-ненных от вертикали, представляет собой практический способ достижения нужной продуктивной зоны. Ниже приводится об-зор этих ситуаций (рис. 8.8).

1. Разработка морских месторождений. Разработка всего морского месторождения может быть осуществлена бурением требуемого числа скважин с одной платформы (на глубоковод-ном участке) или с искусственного острова -- на мелководье (рис. 8.8, а). Эти скважины необходимо отклонять от вертикали под разными углами, чтобы достигнуть границ месторождения.

2. Бурение в плоскости сброса. Скважины, пробуренные в плоскости сброса, являются неустойчивыми вследствие пере-мещения пластов и срезающего действия на обсадную колонну. Скважина, направление которой! пересекает плоскость сброса или параллельно ей, не имеет таких осложнений (рис. 8.8, б).

3. Бурение в недоступных районах. Когда коллектор нахо-дится под горой или под плотно заселенным районом, наклон-ное бурение -- единственный способ при разработке нефтяного месторождения (рис. 8.8, в).

4. Зарезка нового ствола в скважине. В некоторых случаях часть бурильной колонны остается в скважине, например, при прихвате труб. Если эти металлические предметы нельзя из-влечь, то бурение можно продолжить, изменив направление оси ствола скважины от места над оставшимся металлом. Эта опе-рация называется зарезкой нового ствола и предполагает от-клонение скважины от ее первоначального направления (рис. 8.8, г).

5. Бурение в соляные купола. Когда нефтяной коллектор находится под соляным куполом, то, как показывает практиче-ский опыт, необходимо бурить направленную скважину (рис. 8.8, д). Обсадные колонны, спущенные в зону соляных ку-полов, подвергаются смятию в результате действия бокового давления, возникающего при оползании солей. Отклонение сква-жины необходимо проектировать так, чтобы избежать соляной купол, поэтому ствол отклоняют непосредственно над нефте-носной зоной.

6. Разгрузочные скважины. Наклонная скважина может быть пробурена для пересечения и тушения фонтанирующей скважины, чтобы закачать буровой раствор с высокой плот-ностью.

7. Бурение разведочных скважин. Наклонные разведочные скважины проводят на площадях, содержащих перспективные углеводородные структуры. Статистика разведочных работ по-казывает, что одна скважина из девяти -- продуктивная. Если скважина, пробуренная первоначально, оказывается непродуктивной, то намного дешевле пробурить наклонную скважину из существующей. При этом методе достигается значительная эко-номия первоначальной стоимости бурения, затрат на установку кондуктора и промежуточной колонны. Этот метод аналогичен зарезке нового ствола в скважине.

Рис. 8.8. Варианты бурения направленных скважин.

.

ГЕОМЕТРИЯ НАКЛОННОЙ СКВАЖИНЫ

Чтобы достигнуть намеченной глубины, наклонную скважину бурят с поверхности по кратчайшей траектории. Вследствие из-менения литологических свойств траектория скважины редко проходит в одной плоскости: при бурении непрерывно изменя-ются угол наклона и направление ствола. Таким образом, на-клонную скважину необходимо рассматривать в трех измере-ниях и в каждом положении определять угол наклона и направ-ление ствола скважины.

На рис. 8.9, а представлена наклонная скважина в трех из-мерениях и показаны вертикальная и горизонтальная проекции ствола. Наклонная скважина характеризуется следующими па-раметрами (рис. 8.9, б, в).

1. Угол искривления -- это угол между вертикалью и каса-тельной к траектории скважины в любой точке.

2. Азимут искривления -- это угол, измеренный в горизон-тальной плоскости между направлением на север и точкой, ле-жащей на траектории скважины. Таким образом, точка с ази-мутом 50° означает, что направление искривления скважины в этой точке -- 50° от севера.

Известно два северных направления: географический север находится на северном полюсе, магнитный север определяет се-верное направление магнитного поля Земли. На практике маг-нитный север находят по магнитному компасу. Два этих север-ных направления земли редко совпадают, поэтому для установ-ления истинного географического севера используют поправку к значению магнитного севера, которая определяется как маг-нитное склонение.

3. Вертикальная глубина -- это истинная глубина скважины по вертикали от поверхности до намеченной зоны.

4. Горизонтальное смещение -- это расстояние по горизон-тали до намеченной зоны от контрольной точки подвышечного основания.

Горизонтальное смещение и азимут намеченной зоны в лю-бой точке траектории ствола скважины можно использовать для определения координат смещения на север и восток.

5. Резкое искривление ствола скважины определяется как изменение угла между двумя точками на траектории скважины и является результатом изменения наклона, направления или того и другого. Резкое искривление ствола скважины на протя-жении какого-то интервала (например, 30 м) называется ин-тенсивностью искривления ствола скважины.

6. Глубина отклонения -- глубина в вертикальном стволе скважины, на которой начинается отклонение от вертикали.

Рис. 8.9. Наклонная скважина:

а -- пространственный вид; /, 3 -- вертикальная (h_в) и горизонтальная (h_r ) проекции, 2 -- положение устья скважины; б, в -- вертикальный и горизонтальный профили; О -- точка ствола, с которой отклоняют скважину; К -- конечная точка бурения; а -- угол наклона скважины; А -- азимут; h -- фактическая глубина скважины

ТИПЫ НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН

Существуют три типа направленных скважин (рис. 8.10).

Тип I. Наклонная скважина этого типа отклоняется на ма-лой глубине и угол искривления поддерживается до тех пор, пока не начнется разбуривание намеченной зоны (рис. 8.10, а). Скважины I типа используют для бурения на умеренные глу-бины, для эксплуатации одного продуктивного горизонта, при отсутствии необходимости спуска промежуточной колонны, при бурении на большую глубину, при значительном горизонталь-ном смещении.

Тип II. Так называют скважины S-образной формы (рис. 8.10, б). Скважину отклоняют на малой глубине до тех пор, пока не будет достигнуто максимально необходимое отклоне-ние. Затем направление оси скважины поддерживается постоян-ным, а затем отклонение снижается и скважина приводится к вертикали. Этот тип скважин используют при одновременной совместной эксплуатации нескольких продуктивных горизонтов и бурении разгрузочных скважин. Такие скважины требуют тщательного контроля при бурении.

Тип III. Этот тип подобен типу I за исключением того, что скважину отклоняют на большей глубине, чтобы избежать, на-пример, соляной купол. Скважины такого типа используют при зарезке нового ствола и в разведочном бурении (рис. 8.10, в).

Рис. 8.10. Типы наклонных скважин.

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ

Вертикальные и наклонные скважины подвергаются глубин-ным измерениям из следующих соображений:

для контроля углубления скважины (фактические данные кривизны скважины используют для графического построения направления скважины и последующего сопоставления с пла-нируемым направлением; отклонение ствола можно скорректи-ровать и привести скважину к нужному направлению);

для предотвращения пересечения данной скважины с сосед-ними, что может произойти при бурении с морского основания;

с целью определения ориентирования, необходимого для раз-мещения отклоняющих инструментов;

для установления точного местоположения забоя по верти-кали, углу искривления, отклонению на север и восток, что может потребоваться в случае открытого фонтанирования, когда необходима разгрузочная скважина для глушения выброса;

для расчета интенсивности искривления ствола сква-жины.

Применяют несколько типов приборов для измерения кри-визны ствола скважины: магнитные приборы одно- и многото-чечного действия и гироскопы. Приборы для измерения кри-визны ствола скважины могут быть сброшены с устья, т. е. бро-сового типа (за исключением гироскопа), или спущены на стальном кабеле для установки в немагнитной УБТ, обычно из сплава К-Монель.