2. Розрахунок профілів похило спрямованих свердловин
2.1. Типи плоских профілів похило спрямованих свердловин
Застосовувані для буріння похило спрямованих свердловин типи профілів діляться на дві групи. До першої відносяться профілі звичайного типу. що представляють криву лінію, розташовану в одній вертикальній площині, тобто плоскі профілі; до другої - профілі просторового типу, що представляють просторову криву лінію.
Основні типи плоских профілів наведені на малюнках 2.1-2.3.
Малюнок 2.1 - Трехінтервальний
Профіль першого типу - трехінтервальний (рисунок 2.1) - складається з трьох ділянок: вертикального - 1. ділянки набору зенітного кута - 2 і прямолінійно-похилої ділянки (стабілізації зенітного кута) - 3. триваючого до проектного забою в продуктивному пласті. Характерною особливістю є включення ділянки набору кута неоріентіруемимі компонуваннями в ділянку 2. т. Е. Ділянка набору зенітного кута складається з двох: на першому (2а) проводиться набір зенітного кута з отклонітеля (орієнтовано), на другому (2б) - набір кута неоріентіруемимі компонуваннями . Включення цієї ділянки дозволяє скоротити час на дороге буріння з отклонітеля. Застосування цього профілю дозволяє обмежити до мінімуму кількість рейсів з ориентируемой відхиляють КНБК, отримати найбільше відхилення забою від вертикалі при найменшому зенітному вугіллі і затратити найменший час на будівництво свердловини.
Профіль другого типу (рис.2.2) - четирехінтервальний - складається з чотирьох ділянок: вертикального - 1. набору зенітного кута - 2. стабілізації - 3 і зменшення кута - 4.
Малюнок 2.2 - Четирехінтервальний профіль
Профіль цього застосовується при бурінні наклоннонаправленних свердловин для родовищ, на яких відбувається природне викривлення свердловин.
Профіль третього типу - пятіінтервальний (рис. 2.3).
Малюнок 2.3 - Пятіінтервальний профіль
Він складається з п'яти ділянок: верхнього вертикального - 1, набору зенітного кута - 2, прямолінійно похилого - 3, зниження зенітного кута - 4 і нижнього вертикального - 5, що дозволяє при перетині стволом декількох продуктивних горизонтів експлуатувати будь-який з них зі збереженням загальної сітки розробки.
Цей складний профіль, як правило, використовується для свердловин великої глибини (більш 3000 м).
Вибір конфігурації профілю похило спрямованої свердловини
Місцезнаходження окремих ділянок профілю та їх протяжність вомногом залежить від гірничо-геологічних умов і умов експлуатації свердловини. Ділянка набору зенітного кута слід розташовувати в тому інтервалі геологічного розрізу, де при бурінні з отклонітеля забезпечується найбільший набір зенітного кута за один рейс (породи середньої твердості).
Прямолінійно-похила ділянка (ділянка стабілізації зенітного кута) є продовженням від ділянки набору зенітного кута до проектного гори парасольки, або сполучною ланкою між ділянками набору і зниження зенітного кута.
Ділянка зменшення зенітного кута є, як правило, кінцевим, при цьому ствол свердловини розкриває продуктивний горизонт під невеликим кутом, або забезпечується вихід на останній, наближений до вертикалі, ділянку.
2.2. Розрахунок профілів звичайного типу
Розрахунок профілів звичайного типу зводиться до визначення максимального зенітного кута свердловини, горизонтальної та вертикальної проекцій і довжини кожної з ділянок, що входять до складу даного профілю, а також загальної довжини стовбура свердловини і загального відходу від вертикалі.
Вихідними даними для розрахунку профілю є:
H - проектна глибина свердловин;
h - глибина зарезки похилої ділянки;
А - проектне зміщення забою від вертикалі;
i1, R1 - інтенсивність і радіус на ділянці набору зенітного кута з отклонітеля;
i2, R2 - інтенсивність і радіус на ділянці неоріентіруемого набору;
i3, R3 - інтенсивність і радіус на ділянці зменшення зенітного кута;
αо - кут набору кривизни з отклонітеля;
hв - глибина другого вертикального ділянки;
αк - кут в кінці ділянки зменшення зенітного кута.
Rдоп- радіус кола допустимого відхилення від пректно точки в горизонтальній площині.
Профіль розраховують по ділянках зверху вниз (рис.2.4).
Малюнок 2.4 - Профіль свердловини
Розрахунок профілю полягає у визначенні проекцій ділянок на вертикальну і горизонтальну осі і довжини ділянки по стовбуру:
стовбура на ділянці набору кута з отклонітеля;
стовбура на ділянці неоріентіруемого набору кута;
стовбура на ділянці стабілізації зенітного кута;
стовбура на ділянці зменшення кута.
Основним розрахунковим параметром профілю свердловини є кут α в кінці ділянки зарезки похилого стовбура або в кінці ділянки неоріентіруемого набору кута, якщо він включений в профіль свердловини. Таким чином, α - максимальний зенітний кут стовбура свердловини. Величина цього кута в основному визначає зміщення кінцевого забою від вертикалі.
При проектуванні свердловини повинно виконуватися умова:
Кут α знаходиться підбором, тобто, змінюючи значення кута α, домагаються виконання умови (2.1), або за формулою:
Основні розрахункові формули для визначення проекцій ділянок наведені в таблиці 2.1.
У таблиці αнач і αкон - кути на початку і кінці ділянки відповідно.
Розрахунок трехінтервального профілю з прямолінійно похилим ділянкою - профіль першого типу (див. Рис. 2.1).
Вихідними даними для розрахунку профілю є: проектна глибина - Н; глибина зарезки похилої ділянки - h; проектне горизонтальне зміщення забою від вертикалі - A; зенітний кут в кінці ділянки набору кута з отклонітеля - αo; інтенсивність викривлення (радіус викривлення) стовбура на ділянці набору ориентируемого і неоріентіруемого відповідно - i1 (R1), i2 (R2).
Розрахунок роблять за формулами, наведеними в таблиці 2.1.
1. Визначають проекції на першому вертикальному ділянці. Так як ділянка вертикальний, його горизонтальне зміщення і зенітний кут рівні 0, а вертикальна проекція і глибина по стовбуру рівні глибині зарезки h.
2. Визначають проекції на ділянці 2а - ділянці набору кута з отклонітеля.
Вертикальна проекція h1 визначається по формулі:
Горизонтальна проекція a1 визначається за формулою:
3. Визначають проекції на ділянці 2б - ділянці набору кута неоріентіруемой компонуванням:
4. Визначають проекції на прямолінійно-похилій ділянці 3 - ділянці стабілізації.
Вертикальна проекція визначається як різниця між проектною глибиною свердловини і сумою проекцій на ділянках набору кута і глибиною зарезки, т. Е.
Потім визначається горизонтальна проекція прямолінійного ділянки і довжина по стовбуру:
5. Результати розрахунків представляють у вигляді таблиці 2.2.
6. Перевіряють умова А = а1 + а2 + а3. Якщо воно не виконується, змінюють кут α і перераховують проекції ділянок 2б і 3. процедуру виконують до тих пір, поки не буде виконана умова -Σ аi = А ± 10.
Розрахунок четирехінтервального профілю
1. Визначають проекції вертикальної ділянки.
2. Визначають проекції ділянки 2а - набору зенітного кута з отклонітеля за формулами:
3. Визначають проекції ділянки 2б - набору зенітного кута неоріентіруемой компонуванням:
4. Визначають проекції ділянки 4 - зменшення зенітного кута:
5. Визначають проекції ділянки 3 - прямолінійно-похилої ділянки.
Вертикальна проекція визначається як різниця між проектною глибиною свердловини і сумою проекцій на ділянках орієнтованого і неорієнтованого набору кута, зменшення кута і глибиною зарезки, т. Е.
Потім визначаємо горизонтальну проекцію і довжину по стовбуру:
6. Перевіряють виконання умови А = а1 + а2 + а3 + a4, якщо воно не виконується, змінюють кут α і перераховують проекції ділянок 2б, 4 і 3. Процедуру виконують до тих пір, поки не буде виконана умова:
7. Результати розрахунків представляють у вигляді таблиці
Розрахунок пятіінтервального профілю:
Вихідними даними для розрахунку є: H, h, A, αo, i1 (R1), i2 (R2), i3R3), αk, Hв (див. Рис. 2.3). Порядок розрахунку повністю збігається з розрахунком четирехінтервального профілю з наступним доповненням. Вертикальна проекція прямолінійно-похилої ділянки визначається як різниця між проектною глибиною свердловини і проекціями на ділянках орієнтованого і неорієнтованого набору кута, зменшення кута, глибиною зарезки і глибиною другого вертикального ділянки, т. Е.
Таблиця 2.2 - Результати розрахунку трехінтервального профілю