Искривление скважин
Искривленной называется скважина, наклонный ствол которой проектом не предусмотрен, а получен из-за геолого-технических условий и других причин.
Наклонные скважины бурятся по проекту, предусматривающим ее определенное положение в пространстве.
По величине отклонения скважины делятся на виды:
1) условно-вертикальные (2-3º)
2) большие отклонения от вертикали (до 90º)
3) горизонтальные, восходящие, где угол до 270º
Все измерения проводятся в системе координат x, y, z. Координаты устья скважины задаются маркшейдерской службой еще до начала бурения согласно сетке разбуривания.
Географический азимут – угол между направлением северной магнитной стрелки по часовой стрелке и следом оси скважины на горизонтальную плоскость.
Кривизна
– отношение угла поворота касательной
к длине этой дуги
.
Зенитное искривление – разница между
двумя замерами зенитного угла (через
10 м). Круг допуска попадания забоя 50 м.
Причины самопроизвольного искривления скважин
Все силы, действующие на долото можно привести к равнодействующей и к паре сил, являющихся моментом.
Частные случаи:
1) Боковые составляющие большие. На стенках скважины возможно получение уступов на небольшой длине ствола.
2) Превалирует нагрузка на долото (вес колонны). Возможно асимметричное разрушение забоя.
3) Большой вращающий момент. Возможно увеличение диаметра скважины.
Последствия:
Затрудняется спуск обсадных колонн, увеличивается процент некачественных цементажей скважин.
Нарушается проектная сетка размещения забоев скважин.
Осложняется добыча нефти (возможен обрыв насосных штанг, протирание обсадных труб, увеличивается нагрузка на станок-качалку).
Удлиняется ствол скважины.
Образуются желоба, возникают посадки и затяжки БК.
Требуется большая мощность на вращение БК.
Затрудняется запуск турбобура или ВЗД.
Затрудняется ликвидация аварий.
Увеличивается стоимость скважины.
Влияние геологических условий на искривление скважин:
Наклонное залегание пластов.
Анизотропность горных пород.
Чередование пород с различной твердостью, трещиноватостью и кавернозностью.
Наличие тектонических нарушений.
Напряженное состояние пород.
Влияние технических причин на искривление скважин:
В основном влияет применение породоразрушающих инструментов и элементов КНБК, не предусмотренных ГТН.
Большое влияние оказывает эксцентричное свинчивание резьбовых элементов.
Начальные искривления могут получиться из-за несовпадения осей вышки, ротора, ствола ротора или из-за искривленности ведущей трубы.
Влияние технологических факторов:
К ним относятся основные технологические параметры: осевая нагрузка на долото, частота вращения долота, расход и качество бурового раствора.
Искривление больше при роторном бурении, чем при ГЗД. Применение центраторов значительно уменьшает искривление.
Кроме того, необходимо увеличить жесткость низа БК.
Необходимо уменьшить зазор между стенками скважины и инструментом.
Наклонно-направленное бурение
Наклонное бурение подразделяют на: собственно наклонное, горизонтальное, многозабойное (они бывают разветветвленно-наклонными, разветвленно-горизонтальными, многоствольными).
Горизонтальными считаются скважины, имеющие зенитный угол, начиная с 85º.
Цель применения наклонного бурения: промышленные запасы находятся под озерами, реками, зданиями, сооружениями; из-за экономии средств (кустовое бурение); можно обойти зоны аварий, поглощений; для возможности обходя соляных куполов; при бурении с морских эстакад, платформ; с целью глушения пожаров, открытых фонтанов; если известен угол наклона пласта – для увеличения его продуктивности.
Способы бурения наклонных скважин
1) Роторный. Применяется отклоняющее устройство – wipstok. На 10 м не более 1º30’.
2) С применением ГЗД.
1) 1 – вертикальный, 2 – набор угла, 3 – естественное падение. Применяется при небольших глубинах, компоновка проста, нет явных перегибов. Скважина легка в эксплуатации, но конец 3 участка требует очень жесткой компоновки низа БК.
2) 1 – вертикальный, 2 – набор угла, 3 – прямолинейный участок, 4 – участок с естественным убыванием кривизны. Применяется при глубоком бурении (до 3 км).
3) 1 – вертикальный, 2 – плавно-наклонный. Набор кривизны идет постоянно, но очень медленно. Это безориентированные скважины. При бурении под подземные ископаемые со строго заданным углом вхождения в пласт.
4) 1 – вертикальный, 2 – участок набора угла, 3 – участок стабилизации (поддерживания угла), 4 – участок естественного падения, 5 – вертикальный.
Контроль пространственного положения скважин
Замеры зенитного и азимутального углов проводят через определенные интервалы, рекомендованные геологической службой и уточненные технологической службой (кривильщиками).
Приборы для контроля называют инклинометрами. Бывают простые (магнитного типа) и гироскопические. Сейчас применяется электробур с телеметрической системой СТЭ. В нее входят:
1) БГТС – блок глубинный телеметрической системы;
2) УГИ – устройство глубинное измерительное;
3) НПТС – наземный пульт телеметрической системы;
4) УНИ – устройство наземное измерительное;
5) ФБ – фильтр.
Существует еще 2 простых способа ориентации в пространстве:
1. Прямой с поверхности. Заключается в определении угла закручивания колонны, который чаще всего обозначается нулем. На роторе отмечают азимут направления приемных мостков (который дается маркшейдерской службой) и азимут проектный забоя скважины. При помощи любой грани ведущей трубы (квадрата) приподнимают колонну и поворачивают на проектную отметку. Так делается при каждой СПО.
2. Косвенный способ – при помощи бумажной ленты, на которой фиксируется закручивание всей БК. Метод еще более не точен.