книги / Решение геолого-технических задач при направленном бурении скважин

Продолжение табл. 5

41

Примечание. Да и 0i—в градусах; Ь и h—в м.

42

табл. 5 находим нужную группу строк, соответствующую зенитному углу основного ствола 0, и определяем суммы проекций £йДф, ЕАДф на горизонтальную х и вертикальную z оси.

Для примера запишем Ей для Аср = 2°/10м

где п— число циклов искривления. Аналогично для Ей

Длина Дополнительного ствола

Ьд=10п. (1.73)

Определяем расстояние L между точкой встречи пласта основным стволом и точкой забуривания дополнительного ствола

Za2 = 0,35 + 0,70 +1,04 +1,39 +1,73 + 2,08 + 2,42+ 2,76+ 3,09+ 3,42+ 3,75+ +4,07+4,38 +4,69 + 5,00+ 5,30 + 5,59= 51,76 м.

Таким образом, и=17 циклов.

По формуле (1.71) находим сумму проекций дополнительного ствола на горизонтальную ось х, пользуясь табл. 5,

Ей,=4,99+4,99+4,97+4,95+4,92+4,89+4,85+4,80+4,76+4,70+4,64+4,57+ +4,49 + 4,42 + 4,33+4,24+4,15 = 79,66 м.

Сумма проекций дополнительного ствола на вертикальную ось z из выражения (1.72) и данных табл. 5

Ей2 = 8,65+ 8,64+8,61 + 8,58+8,53 + 8,47+8,40+8,32, + 8,24+8,14+8,03 + +7,91 + 7,78 + 7,65+ 7,50+ 7,34+ 7,18 = 137,97 м.

Длину дополнительного ствола из уравнения (1.73) 1,д= 1 0 -17= 170 м.

По формуле (1.74) вычисляем расстояние между точкой встречи плас­ та основным стволом и точкой забуривания дополнительного ствола сква­ жины

L= 137,97/cos30° = 159,31 м.

При искусственном искривлении, как уже указывалось, необходимо постоянно выполаживать скважину. Для правильной ориентации отклонителя на поверхности и для оперативного контроля положения скважины в пространстве надо знать требуемую величину зенитного угла (табл. 5).

Порядок поиска нужных значений зенитных углов O' в табл. 5 следующий. Исходными данными являются зенитный угол основного ствола 0 и величина изменения пространственного угла за один цикл Д<р.

Зенитный угол O' определяется последовательно на пересечениях строки O', соответствующей заданному 0, и столбцов ф, кратных фактическому Дф.

43

Установка перекрытия в стволе скважины

Перед установкой искусственного забоя в скважине проводят кавернометрию и уточняют интервал забуривания дополнительного ствола. Выбирают способ создания искусственного забоя, при необхо­ димости рассчитывают объем тампонирующего материала, опреде­ ляют средства и способ его доставки к искусственному забою.

Забуривание дополнительного ствола

Дополнительный ствол забуривают только с помощью раскреп­ ляемых отклонителей, устанавливаемых ориентированно. Для этого выбирают тип отклонителя и ориентатора, отклонитель ориентируют на поверхности. Затем отклонитель спускают в скважину, ориентируют и раскрепляют его, после чего забуривают дополнительный ствол. По окончании забуривания фрезеруют уступ в месте резкого перегиба с помощью специальных фрезеров и расширителей.

Бурение участков искусственного искривления

Искривление скважин по азимуту следует осуществлять с помощью специальных компоновок низа бурильной колонны или отклонителей. При бурении в изотропных породах в качестве породоразрушающего инструмента используют коронки и долота, интенсивно фрезерующие стенки скважины. При бурении в анизотропных породах применяют коронки специальной геометрии.

Для искривления скважины по азимуту влево используют одно­ шарнирную компоновку с увеличенным эффектом накатывания на стенку скважины. С целью искривления скважины по азимуту вправо применяют двухшарнирную компоновку с увеличенным эффектом накатывания на стенку скважины.

Зенитные и азимутальные углы надо замерять не реже чем через 20 м. Если компоновки не обеспечивают получение расчетной интен­ сивности искривления скважин, их заменяют отклонителями непре­ рывного действия.

1.8. ПОВТОРНОЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ПЛАСТА ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО ПРИ ЕГО ПРОПУСКЕ ИЛИ НИЗКОМ ВЫХОДЕ КЕРНА

Задача решается для следующих условий:

1)низкий выход керна;

2)недостаточная масса пробы даже при высоком линейном выходе

керна;

44

Рис. 15. Схема к расчету места забуривания допол­ нительного ствола при пропуске пласта полезного ископаемого или низком выходе керна

3) наличие интервалов с устойчивыми породами, позволяющими бурить дополнительный ствол.

Методика проектирования дополнительного ствола

Схема к расчету приведена на рис. 15. Основными расчетными величинами являются следующие: наименьшее расстояние между точками подсечения пласта основным и дополнительным стволами а, величина которого зависит в основном от крепости и устойчивости пород: для крепких устойчивых пород а =0,5 м, для пород средней крепости устойчивых а =0,75 м, для неустойчивых пород средней крепости а= 1 м при диаметре скважины 59; 76 и 93 мм; угол встречи скважиной пласта полезного ископаемого

При проектировании дополнительного ствола следует определить расстояние от точки встречи пласта основным стволом до места зарезки дополнительного ствола Н и длину дополнительного ствола L, зная угол искривления за один цикл А0 для конкретного клинового

Величина Н2> Н Х при встрече залежи не под прямым углом [8]:

45

46

Рис. 16. Номограмма для определения места установки клина Н для забурива­ ния дополнительного ствола при пропуске пласта полезного ископаемого или низком выходе керна в слабоустойчивых породах:

ключ: А -* В -* С

няющий клин следует устанавливать на расстоянии Н? от точки встречи. Длину дополнительного ствола L следует знать для того, чтобы своевременно перейти на специальную технологию бурения скважины по полезному ископаемому.

Для определения величин Н2 и L можно использовать табл. 6, если угол встречи у2 кратен 10°.

По табл. 6 выбирают требуемое расстояние между подсече­ ниями а в зависимости от крепости и устойчивости пород (гра­ фа 1), задают углом отклонения скважины А0, исходя из харак­

Когда угол встречи у2 имеет произвольное значение, расстояние Н2 можно определить с помощью номограммы на рис. 16. Для этого от точки А на оси абсцисс, соответствующей фактическому углу встречи скважины с пластом, восставляем перпендикуляр до пересечения с кривой углов отклонения дополнительного ствола А0. От точки В на кривой А0 восставляем перпендикуляр к оси ординат На. В зависи­ мости от величины а берем отсчет по оси Н0 5 при а =0,5; по оси # 075 при а = 0,75; по оси Н2 при а= 1.

47

При решении этой задачи забуривать дополнительный ствол рациональнее всего с помощью неизвлекаемых отклонителей. Если возможно извлечение керна меньшего диаметра, чем по основному стволу, то при использовании открытых клиньев бурить следует породоразрушающим инструментом следующего меньшего стандарт­ ного диаметра, что снижает вероятность осложнений. Можно исполь­ зовать и закрытые клинья, что позволит извлечь их на поверхность после бурения дополнительного ствола и использовать многократно.

Клинья необходимо устанавливать с опорой на естественный забой, так как создание искусственного забоя часто требует значительно больших затрат времени, чем бурение дополнительного ствола. Если же расстояние от места забуривания до забоя скважины более 100— 150 м, необходимо создание искусственного забоя. Раскрепление клина в скважине должно быть механическим, т. е. таким, которое сокращает время на выполнение этой операции.

1.9. ОБХОД МЕСТ СЛОЖНЫХ АВАРИЙ

Задача решается для следующих условий:

1) значительные затраты времени на ликвидацию сложной аварии

бурить дополнительный ствол.

Методика проектирования дополнительного ствола

Расчетная схема приведена на рис. 17. Дополнительный ствол забуривают на возможно большей глубине с учетом технических

Рис. 17. Схема к расчету величины отклонения ствола при обходе места сложной аварии

48

условий [8]. Направление искривления может быть неориентирован­ ным в изотропных породах. В анизотропных породах отклонение должно быть обязательно ориентировано в направлении, совпадающем с естественным искривлением скважины. Это необходимо для того, чтобы уменьшить возможность пересечения основного и дополнитель­ ного стволов.

При решении данной задачи необходимо определить величину возможного отклонения забоя скважины на конечной глубине от заданной проектом точки. Эта величина зависит от расстояния Я между точкой забуривания дополнительного ствола и проектной глубиной скважины, а также от изменения зенитного угла скважины А0. Отклонения а для Н —100-ь 1000 м и А0= 1 н-3° приведены в табл. 7.

Когда отклонение а превышает максимально допустимую величину Ядопш х, необходимо повернуть траекторию скважины в противополож­ ную сторону. Если длина дополнительного ствола не превышает Lmu (рис. 17), то для вывода траектории в область допустимых отклонений достаточно одного цикла искусственного искривления с использова­ нием отклонителя, обеспечивающего поворот траектории на АО.

Техника и технология выполнения работ

При глубине забуривания дополнительного ствола не более 100 м надо использовать неизвлекаемые отклонители открытого типа с механическим раскреплением их в скважине, при большей глубине можно применять те же отклонители, но с более надежным их раскреплением, например механическим с одновременным задавливанием в предварительно закачанный цементный раствор. Для забу­ ривания дополнительного ствола могут быть использованы также отклонители разового или непрерывного действия с предварительно созданного искусственного забоя, равнопрочного окружающим поро­ дам. Однако этот способ можно рекомендовать только в тех случаях, когда имеется достаточный опыт выполнения таких работ.

Во всех случаях глубина забуривания дополнительного ствола должна быть по возможности максимальной.

49