Что такое зенитный угол скважины


Определение направления скважины при бурение

Определение координат пространственного положения и направления скважины

   Скважина как математическое понятие траектории непрерывного поступательного движения бурового породоразрушающего инструмента в пространстве и трасса как ее дискретное графическое отображение в форме ломаной линии характеризуются координатами положения и направления, показанными ниже:

Схема определения координат (и их приращений) пространственного положения скважины.

   Практически при искривлении скважин происходит совместное изменение зенитных и азимутальных углов, что вызывает пространственное или общее искривление скважин. Все скважины, пробуренные по плоскостной или пространственной криволинейной оси, являются искривленными. Таким образом, под искривлением следует понимать изменение положения оси или траектории скважины в пространстве к ее начальному положению, заданному при заложении скважин на дневной поверхности, в то время как расхождение между действительным положением скважины и ее проектной прямолинейной или криволинейной осью в любой данной точке ствола следует называть отклонением скважины от ее проектной трассы.

   В процессе бурения преобладающее большинство скважин искривляется. Искривления многих скважин имеют достаточно стабильный, постоянно повторяющийся с высокой степенью вероятности характер и интенсивность по всей скважине или по конкретной толще пород и могут считаться закономерными; другие имеют случайный, не постоянный характер, их повторяемость и величины интенсивностей недостаточно стабильны, то есть устанавливаются на данном этапе исследования лишь невысокой степенью вероятности и поэтому должны считаться незакономерными.

   Непрерывное определение координат траектории геологоразведочных скважин в настоящее время, как правило, не производится, а их координаты (или приращения) определяются по отдельным дискретным точкам инклинометрической съемки в географических прямоугольных декартовых координатах трехмерного пространства, где обычно выделяют: Х0, Y0, Z0 - начальные координаты заложения скважины; Хi, Yi, Zi- ее текущие координаты в i-й точке, например Ai и Xk, Yk, Zk координаты подсечения рудного тела скважиной конечного забоя точки Ki. (Ось X представляет собой касательную к магнитному меридиану в направлении магнитного (географического) севера; ось Y, перпендикулярная к оси X, направленная в сторону магнитного востока, ось Z направлена в сторону действия вектора силы тяжести).   На практике пространственное положение или определение направления скважины при бурение производится по данным инклинометрической съемки в полярной координатной системе, т.к. большинство инклинометров осуществляют прямое измерение в вертикальной и горизонтальной плоскостях основных полярных параметров: в вертикальной плоскости зенитного угла или угла наклона, в горизонтальной плоскости азимутального угла или азимута; глубина измеряется также в каждой текущей i-й точке (например Ai).

   Зенитным углом скважины называется угол между вертикалью (линия OZ в любой текущей точке измерения) и осью скважины OAi (вектором скорости бурения) или касательной к ней в данной точке. Угол между осью скважины или касательной к ней и горизонталью в той же точке называется углом наклона. Сумма зенитного угла и угла наклона равна 90°. При увеличении зенитных углов происходит «выполаживание», а при уменьшении - «выкручивание» скважины.

   Азимутальным углом, или азимутом скважины называется угол, отсчитываемый по часовой стрелке (в северном полушарии) и лежащий в горизонтальной плоскости и образованный каким-либо ориентированным направлением, принятым за начальный отсчет, например, 0x и горизонтальной проекцией оси скважины (вектора скорости бурения) в любой ее точке Ai. В зависимости от выбора начального направления отсчета азимут может быть истинным, магнитным или условным. В первом случае отсчет ведется от географического, во втором - от магнитного меридиана, а в третьем - от направления на произвольно взятый репер, географические координаты которого известны. При увеличении азимутального угла происходит правое «+», а при уменьшении левое «—» азимутальное искривление скважины.

   Глубина L скважины представляет собой расстояние по ее стволу от устья 0 до забоя Kiили любой i точки замера углов. Глубины (длины) ствола измеряют по буровому снаряду в процессе его подъема из скважины и при контрольных замерах, которые проводятся периодически по мере углубки скважины. Замеры следует также осуществлять перед постановкой искусственного отклонителя в скважине, а также после ликвидации аварий и осложнений.   Для изображения положения скважины в пространстве в координатной системе ее точки рассчитываются для осей X, Y, Z, например, точка Аi проектируется на горизонтальную плоскость осей X, Y (точка А1 с координатами С1, С1), на вертикальную плоскость осей X, Z (точка А2 с координатами С1, С2)и вертикальную плоскость осей Y, Z (точка А3 с координатами С2, С3).

   При построении геологических разрезов ее ось проектируют на две плоскости: вертикальную и горизонтальную и называют вертикальной ОА2 (профиль) и горизонтальной ОА1(план) проекцией скважины, а величины отрезков А1 С1 и Аi А1 определяют собой отход или смещение забоя скважины от вертикальной и горизонтальной плоскостей.

   Вертикальная плоскость, проходящая через ось скважины, и вертикаль в любой точке оси называется апсидальной (зенитной) плоскостью, а двугранный угол, отсчитываемый по ходу часовой стрелки между апсидальной плоскостью и плоскостью искривления, апсидальным углом.   В зависимости от изменения текущего направления скважины могут быть прямолинейными и искривленными.

   Прямолинейные скважины - это скважины, которые сохраняют свое первоначальное положение, заданное при заложении, с незначительными изменениями по сравнению с запроектированным.

   Искривленные скважины - это скважины, которые изменяют в процессе бурения свое текущее направление относительно заданного при заложении. При этом изменение только зенитных углов в процессе бурения скважины вызывает ее зенитное искривление, оно происходит только в одной - вертикальной  плоскости и через ось такой скважины можно провести только одну апсидальную плоскость. Изменения только азимутальных углов вызывает азимутальное искривление скважин.

Добыча нефти УЭЦН OIL-ECN.RU  © 2013-2019 | Определение направления скважины при бурение |

                        Содержание01. Бурение скважин схема буровой установки02. Буровое оборудование и основной буровой инструмент03. Компоновка бурильной колонны вспомогательный инструмент04. Обсадные колонны определение диаметра скважины05. Таблица параметров обсадных труб и муфт к ним06. Основные понятия направленного бурения скважин07. Определение направления скважины

Бурение скважин  —>  Буровое оборудование  —> Компоновка бурильной колонны  —> 

Обсадные колонны скважин 

—> Параметры обсадных труб  —> Направленное бурение скважины  —> Определение направления скважины

oil-ecn.ru

Направленное бурение скважин

При бурении все скважины по различным причинам в той или иной мере отклоняются от первоначально заданного направления. Этот процесс называется искривлением. Непреднамеренное искривление называется естественным, а искривление скважин с помощью различных технологических и технических приемов – искусственным.

Вообще искривление скважин сопровождается осложнениями, к числу которых относятся более интенсивный износ бурильных труб, повышенный расход мощности, затруднения при производстве спуско-подъемных операций, обрушение стенок скважины и др. Однако в ряде случаев искривление скважин позволяет значительно снизить затраты средств и времени при разработке месторождений нефти и газа. Таким образом, если искривление скважины нежелательно, то его стремятся предупредить, а если оно необходимо, то его развивают. Этот процесс называется направленным бурением, которое может быть определено как бурение скважин с использованием закономерностей естественного искривления и с помощью технологических приемов и технических средств для вывода скважины в заданную точку. При этом искривление скважин обязательно подвергается контролю и управлению.

В процессе бурения направленной скважины необходимо знать положение каждой ее точки в пространстве. Для этого определяются координаты ее устья и параметры трассы, к которым относятся зенитный угол Q, азимут скважины a и ее длина L.

Зенитный угол – это угол между осью скважины или касательной к ней и вертикалью. Азимут – это угол между направлением на север и горизонтальной проекцией касательной к оси скважины, измеренный по часовой стрелке. Длина скважины – это расстояние между устьем и забоем по оси.

Проекция оси скважины на вертикальную плоскость называется профилем, а на горизонтальную – планом.

Вертикальная плоскость, проходящая через ось скважины, или касательную к ней, называется апсидальной.

При выполаживании скважины происходит увеличение зенитного угла (бурение с подъемом угла), а при выкручивании – уменьшение (бурение с падением угла). При искривлении скважины влево азимут ее уменьшается, а вправо – увеличивается.

Темп отклонения скважины от ее начального направления характеризуется интенсивностью искривления i, которая может быть определена как для зенитного iQ, так и азимутального ia искривления

iQ = (Qк – Qн)/L, (1)

ia = (aк – aн)/L, (2)

где Qн и aн – соответственно начальные зенитный и азимутальный углы на определенном интервале скважины, град; Qк и aк – то же для конечных углов интервала, град; L – длина интервала скважины, м.

Если скважина искривляется с постоянной интенсивностью и только в апсидальной плоскости, то ее ось представляет собой дугу окружности радиусом R, величина которого может быть определена по формуле

R = 57,3/i. (3)

Следует отметить, что интенсивность азимутального искривления существенно зависит от зенитного угла скважины и при малых зенитных углах может достигать весьма значительных величин, а это не дает полного представления о положении скважины. Для оценки общего искривления служит угол пространственного искривления j. В случае, если бы скважина, имеющая в точке А зенитный угол Qн и азимут aн, не искривлялась, то забой ее оказался бы в точке В, но за счет искривления фактически забой оказался в точке С, зенитный угол стал равным Qк, а азимут aк. Угол ВАС и является углом пространственного искривления. Величина его аналитически определяется по формуле

j = arccos [cos Qн. cos Qк + sin Qн. sin Qк. cos(aк – aн)].

С достаточной степенью точности этот угол может быть определен по формуле М. М. Александрова

j = [DQ2 + (Da. sin Qср)2]0,5,

где DQ и Da – соответственно приращения зенитного и азимутального углов на интервале, град; Qср – средний зенитный угол интервала, град.

Интенсивность пространственного искривления ij определяется по формуле

ij = j/L,

где L – длина интервала, для которого определен угол пространственного искривления, м.

Величина ij не может быть больше интенсивности искривления для тех или иных средств направленного бурения, определяемых их технической характеристикой.

Кроме указанных величин направленные скважины характеризуются величиной отхода (смещения) S и глубиной по вертикали h. Отход – длина горизонтальной проекции прямой, соединяющей устье и забой скважины. Глубина по вертикали – длина вертикали, соединяющей устье с горизонтальной плоскостью, проходящей через забой скважины .

Отклонение скважин от проектного положения может происходить вследствие неправильного заложения оси скважины при забуривании или искривления в процессе бурения. В первом случае имеют место причины субъективного характера, которые могут быть легко устранены. Для этого необходимо обеспечить соосность фонаря вышки, проходного отверстия ротора и оси скважины; горизонтальность стола ротора, прямолинейности ведущей трубы, бурильных труб и УБТ согласно техническим условиям.

Во втором случае действуют объективные причины, связанные с неравномерным разрушением породы на забое скважины. Каждая из этих причин проявляется в виде сил и опрокидывающих моментов, действующих на породоразрушающий инструмент. Все эти силы и моменты могут быть приведены к одной равнодействующей и главному моменту. При этом возможны четыре случая.

  •  Все силы приводятся к равнодействующей, совпадающей с осью скважины, момент отсутствует . В этом случае обеспечивается бурение прямолинейной скважины. Таким образом, если искривление нежелательно, то необходимо создать вышеприведенные условия, что, однако, трудно достижимо.
  •  Все силы приводятся к равнодействующей, направленной под углом к оси скважины, момент отсутствует . Под действием боковой составляющей равнодействующей силы происходит фрезерование стенки скважины, а следовательно, искривление. Интенсивность искривления зависит от физико-механических свойств пород, боковой фрезерующей способности долота, механической скорости бурения и других факторов. Следует отметить, что при искривлении только за счет фрезерования стенки скважины имеют место резкие перегибы ствола, что приводит к посадкам инструмента при спуске и требует дополнительной проработки скважины.
  • Все силы приводятся к равнодействующей, совпадающей с осью породоразрушающего инструмента и к опрокидывающему моменту относительно его центра. Вследствие этого между осью скважины и осью инструмента образуется некоторый угол d, в результате чего и происходит искривление. Интенсивность искривления в этом случае практически не зависит от физико – механических свойств горных пород и фрезерующей способности долота, ось скважины представляет собой плавную линию близкую к дуге окружности, что облегчает все последующие работы.
  •  Все силы приводятся к равнодействующей, не совпадающей с осью скважины, и к опрокидывающему моменту . В этом случае искривление скважины происходит за счет совместного действия фрезерования стенки скважины и наклонного положения инструмента относительно оси скважины.

Возникновение вышеуказанных сил и моментов, действующих на породоразрушающий инструмент, происходит из-за множества причин, не все из которых известны. Все они условно могут быть подразделены на три группы – геологические, технологические и технические.

Общие закономерности искривления скважин

Анализ искривления скважин показывает, что оно подчиняется определенным закономерностям, но для разных месторождений они различны и могут существенно отличаться. Однако можно сформулировать следующие общие закономерности искривления.

  1.  В большинстве случаев скважины стремятся занять направление, перпендикулярное слоистости горных пород. По мере приближения к этому направлению интенсивность искривления снижается.
  2.  Уменьшение зазора между стенками скважины и инструментом приводит к уменьшению искривления.
  3.  Места установки центрирующих элементов и их диаметр весьма существенно влияют на направление и интенсивность зенитного искривления.
  4.  Увеличение жесткости инструмента уменьшает искривление скважины, поэтому скважины большего диаметра искривляются менее интенсивно, чем скважины малого диаметра.
  5.  Увеличение осевой нагрузки приводит к увеличению интенсивности искривления, а повышение частоты вращения колонны бурильных труб – к снижению искривления.
  6.  Направление и интенсивность азимутального искривления зависят от геологических факторов.
  7.  Абсолютная величина интенсивности азимутального искривления зависит от зенитного угла скважины. С его увеличением интенсивность азимутального искривления снижается.

oilman.by

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

РђР·РёРјСѓС‚ скважины непосредственно измеряется СЃ помощью магнитного компаса или гирокомпаса.  [1]

РђР·РёРјСѓС‚ скважины - СѓРіРѕР», измеряемый РїРѕ часовой стрелке между определенным направлением, проходящим через РѕСЃСЊ скважины, Рё проекцией скважины РЅР° горизонтальную плоскость.  [2]

Р�змерение инклинометром азимута скважины требует установки глубинного РїСЂРёР±РѕСЂР° РІ немагнитной бурильной трубе, которая дефицитна.  [3]

Для стабилизации азимута скважины лучше использовать эксцентричные ОЦЭ СЃ самовыдвигающимися калибрующими ребрами.  [4]

Зенитный СѓРіРѕР» Рё азимут скважины измеряют РїСЂРё помоши РїСЂРёР±РѕСЂРѕРІ - инклинометров.  [5]

Для непосредственного определения азимута скважины применяют РїСЂРёР±РѕСЂС‹, имеющие магнитную стрелку или индукционную буссоль, Р° РІ некоторых случаях РєСѓСЂСЃРѕРІРѕР№ РіРёСЂРѕСЃРєРѕРї.  [6]

РќР° роторе мелом отмечают проектный азимут скважины относительно магнитного севера.  [7]

РќР° роторе мелом отмечают проектный азимут скважины относительно магнитного севера. Разница РІ градусах ( ротор размечен через 10 РіСЂ. Рћ Рё отметкой проектного азимута показывает РЅР° сколько градусов плоскость действия отклонителя отличается РѕС‚ проектного направления скважины или РЅР° сколько градусов нужно повернуть бурильную колонну, чтобы плоскость действия отклонителя совпала СЃ проектным направлением скважины.  [8]

Азимутальным углом ( или азимутом скважины) называется СѓРіРѕР» между апсидальной Рё меридиональной плоскостями. Азимутальный СѓРіРѕР» исчисляется РІ горизонтальной плоскости РѕС‚ направления РЅР° север РґРѕ направления горизонтальной проекции касательной Рє РѕСЃРё скважины РїРѕ С…РѕРґСѓ часовой стрелки.  [9]

Р’ тех случаях, РєРѕРіРґР° азимут скважины РЅРµ требует изменения, эффективно применение безориентируемых РєРѕРјРїРѕРЅРѕРІРѕРє для уменьшения зенитного угла. Однако такие РєРѕРјРїРѕРЅРѕРІРєРё отрицательно влияют РЅР° интенсивность РёР·РЅРѕСЃР° нижней радиальной РѕРїРѕСЂС‹ шпинделя. Р’ СЂСЏРґРµ случаев положительные результаты дает использование укороченных турбобуров, соединенных СЃ бурильными трубами.  [10]

Р’ инклинометрах СЃ магнитной буссолью азимут скважины РІ точке измерения определяется СЃ помощью магнитной стрелки, ориентирующейся РІ направлении магнитного меридиана.  [11]

Р’ тех случаях, РєРѕРіРґР° азимут скважины РЅРµ требует изменения, эффективно применение безориентируемых РєРѕРјРїРѕРЅРѕРІРѕРє для уменьшения зенитного угла. Однако такие РєРѕРјРїРѕРЅРѕРІРєРё отрицательно влияют РЅР° интенсивность РёР·РЅРѕСЃР° нижней радиальной РѕРїРѕСЂС‹ шпинделя Р’ СЂСЏРґРµ случаев положительные результаты дает использование укороченных турбобуров, соединенных СЃ бурильными трубами.  [12]

Для стабилизации зенитного утла Рё азимута скважины РІ промысловой практике наибольшее распространение получили КНБК СЃ РѕРґРЅРёРј-РґСѓРјСЏ ОЦЭ.  [13]

Знак принимается РїСЂРё необходимости увеличения азимута скважины, знак - - РїСЂРё уменьшении.  [14]

Величина изменения зенитного угла Рё азимута скважины РІ результате искусственного искривления клиновым отклоните-лем зависит РѕС‚ угла между первоначальным направлением РѕСЃРё скважины Рё направлением, получившимся РІ результате отбури-вания ( СѓРіРѕР» перегиба ствола) Рё РѕС‚ зенитного угла скважины РІ Рі.: сстс искривления.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 4

РџСЂРё бурении электробуром зенитный СѓРіРѕР» набирают аналогично. Безориентированный набор зенитного угла РїСЂРѕРІРѕРґСЏС‚ РІ случаях, РєРѕРіРґР° РЅРµ требуется коррекция азимута. Р’ иных случаях набор зенитного угла осуществляется СЃ помощью механизма искривления. РќР° участке набора зенитного угла РІ зависимости РѕС‚ бурения РїРѕРґ кондуктор долотом диаметром 295 3 РјРј или эксплуатационную колонну диаметром 215 9 РјРј, Р° также СЃ учетом величины зенитного угла применяют различные РєРѕРјРїРѕРЅРѕРІРєРё. РџСЂРё бурении РїРѕРґ кондуктор РІ скважинах СЃ зенитным углом свыше 15 РІ РєРѕРјРїРѕРЅРѕРІРєСѓ включают 295 3-РјРј долото, 295 3 - или 293 7-РјРј калибратор, электробур Р­240, телеметрическую систему, 178-РјРј УБТ длиной 8 - 10 Рј, бурильные трубы.  [46]

Магнитные инклинометры измеряют зенитный СѓРіРѕР» Рё азимут ( положение РєРѕСЂРїСѓСЃР° инклинометра) РІ открытом стволе скважины или РІ немагнитной УБТ или ЛБТ. Некоторые инклинометры измеряют Рё СѓРіРѕР» установки отклонителя, для чего РѕРЅРё снабжаются наконечником Рё посадочным гнездом.  [47]

РџСЂРёР±РѕСЂС‹, измеряющие зенитный СѓРіРѕР» ( наклон скважины), работают РїРѕ принципу горизонтальности СѓСЂРѕРІРЅСЏ жидкости или РїРѕ принципу отвеса.  [48]

РџСЂРё бурении электробуром зенитный СѓРіРѕР» набирают аналогично. Безориентированный набор зенитного угла РїСЂРѕРІРѕРґСЏС‚ РІ случаях, РєРѕРіРґР° РЅРµ требуется коррекции азимута. Р’ иных случаях набор зенитного угла осуществляется СЃ помощью механизма искривления. РќР° участке набора зенитного угла РІ зависимости РѕС‚ бурения РїРѕРґ кондуктор долотом диаметром 295 3 РјРј или эксплуатационную колонну диаметром 215 9 РјРј, Р° также СЃ учетом величины зенитного угла применяют различные РєРѕРјРїРѕРЅРѕРІРєРё. РџСЂРё бурении РїРѕРґ кондуктор РІ скважинах СЃ зенитным углом свыше 15 РІ РєРѕРјРїРѕРЅРѕРІРєСѓ включают 295 3-РјРј долото, 295 3 - или 293 7-РјРј калибратор, электробур Р­240, телеметрическую систему, 178-РјРј УБТ длиной 8 - 10 Рј, бурильные трубы.  [49]

РќР° линейке откладывают зенитный СѓРіРѕР» РІ конце рейса Р°. Поворотом линейки устанавливают фактическое изменение азимута скважины Р·Р° рейс РђС„, Р° РЅР° транспортире, РЅР° пересечении зенитного угла РІ конце рейса Р° СЃ линейкой полуокружности, находят интенсивность искривления ствола.  [50]

КНБК-2 РјРј Рё зенитный СѓРіРѕР» возрастет РІ РѕРґРЅРѕР№ плоскости СЃ 3 РґРѕ 5; еще 443 Рј Рё СѓРіРѕР» возрастет РґРѕ 7; еще 497 Рј Рё СѓРіРѕР» достигнет 9, что достаточно для дальнейшего расчета потому, что СЃСѓРјРјР° 429 443 491 1363 Рј больше длин контрольного интервала 1100 Рј, подлежащего обсчету.  [51]

Р�стмэн уипсток регистрирует зенитный СѓРіРѕР» путем перфорации бумажного РґРёСЃРєР°. Перфорируются РґРІРµ точки СЃ небольшим интервалом времени для контроля правильности работы РїСЂРёР±РѕСЂР°.  [52]

Номограммы учитывают предполагаемые зенитный СѓРіРѕР» Рё азимут.  [53]

РўРёРїС‹ профилей.  [54]

РљРѕРіРґР° РЅРµ удается стабилизировать зенитный СѓРіРѕР», скважины Р±СѓСЂСЏС‚ РїРѕ профилю Рі, состоящему РёР· четырех участков Рё отличающемуся РѕС‚ предыдущего тем, что вместо участков 3 СЏ 4 имеется РѕРґРёРЅ участок 3 естественного снижения зенитного угла.  [55]

Положение границы СѓСЂРѕРІРЅСЏ жидкости.  [56]

Однако вычисленный указанным СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРј зенитный СѓРіРѕР» имеет погрешность, причина которой состоит РІ том, что вследствие капиллярных свойств жидкость, налитая РІ СЃРѕСЃСѓРґ, смачивает его стенки. Радиус будет больше там, РіРґРµ уровень жидкости составляет СЃРѕ стенкой СЃРѕСЃСѓРґР° острый СѓРіРѕР».  [57]

Р�РЅРѕРіРґР° возникает необходимость набирать зенитный СѓРіРѕР» СЃ небольшой интенсивностью.  [59]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru


Смотрите также