11. Расчет проектного профиля скважины

Знание вероятностных значений кривизны оси скважины на различных ин-тервалах глубин в различных породах позволяет рассчитать и построить проектный профиль скважины с учетом ее естественного искривления.

Основой расчета проектного профиля является наличие зависимости изме­нения величины зенитного угла от глубины скважины и, соответственно, от свойств горных пород, пересекаемых скважиной. При расчете проектного профи­ля ствола обычно пренебрегают возможным азимутальным искривлением скважины и проектируют проведение скважины в одной вертикальной плоскости, проходящей по разведочной линии.

Для установления закономерностей естественного искривления скважин применяются специальные методики сбора и обработки данных инклинограмм по ранее пробуренным скважинам. При смещении проектируемых скважин из иссле­дованной области и соответствующего изменения проектного геологического разреза следует откорректировать, если это возможно, вероятностные значения кри­визны ствола скважины на соответствующих интервалах.

Другими словами, вероятностные значения кривизны ствола связывают не только с интервалами глубин, а с тем или иным комплексом пород пересекаемых скважиной.

Таким образом, если заданы (известны) возможные значения кривизны ствола на интервалах длины скважины: L₁, L₂, ....L_i (или на интервалах глубин: Н₁, Н₂ …Н_i), то в задачу расчета проектного профиля ствола скважины входит установление точки заложения, угла наклона, глубины (или длины ствола) и угла встречи стволом скважины пласта полезного ископаемого.

Определив путем расчета значение конечного зенитного угла θ_К (на интер­вале встречи с пластом полезного ископаемого), проверяется необходимое усло­вие встречи скважиной последнего пласта полезного ископаемого: угол встречи должен быть более 30°.

Так как угол встречи ψ равен:

ψ = 90° + θ_К - γ,

где γ - угол падения пласта полезного ископаемого.

то должно соблюдаться неравенство:

90° + θ_К - γ > 30°. (1)

Задавшись углом встречи оси скважины с плоскостью пласта ψ, можно оп­ределить конечный зенитный угол:

θ_К = ψ +γ - 90^о .

Так как θ_к = f(θ_н), то при несоблюдении неравенства (1) задается большее значение начального зенитного угла.

Рассмотрим расчет профиля ствола на следующем примере, считая, что при постоянном значении кривизны ствола скважины на интервалах длины скважины L₂ и L₃ (рис. 23) проекции участков скважины на оси X и Y соответственно равны:

Х₁ = L₁ * sin θ_Н1 (для первого прямолинейного

Н₁ = L₁ * cos θ_Н1 участка)

Х₂ = * (cos θ_Н2 - cos θ_К2) (для второго криволинейного участка Н₂ = * (sin θ_К2 - sin θ_Н2) с интенсивностью искривления l_θ2)

X₃ =(1/K₃)*(cos θ _Н3 - cos θ_К3) (для третьего криволинейного участка

H₃ =(1/K₃)*(sin θ_К3 - sin θ_Н3) с интенсивностью искривления I_θ3)

Рис. 23. Расчет проектного профиля скважины

Если заданы глубины Н₁, Н₂, ...Н_i, то длина скважины на соответствующих участках будет равна:

где К - среднее значение кривизны скважины на данном интервале, рад/м. Кривизна скважины определяется выражением:

где l₀ - интенсивность искривления скважины на данном участке, град/м. Радиус кривизны R на соответствующих криволинейных участках опреде­ляется выражением:

Определим значение зенитных углов в начале и в конце участков для при­веденной схемы (рис. 23), считая известными (заданными) значения: θ_н1, L₁, L₂, L₃, l₀₂, l₀₃.

Тогда θ_к1 = θ_н1, так как первый участок прямолинейный. θ_н2 = θ_к1 как смежные углы, θ_к2 = l₀₂* L₂ + θ_н2 , или при известной глубине Н₂:

θ_к2 = arcsin(H₂*K₂+sinθ_н2).

θ_н3 = θ_к2, а θ_к3 = l_θ3* L₃+θ_н3

И, наконец, смещение забоя скважины от устья на конечной глубине S=X₁+X₂+X₃; глубина забоя от поверхности Н=Н₁+Н₂+H₃, а длина ствола скважины L=L₁+L₂+L₃.

В процессе бурения разведочных скважин часто возникает необходимость корректировки трассы скважины, т.е. изменение ее направления. В этом случае для искусственного искривления скважин, а также для забурки дополнительных стволов (многозабойное бурение) используют различные специальные техниче­ские средства. В первом приближении все клиновые отклонители можно разде­лить, на три основные группы:

1 - стационарные клиновые отклонители (стационарные клинья с полным перекрытием забоя), неизвлекаемые, типа КОС;

2 - извлекаемые (съемные) клиновые отклонители, или съемные клинья, ба- зирующиеся на использовании клиньев закрытого типа с неполным перекрытием забоя, типа СО, СНБ-КО;

3 - бесклиновые отклонители непрерывного действия, скользящего типа, Т3-3, СБС.

Некоторые технические и эксплуатационные данные стационарных клиньев и снарядов направленного бурении приведены в табл. 33.

Таблица 33

Продолжение табл. 33