Наклонно-направленные скважины: применение и профиль

Қысқаша негізгісі

Наклонные скважины бурят, когда поставить буровую над целью нельзя или невыгодно: с кустовых площадок, платформ и островов, под города, реки и море, в обход соляных куполов и аварийных участков ствола, для глушения аварийных фонтанов.
Положение точки ствола задают глубиной по вертикали и смещениями на север и на восток от устья. Глубина всегда отсчитана от какого-то нуля — стола ротора, уровня моря, устья, — и без указания этого нуля она ничего не значит.
Глубина по стволу (MD) всегда не меньше глубины по вертикали (TVD). Бурильщик измеряет первую, давление и геология привязаны ко второй; пересчёт между ними даёт профиль.
Профиль задают три величины: глубина зарезки, интенсивность набора угла и зенитный угол участка стабилизации. При постоянной интенсивности участок набора — дуга окружности радиусом $R = 180\,l_0/(\pi i)$ .
Зенитный угол участка стабилизации получают расчётом из условия, что прямой участок касается дуги набора и проходит через цель. Чем глубже зарезка и чем дальше цель, тем больше угол и длиннее ствол.
S-образный профиль входит в пласт вертикально, но платит за это большим углом, большей длиной ствола и ещё одним искривлённым участком.

Негізгі қатынастар

R = \dfrac{180}{\pi}\cdot\dfrac{l_0}{i}

радиус кривизны; $i$ — градусы на базовую длину $l_0$ (30 м, 100 ft или 10 м)

A = \sqrt{\Delta N^2 + \Delta E^2}, \qquad \operatorname{tg}\varphi = \dfrac{\Delta E}{\Delta N}

отход и азимут цели по разности координат

\theta = \operatorname{arctg}\dfrac{A_{\text{ц}} - R}{\Delta H} + \arcsin\dfrac{R}{\sqrt{(A_{\text{ц}} - R)^2 + \Delta H^2}}

зенитный угол участка стабилизации; $\Delta H$ — от точки зарезки до цели по вертикали

L = H_{\text{з}} + \dfrac{l_0\,\theta}{i} + \sqrt{(A_{\text{ц}} - R)^2 + \Delta H^2 - R^2}

длина ствола: вертикальный участок, набор и стабилизация ( $\theta$ в градусах)

Жиі қателіктер

Называть глубину, не указав, по стволу она или по вертикали и от какого нуля отсчитана.
Путать интенсивность в градусах на 30 м, на 100 футов и на 10 м.
Подставлять градусы туда, где программа или таблица ждёт радианы, и наоборот.
Считать азимут по арктангенсу без проверки четверти: цель на юго-западе окажется на северо-востоке.
Снимать угол наклонного участка с чертежа: ошибка в один градус на длинном стволе — десятки метров промаха.

Сабақтан кейін сіз

назвать задачи, которые решают наклонно-направленные скважины, — от кустового бурения до разгрузочных скважин;
различать глубину по стволу и по вертикали, альтитуду и абсолютную отметку и пересчитывать глубины между уровнями отсчёта;
найти отход и азимут цели по координатам устья и цели;
объяснить параметры профиля — точку зарезки, интенсивность набора и снижения угла, зенитный угол участка стабилизации — и перевести интенсивность из градусов на 30 м в градусы на 100 футов и на 10 м и в радиус кривизны;
рассчитать профиль «набор — стабилизация» и S-образный профиль: угол, координаты характерных точек и длину ствола;
перечислить ограничения, которые учитывают при выборе профиля: цель и её допуск, соседние стволы, геологический разрез, конструкцию скважины и буровой раствор.

Зачем отклонять ствол

Строго вертикальных скважин не бывает. Долото уводят в сторону наклонные пласты разной твёрдости и изгиб бурильной колонны, и даже у «вертикальной» скважины забой может отстоять от устья на многие метры. Наклонно-направленное бурение превращает этот уход из помехи в инструмент: ствол отклоняют намеренно и ведут к цели по рассчитанной траектории (Как бурят скважину: процесс и персонал).

Задачи, которые решает наклонный ствол

Задача: Кустовое бурение (pad drilling), морские платформы, искусственные острова
Как помогает наклонный ствол: с одной площадки бурят десятки скважин, а их забои расходятся по всей залежи: на море так разрабатывают месторождение с платформы, на суше экономят на площадках, дорогах и коммуникациях

Задача: Недоступная поверхность
Как помогает наклонный ствол: цель лежит под городом, рекой, морем у берега, горой или охраняемой территорией — буровую ставят в стороне

Задача: Пересечение разлома
Как помогает наклонный ствол: ствол ведут вдоль разлома и пересекают его в выбранном месте, чтобы подвижки по разлому не повредили обсадную колонну

Задача: Боковой ствол (sidetrack)
Как помогает наклонный ствол: обходят оставленный в скважине инструмент, уходят из старого ствола к новой цели, исправляют ствол, отклонившийся от проекта

Задача: Соляной купол
Как помогает наклонный ствол: к залежи под крутым склоном купола идут рядом с солью, а не сквозь неё: в соли возможны каверны, течение соли, прослои с высоким давлением

Задача: Разгрузочная скважина (relief well)
Как помогает наклонный ствол: при открытом фонтане наклонный ствол подводят к аварийной скважине на глубине и глушат её закачкой тяжёлой жидкости

Задача	Как помогает наклонный ствол
Кустовое бурение (pad drilling), морские платформы, искусственные острова	с одной площадки бурят десятки скважин, а их забои расходятся по всей залежи: на море так разрабатывают месторождение с платформы, на суше экономят на площадках, дорогах и коммуникациях
Недоступная поверхность	цель лежит под городом, рекой, морем у берега, горой или охраняемой территорией — буровую ставят в стороне
Пересечение разлома	ствол ведут вдоль разлома и пересекают его в выбранном месте, чтобы подвижки по разлому не повредили обсадную колонну
Боковой ствол (sidetrack)	обходят оставленный в скважине инструмент, уходят из старого ствола к новой цели, исправляют ствол, отклонившийся от проекта
Соляной купол	к залежи под крутым склоном купола идут рядом с солью, а не сквозь неё: в соли возможны каверны, течение соли, прослои с высоким давлением
Разгрузочная скважина (relief well)	при открытом фонтане наклонный ствол подводят к аварийной скважине на глубине и глушат её закачкой тяжёлой жидкости

Отдельный случай — горизонтальные скважины, где ствол ведут вдоль пласта ради большей площади контакта с ним, и скважины с большим отходом, которыми достают удалённые части залежи (Горизонтальные скважины).

Для Казахстана многие строки таблицы — повседневная практика: кустовые площадки на суше и искусственные острова на мелководье Северного Каспия, многочисленные соляные купола Прикаспийской впадины, зарезка боковых стволов из старых скважин на зрелых месторождениях.

Рассчитать профиль — только начало: его ещё нужно выдержать при бурении. Этим на буровой заняты инженеры по наклонно-направленному бурению и телеметрии — чаще всего специалисты сервисной компании. Они подбирают отклоняющие компоновки (Отклоняющие инструменты и забойные двигатели), следят за замерами зенитного угла и азимута (Расчёт траектории скважины по инклинометрии) и поправляют траекторию, когда ствол уходит от проектной.

Системы отсчёта: глубины и координаты

Положение любой точки ствола задают тремя числами: глубиной по вертикали и двумя горизонтальными смещениями от устья — на север и на восток. Чтобы эти числа что-то значили, нужно договориться, от чего их отсчитывать: выбрать ноль отсчёта глубин (нулевую отметку; datum) и систему координат в плане.

СызбаДве проекции наклонной скважины (схема). Слева — вертикальная проекция на плоскость, проходящую через устье и цель: глубина по вертикали

H

, длина по стволу

L

от устья до цели, отход

A

(departure, horizontal displacement), зенитный угол

\theta

(inclination). Справа — горизонтальная проекция (план): смещения цели на север

\Delta N

и на восток

\Delta E

, отход

A

и азимут

\varphi

(azimuth), отсчитанный от севера по часовой стрелке.

У каждой точки наклонного ствола две глубины. Глубина по стволу (measured depth, MD; также along hole depth, AHD) — путь, пройденный долотом от нуля отсчёта: бурильщик знает её всегда, по длине спущенных труб, и к ней привязаны длины колонн, объёмы и время. Глубина по вертикали (true vertical depth, TVD) показывает, на сколько точка лежит ниже того же нуля: к ней привязаны геология и давления (Поровое и горное давление). Напрямую её не измерить — глубину по вертикали получают расчётом по замерам зенитного угла и азимута вдоль ствола. Ниже точки, где ствол отклонился от вертикали, глубина по стволу всегда больше глубины по вертикали.

От чего отсчитывают глубину

Ноль отсчёта: Уровень моря (mean sea level, MSL)
Чем удобен: постоянный и общий для всех скважин, карт и разрезов; от него отсчитывают глубины пластов геологи и разработчики
Чем неудобен: на буровой его «не видно»: нужна высота стола ротора над уровнем моря

Ноль отсчёта: Стол ротора (rotary table, RT); близкие к нему нули — пол буровой (drill floor, DF) и вкладыш ведущей трубы (rotary kelly bushing, RKB)
Чем удобен: рабочий ноль бурильщика: от него измеряют всё, что спускают в скважину
Чем неудобен: существует, пока буровая стоит на точке; у другой установки высота иная

Ноль отсчёта: Устье (колонная головка; у скважин с подводным устьем — корпус устьевой головки на дне моря)
Чем удобен: остаётся после ухода буровой: ноль для эксплуатации и ремонтов
Чем неудобен: появляется только после спуска первых колонн; при ликвидации скважины его снимают

Ноль отсчёта	Чем удобен	Чем неудобен
Уровень моря (mean sea level, MSL)	постоянный и общий для всех скважин, карт и разрезов; от него отсчитывают глубины пластов геологи и разработчики	на буровой его «не видно»: нужна высота стола ротора над уровнем моря
Стол ротора (rotary table, RT); близкие к нему нули — пол буровой (drill floor, DF) и вкладыш ведущей трубы (rotary kelly bushing, RKB)	рабочий ноль бурильщика: от него измеряют всё, что спускают в скважину	существует, пока буровая стоит на точке; у другой установки высота иная
Устье (колонная головка; у скважин с подводным устьем — корпус устьевой головки на дне моря)	остаётся после ухода буровой: ноль для эксплуатации и ремонтов	появляется только после спуска первых колонн; при ликвидации скважины его снимают

В странах СНГ высоты отсчитывают от нуля Кронштадтского футштока (Балтийская система высот). Уровень Каспийского моря лежит почти на три десятка метров ниже этого нуля, и на побережье Каспия поверхность земли и стол ротора нередко имеют отрицательные отметки.

Высоту стола ротора над уровнем моря называют альтитудой стола ротора (rotary table elevation, RTE), а высоту точки в недрах относительно уровня моря — её абсолютной отметкой (ниже уровня моря она отрицательна). В англоязычных документах ту же величину с обратным знаком записывают как глубину ниже уровня моря (true vertical depth subsea, TVDSS). Геолог задаёт цель абсолютной отметкой; бурильщику нужна глубина от стола ротора.

Глубина по вертикали от стола ротора по абсолютной отметке

H = h_{\text{р}} - z_{\text{абс}}

мұндағы:

$H$ глубина точки по вертикали от стола ротора, м
$h_{\text{р}}$ альтитуда стола ротора — его высота над уровнем моря; отрицательна, если стол ротора ниже уровня моря, м
$z_{\text{абс}}$ абсолютная отметка точки; ниже уровня моря отрицательна, м

Бірліктер: метры (или футы) — одинаковые для всех величин

Мына жағдайда орындалады

обе высоты отсчитаны от одного и того же уровня моря (одной системы высот);
альтитуда стола ротора равна отметке земли плюс высота стола ротора над землёй; на море — высота стола ротора над уровнем моря.

Одна и та же точка пласта имеет разную глубину от стола ротора у разных буровых установок. Поэтому альтитуду стола ротора записывают в документах скважины, а рядом с каждой глубиной указывают ноль отсчёта.

Есептеу мысалыОт абсолютной отметки к глубине бурильщика

Бастапқы деректер (шартты)

Цель — кровля пласта: абсолютная отметка −2415 м
Поверхность земли на площадке: абсолютная отметка −24 м (ниже уровня моря)
Стол ротора буровой установки: на 9 м выше земли
Стол ротора подъёмной установки, которая придёт на ремонт через годы: на 6 м выше земли

Шешім

Альтитуда стола ротора буровой: $h_{\text{р}} = -24 + 9 = -15$ м.
Глубина цели по вертикали от стола ротора: $H = -15 - (-2415) = 2400$ м.
Для подъёмной установки: $h_{\text{р}} = -24 + 6 = -18$ м, и та же кровля окажется на глубине $-18 + 2415 = 2397$ м.
От поверхности земли: $-24 + 2415 = 2391$ м.

Жауап: Цель лежит на глубине 2400 м по вертикали от стола ротора буровой установки, 2397 м — от стола ротора подъёмной установки и 2391 м — от поверхности земли.

Бұл нені білдіреді. Пласт остался на месте, а его «глубина» изменилась на 3 м — потому что изменился ноль отсчёта. В вертикальной скважине найденная глубина равна и длине ствола; в наклонной длина по стволу больше, и её даёт расчёт профиля — дальше в уроке для этой цели принята глубина 2400 м от стола ротора. Данные примера условные.

В плане главное правило одно: координаты всех скважин месторождения должны быть в одной системе, иначе расстояние между соседними стволами не оценить. Обычно это прямоугольные координаты в метрах — в проекции Гаусса — Крюгера, принятой в геодезии стран СНГ, или в проекции UTM (Universal Transverse Mercator); широту и долготу пересчитывают в них. Сам расчёт профиля ведут в местных координатах — смещениях на север и на восток от устья (на кусте или платформе — от общей для всех скважин точки): семизначные числа государственной сетки для этого неудобны.

Отход и азимут цели по координатам

A = \sqrt{\Delta N^2 + \Delta E^2}, \qquad \varphi = \operatorname{arctg}\frac{\Delta E}{\Delta N}

мұндағы:

$A$ отход — расстояние от устья до проекции точки на горизонтальную плоскость, м
$\Delta N,\ \Delta E$ смещения точки от устья на север и на восток — разности северных и восточных координат; на юг и на запад отрицательны, м
$\varphi$ азимут — угол в горизонтальной плоскости от направления на север до направления на точку, по часовой стрелке, от 0 до 360°, градусы

Бірліктер: метры; угол — в градусах (функция arctg в электронных таблицах и языках программирования возвращает радианы: умножить на $180/\pi$ )

Мына жағдайда орындалады

арктангенс даёт угол от −90° до +90°, поэтому четверть проверяют по знакам: при $\Delta N < 0$ к результату прибавляют 180°, а при $\Delta N > 0$ и $\Delta E < 0$ — 360°;
при $\Delta N = 0$ азимут равен 90° (цель на востоке) или 270° (на западе);
азимут отсчитан от того же севера, что и координатная сетка (см. врезку ниже).

Отход и азимут переводят объёмную задачу в плоскую: профиль рассчитывают в вертикальной плоскости, проходящей через устье и цель под азимутом $\varphi$ , как если бы скважина была нарисована на листе.

Есептеу мысалыОтход и азимут цели

Бастапқы деректер (шартты)

Устье (прямоугольные координаты): северная $X = 5\,187\,420$ м, восточная $Y = 512\,360$ м
Цель: $X = 5\,188\,080$ м, $Y = 513\,240$ м

Шешім

Смещения: $\Delta N = 5\,188\,080 - 5\,187\,420 = 660$ м, $\Delta E = 513\,240 - 512\,360 = 880$ м.
Отход: $A = \sqrt{660^2 + 880^2} = 1100$ м.
Азимут: $\varphi = \operatorname{arctg}(880/660) = 53{,}1^\circ$ . Оба смещения положительны — цель в северо-восточной четверти, поправка не нужна.

Жауап: Цель лежит в 1100 м от устья по азимуту 53,1°.

Бұл нені білдіреді. В геодезии стран СНГ ось $X$ направлена на север, а $Y$ — на восток, наоборот по сравнению со школьной математикой; в англоязычных документах пишут Northing и Easting. Перепутанные оси поворачивают скважину не в ту сторону. Данные примера условные.

Какой север?

Азимут имеет смысл только вместе с указанием, от какого севера он отсчитан: от истинного (географического меридиана), от сеточного (оси координатной сетки; в геодезии стран СНГ такой угол называют дирекционным) или от магнитного, который показывает компас. Разница между ними может составлять несколько градусов и больше, а на длинном стволе это десятки метров. Поправки — сближение меридианов и магнитное склонение — относятся к расчёту траектории по замерам (Расчёт траектории скважины по инклинометрии).

Типы профилей

Профиль составляют из участков трёх видов: вертикального, искривлённого с постоянной интенсивностью (набор или снижение угла) и прямолинейного наклонного. Типовых сочетаний три.

Три типовых профиля

Профиль: «Набор — стабилизация» (build and hold); он же тангенциальный, трёхинтервальный
Из чего состоит: вертикальный участок, набор зенитного угла и прямой наклонный участок до цели — участок стабилизации (tangent section)
Когда выбирают: по умолчанию: искривлённый участок всего один, и выдержать такой профиль при бурении проще всего
Чем платят: ствол входит в пласт под углом — тем большим, чем дальше цель

Профиль: S-образный (S-shaped)
Из чего состоит: те же три участка и участок снижения угла — часто до вертикали
Когда выбирают: когда пласт нужно вскрыть вертикально или почти вертикально: в разведочных и оценочных скважинах так проще судить о продуктивности пласта и о результатах его обработок
Чем платят: больший угол на участке стабилизации, более длинный ствол и второй искривлённый участок (пример ниже)

Профиль: С глубокой зарезкой (deep kick-off)
Из чего состоит: длинный вертикальный участок и набор угла на большой глубине
Когда выбирают: чтобы пройти под препятствием — например, под склоном соляного купола — и в горизонтальных скважинах
Чем платят: отклонять ствол приходится в глубоких, плотных и твёрдых породах — это самый трудный вариант

Профиль	Из чего состоит	Когда выбирают	Чем платят
«Набор — стабилизация» (build and hold); он же тангенциальный, трёхинтервальный	вертикальный участок, набор зенитного угла и прямой наклонный участок до цели — участок стабилизации (tangent section)	по умолчанию: искривлённый участок всего один, и выдержать такой профиль при бурении проще всего	ствол входит в пласт под углом — тем большим, чем дальше цель
S-образный (S-shaped)	те же три участка и участок снижения угла — часто до вертикали	когда пласт нужно вскрыть вертикально или почти вертикально: в разведочных и оценочных скважинах так проще судить о продуктивности пласта и о результатах его обработок	больший угол на участке стабилизации, более длинный ствол и второй искривлённый участок (пример ниже)
С глубокой зарезкой (deep kick-off)	длинный вертикальный участок и набор угла на большой глубине	чтобы пройти под препятствием — например, под склоном соляного купола — и в горизонтальных скважинах	отклонять ствол приходится в глубоких, плотных и твёрдых породах — это самый трудный вариант

ЕсептеуРасчётные профили двух скважин к одной цели из примеров урока (глубина 2400 м, отход 1100 м, зарезка на 500 м, набор 3° на 30 м): «набор — стабилизация» и S-образный со снижением угла 2° на 30 м, вертикальный на последних 100 м. Масштабы по осям разные, поэтому наклон на рисунке преувеличен.

Параметры профиля

Точка зарезки (kick-off point, KOP) — глубина, с которой ствол перестаёт быть вертикальным: здесь начинают набор угла и задают стволу азимут цели. Её выбор — компромисс геометрии и геологии. Геометрия требует начинать выше: чем больше высоты остаётся до цели, тем меньше нужный зенитный угол, поэтому к далёким целям зарезку делают как можно раньше. Геология ставит свои условия: в верхней части разреза породы мягче и отклонить ствол легче, но в рыхлых, неуплотнённых глинах набор угла идёт плохо — для зарезки нужен устойчивый интервал.

Интенсивность набора угла (build-up rate, BUR) и интенсивность снижения угла (drop-off rate, DOR) показывают, на сколько градусов меняется зенитный угол на единицу длины ствола. В международной практике их выражают в градусах на 30 м или на 100 футов, в русскоязычных документах — часто в градусах на 10 м. При постоянной интенсивности участок набора — дуга окружности. В обычных наклонных скважинах чаще всего набирают 1–3° на 30 м; в проектах на месторождениях стран СНГ встречается и 1–1,5° на 10 м, то есть 3–4,5° на 30 м. Искривлять ствол сильнее, чем нужно, не стоит: чем круче изгиб, тем труднее спускать колонны и приборы и тем быстрее истираются трубы.

Радиус кривизны участка с постоянной интенсивностью

R = \frac{180}{\pi}\cdot\frac{l_0}{i}

мұндағы:

$R$ радиус кривизны оси ствола, м
$i$ интенсивность набора или снижения угла — градусы на базовую длину $l_0$ , °/30 м
$l_0$ базовая длина ствола, к которой отнесена интенсивность: 30 м, 100 футов или 10 м, м

Бірліктер: $i$ — в градусах на базовую длину; $R$ — в тех же единицах длины, что и $l_0$

Мына жағдайда орындалады

интенсивность постоянна, а азимут не меняется: участок — дуга окружности в вертикальной плоскости;
множитель $180/\pi$ появляется потому, что интенсивность задана в градусах, а длина дуги равна радиусу, умноженному на угол в радианах (1 рад $= 180/\pi \approx 57{,}3^\circ$ ).

Чем выше интенсивность, тем меньше радиус и круче поворот. В плоском профиле интенсивность набора совпадает с интенсивностью искривления ствола; в общем случае та учитывает ещё и изменение азимута (Расчёт траектории скважины по инклинометрии).

Басқа бірліктер жүйелерінде (3)

Градусы на 30 м

R\,[\text{м}] = \frac{1718{,}9}{i\,[^\circ/30\ \text{м}]}

$i$ — градусы на 30 м, $R$ — метры.

$1718{,}9 = 180\cdot 30/\pi$ .

Градусы на 100 футов (oilfield)

R\,[\text{ft}] = \frac{5729{,}6}{i\,[^\circ/100\ \text{ft}]}

$i$ — градусы на 100 футов, $R$ — футы.

$5729{,}6 = 180\cdot 100/\pi$ . Так как 100 футов — это 30,48 м, а не 30 м, $i\,[^\circ/30\ \text{м}] = 0{,}984\,i\,[^\circ/100\ \text{ft}]$ .

Градусы на 10 м

R\,[\text{м}] = \frac{573{,}0}{i\,[^\circ/10\ \text{м}]}

$i$ — градусы на 10 м, $R$ — метры.

$573{,}0 = 180\cdot 10/\pi$ ; $i\,[^\circ/10\ \text{м}] = i\,[^\circ/30\ \text{м}]/3$ .

Есептеу мысалыИнтенсивность 3° на 30 м: радиус и другие единицы

Бастапқы деректер (шартты)

Интенсивность набора угла: 3° на 30 м
Нужно набрать: зенитный угол 32°

Шешім

Радиус кривизны: $R = 180\cdot 30/(\pi\cdot 3) = 573{,}0$ м.
В градусах на 100 футов: $3\cdot 30{,}48/30 = 3{,}048$ ; в градусах на 10 м: $3/3 = 1$ ; в градусах на 100 м: $3\cdot 100/30 = 10$ .
Длина участка набора до 32°: $30\cdot 32/3 = 320$ м ствола.
Для сравнения: интенсивность 3° на 100 футов — это 2,953° на 30 м и радиус 1910 футов, то есть около 582 м.

Жауап: Интенсивности 3° на 30 м отвечают радиус 573,0 м и 320 м ствола на набор 32°.

Бұл нені білдіреді. Градусы на 30 м и на 100 футов различаются всего на 1,6 %, и на практике их часто не различают — но на длинном участке набора и эта разница даёт метры. А градусы на 10 м втрое меньше по величине: спутав их с градусами на 30 м, получим втрое более крутой или втрое более пологий ствол. Базовую длину указывают всегда. Данные примера условные.

Радиус кривизны при разной интенсивности

Градусы на 30 м: 1
Градусы на 10 м: 0,33
Радиус, м: 1719

Градусы на 30 м: 2
Градусы на 10 м: 0,67
Радиус, м: 859

Градусы на 30 м: 3
Градусы на 10 м: 1,0
Радиус, м: 573

Градусы на 30 м: 4,5
Градусы на 10 м: 1,5
Радиус, м: 382

Градусы на 30 м: 6
Градусы на 10 м: 2,0
Радиус, м: 286

Градусы на 30 м: 10
Градусы на 10 м: 3,3
Радиус, м: 172

Градусы на 30 м	Градусы на 10 м	Радиус, м
1	0,33	1719
2	0,67	859
3	1,0	573
4,5	1,5	382
6	2,0	286
10	3,3	172

Высокие интенсивности в последних строках относятся к специальным профилям — например, к набору угла перед горизонтальным участком ствола.

Зенитный угол участка стабилизации (tangent angle, drift angle) — угол между вертикалью и прямым наклонным участком, который идёт от конца набора к цели по касательной к дуге. Этот угол не назначают, а получают расчётом — и проверяют, попал ли он в удобный диапазон: для обычных скважин примерно от 10 до 60°. При меньших углах ствол трудно удержать на курсе: у почти вертикального ствола азимут плохо определён, и ствол «гуляет». При 60–70° приборы на кабеле перестают опускаться под собственным весом (Каротаж в открытом стволе: зачем, как и когда), а трение колонн о стенки становится серьёзным ограничением; о выносе шлама приходится заботиться уже при средних углах.

Что меняется, если…

…цель дальше от устья при той же глубине — угол участка стабилизации растёт;
…зарезку опустить глубже — на набор отхода остаётся меньше высоты, и угол растёт; ствол при этом удлиняется;
…увеличить интенсивность набора — радиус меньше, прямой участок начинается раньше, и его зенитный угол получается меньше: при ранней зарезке — на градус-другой, при глубокой — уже на многие градусы (расчёт — в углублённом разделе).

Расчёт профиля «набор — стабилизация»

Известны положение устья и цели — то есть глубина цели по вертикали и её отход. Проектировщик выбирает глубину зарезки и интенсивность набора. Требуется найти зенитный угол участка стабилизации, координаты конца набора и длины участков по стволу: бурильщик увидит только длину по стволу, и именно по ней он должен знать, где закончить набор и где ждать цель.

СызбаГеометрия профиля «набор — стабилизация» (схема). З — точка зарезки, О — центр дуги набора, К — конец набора, Ц — цель. Прямой участок К–Ц касается дуги, поэтому он перпендикулярен радиусу О–К, а треугольник О–К–Ц прямоугольный. Зенитный угол

\theta

складывается из угла

\beta

между вертикалью и линией Ц–О и угла

\gamma

между линиями Ц–О и Ц–К. На схеме отход цели больше радиуса дуги; если он меньше, центр О оказывается по горизонтали дальше цели, угол

\beta

отрицателен, и

\theta = \gamma - |\beta|

Зенитный угол участка стабилизации

\theta = \beta + \gamma, \qquad \beta = \operatorname{arctg}\frac{A_{\text{ц}} - R}{\Delta H}, \qquad \gamma = \arcsin\frac{R}{\sqrt{(A_{\text{ц}} - R)^2 + \Delta H^2}}

мұндағы:

$\theta$ зенитный угол участка стабилизации, градусы
$A_{\text{ц}}$ отход цели от устья, м
$R$ радиус дуги набора, м
$\Delta H$ разность глубин по вертикали цели и точки зарезки, $H_{\text{ц}} - H_{\text{з}}$ , м
$\beta$ угол между вертикалью и линией, соединяющей цель с центром дуги; отрицателен, если отход меньше радиуса, градусы
$\gamma$ угол между этой линией и участком стабилизации; под корнем — квадрат расстояния от центра дуги до цели, градусы

Бірліктер: длины — в одних единицах; углы — в градусах (если арктангенс и арксинус возвращают радианы, результат умножают на $180/\pi$ )

Мына жағдайда орындалады

профиль лежит в одной вертикальной плоскости, проходящей через устье и цель; азимут постоянен;
верхний участок вертикален; набор идёт с постоянной интенсивностью от нуля до $\theta$ , дальше ствол прямой до самой цели;
решение существует, если расстояние от центра дуги до цели не меньше радиуса; иначе цель лежит внутри окружности набора, и нужна большая интенсивность или меньшая глубина зарезки;
формула записана для углов до 90°.

Угол определяется тремя длинами: отходом, высотой от зарезки до цели и радиусом. Когда радиус мал по сравнению с ними, второе слагаемое стремится к нулю, и остаётся очевидное: $\operatorname{tg}\theta \approx A_{\text{ц}}/\Delta H$ — прямая от точки зарезки к цели.

Точки и длины профиля «набор — стабилизация»

\begin{aligned} L_{\text{наб}} &= \frac{\pi R\,\theta}{180} = \frac{l_0\,\theta}{i}, \qquad L_{\text{ст}} = \sqrt{(A_{\text{ц}} - R)^2 + \Delta H^2 - R^2},\\ H_{\text{к}} &= H_{\text{з}} + R\sin\theta, \qquad A_{\text{к}} = R\,(1 - \cos\theta),\\ L &= H_{\text{з}} + L_{\text{наб}} + L_{\text{ст}} \end{aligned}

мұндағы:

$L_{\text{наб}}$ длина участка набора по стволу, м
$L_{\text{ст}}$ длина участка стабилизации, м
$H_{\text{к}},\ A_{\text{к}}$ глубина по вертикали и отход конца участка набора, м
$H_{\text{з}}$ глубина точки зарезки; верхний участок вертикален, поэтому она равна и длине по стволу, м
$L$ длина ствола от нуля отсчёта до цели, м
$\theta$ зенитный угол участка стабилизации; в первой формуле — в градусах, градусы
$i,\ l_0$ интенсивность набора и её базовая длина, °/30 м; м
$R,\ A_{\text{ц}},\ \Delta H$ радиус дуги набора, отход цели и разность глубин цели и точки зарезки — как в формуле угла, м

Бірліктер: длины — метры; $\theta$ в формуле длины дуги — в градусах ( $\pi\theta/180$ — тот же угол в радианах)

Мына жағдайда орындалады

те же, что для угла; длина участка стабилизации — катет прямоугольного треугольника О–К–Ц;
проверка: $L_{\text{ст}} = (H_{\text{ц}} - H_{\text{к}})/\cos\theta = (A_{\text{ц}} - A_{\text{к}})/\sin\theta$ .

Длина по стволу в конце набора, $H_{\text{з}} + L_{\text{наб}}$ , говорит бурильщику, где прекратить набор и перейти к стабилизации; полная длина $L$ — сколько труб, времени и раствора потребует скважина.

Есептеу мысалыПрофиль «набор — стабилизация» к цели урока

Бастапқы деректер (шартты)

Цель: глубина по вертикали 2400 м от стола ротора, отход 1100 м
Глубина зарезки $H_{\text{з}}$: 500 м — ниже башмака кондуктора
Интенсивность набора $i$: 3° на 30 м

Шешім

Радиус: $R = 180\cdot 30/(\pi\cdot 3) = 572{,}96$ м. Высота от зарезки до цели: $\Delta H = 2400 - 500 = 1900$ м.
Угол $\beta = \operatorname{arctg}\dfrac{1100 - 572{,}96}{1900} = 15{,}5^\circ$ .
Расстояние от центра дуги до цели: $\sqrt{(1100 - 572{,}96)^2 + 1900^2} = 1971{,}74$ м. Угол $\gamma = \arcsin(572{,}96/1971{,}74) = 16{,}9^\circ$ .
Зенитный угол участка стабилизации: $\theta = 15{,}5 + 16{,}9 = 32{,}4^\circ$ .
Участок набора: $L_{\text{наб}} = 30\cdot 32{,}4/3 = 324$ м; он заканчивается на длине по стволу $500 + 324 = 824$ м, на глубине $H_{\text{к}} = 500 + 572{,}96\cdot\sin 32{,}4^\circ = 807$ м, при отходе $A_{\text{к}} = 572{,}96\cdot(1 - \cos 32{,}4^\circ) = 89$ м.
Участок стабилизации: $L_{\text{ст}} = \sqrt{1971{,}74^2 - 572{,}96^2} = 1887$ м. Проверка: $(2400 - 807)/\cos 32{,}4^\circ = 1887$ м.
Длина ствола до цели: $L = 500 + 324 + 1887 = 2711$ м — на 311 м больше глубины по вертикали.

Жауап: Угол участка стабилизации — 32,4°; набор заканчивается на 824 м по стволу; длина ствола до цели — 2711 м.

Бұл нені білдіреді. Угол около 32° лежит в удобном диапазоне от 10 до 60°. Ошибка всего в 1° на участке стабилизации длиной 1887 м увела бы забой на 33 м — поэтому угол рассчитывают, а не снимают с чертежа транспортиром, а в бурении траекторию постоянно проверяют замерами. Данные примера условные.

Расчёт S-образного профиля

S-образный профиль добавляет к набору и стабилизации участок снижения угла — вторую дугу, выпуклую в другую сторону. Если угол снижают до нуля, то в конце снижения ствол уже находится над целью и дальше идёт вертикально. Участок стабилизации теперь касается обеих дуг, и расчёт сводится к уже знакомому: в формуле угла радиус заменяется суммой радиусов двух дуг, а глубина цели — глубиной, на которой заканчивается снижение угла.

Зенитный угол участка стабилизации S-образного профиля

\begin{aligned} \theta &= \operatorname{arctg}\frac{A_{\text{ц}} - R_1 - R_2}{\Delta H} + \arcsin\frac{R_1 + R_2}{D},\\ D &= \sqrt{(A_{\text{ц}} - R_1 - R_2)^2 + \Delta H^2}, \qquad L_{\text{ст}} = \sqrt{D^2 - (R_1 + R_2)^2} \end{aligned}

мұндағы:

$\theta$ зенитный угол участка стабилизации, градусы
$R_1,\ R_2$ радиусы дуг набора и снижения угла, м
$\Delta H$ разность глубин по вертикали конца участка снижения и точки зарезки, $H_{\text{сн}} - H_{\text{з}}$ , м
$A_{\text{ц}}$ отход цели; он полностью набран к концу участка снижения, м
$D$ расстояние между центрами двух дуг, м
$L_{\text{ст}}$ длина участка стабилизации — отрезок общей касательной двух дуг, м

Бірліктер: длины — в одних единицах; углы — в градусах

Мына жағдайда орындалады

профиль в одной вертикальной плоскости; набор от нуля до $\theta$ , стабилизация, снижение от $\theta$ до нуля, затем вертикальный участок до цели;
профиль можно построить, только если расстояние между центрами дуг не меньше суммы радиусов, $D \ge R_1 + R_2$ : иначе дугам не хватает места;
если угол снижают не до нуля, а до заданного угла входа в пласт, расчёт строится на том же условии касания, но формулы длиннее.

Длины участков набора и снижения — $l_0\theta/i_1$ и $l_0\theta/i_2$ , где $i_1$ и $i_2$ — интенсивности набора и снижения угла, а $\theta$ — в градусах; координаты конца набора — как в профиле «набор — стабилизация», а начало снижения лежит на глубине $H_{\text{сн}} - R_2\sin\theta$ при отходе $A_{\text{ц}} - R_2(1 - \cos\theta)$ . По сравнению с профилем «набор — стабилизация» к той же цели угол получается больше, потому что весь отход нужно набрать раньше и на меньшей высоте.

Есептеу мысалыS-образный профиль к той же цели

Бастапқы деректер (шартты)

Цель: глубина 2400 м, отход 1100 м; в пласт нужно войти вертикально
Конец участка снижения угла $H_{\text{сн}}$: 2300 м — за 100 м до цели
Глубина зарезки: 500 м
Интенсивность: набор 3° на 30 м, снижение 2° на 30 м

Шешім

Радиусы: $R_1 = 180\cdot 30/(\pi\cdot 3) = 573{,}0$ м, $R_2 = 180\cdot 30/(\pi\cdot 2) = 859{,}4$ м; их сумма 1432,4 м. Высота: $\Delta H = 2300 - 500 = 1800$ м.
Первое слагаемое: $\operatorname{arctg}\dfrac{1100 - 1432{,}4}{1800} = -10{,}5^\circ$ — отрицательное, потому что отход меньше суммы радиусов.
Расстояние между центрами дуг: $D = \sqrt{(1100 - 1432{,}4)^2 + 1800^2} = 1830{,}4$ м; второе слагаемое: $\arcsin(1432{,}4/1830{,}4) = 51{,}5^\circ$ .
Зенитный угол: $\theta = -10{,}5 + 51{,}5 = 41{,}0^\circ$ .
Длины участков: набор $30\cdot 41{,}0/3 = 410$ м; стабилизация $\sqrt{1830{,}4^2 - 1432{,}4^2} = 1140$ м; снижение $30\cdot 41{,}0/2 = 615$ м; вертикальный участок 100 м.
Длина ствола: $500 + 410 + 1140 + 615 + 100 = 2765$ м.
Если бы и набор, и снижение вели медленнее — с интенсивностями 2 и 1° на 30 м, — сумма радиусов была бы 2578 м, больше расстояния между центрами 2329 м: такой профиль построить нельзя.

Жауап: Угол участка стабилизации — 41,0°, длина ствола — 2765 м.

Бұл нені білдіреді. При той же зарезке и той же интенсивности набора вертикальный вход в пласт обошёлся примерно в 9° зенитного угла и 54 м ствола по сравнению с профилем «набор — стабилизация» к той же цели (32,4° и 2711 м). К этому добавляются второй искривлённый участок и большее трение колонн о стенки. Данные примера условные.

Что ограничивает выбор профиля

Геометрия — только каркас. Профиль, который хорошо выглядит на бумаге, должен ещё пройти через реальный разрез, уложиться в конструкцию скважины и не подойти слишком близко к соседним стволам.

Цель и её допуск. Геологи и разработчики задают цель координатами и абсолютной отметкой, а проектировщик переводит их в отход, азимут и глубину от стола ротора. Цель — не точка, а область: в русскоязычной практике её чаще всего задают кругом допуска — кругом на проектной глубине, в который должен попасть ствол. Размер и форму этой области диктует геология — контуры структуры, разломы. Жёсткий допуск означает частые замеры и поправки траектории, то есть более дорогую скважину.
Разрез. Глубины кровли пластов дают геологи. Интервалы, в которых отклоняющий инструмент работает плохо, — например, рыхлые, неуплотнённые глины — проходят вертикально, а набор угла начинают в следующей подходящей пачке.
Конструкция скважины и раствор. Участки профиля увязывают с глубинами спуска колонн (Обсадные колонны: назначение, типы, свойства и стандарты): зарезку часто начинают сразу под башмаком кондуктора, а в сильно наклонных скважинах участок набора перекрывают колонной до бурения длинного участка стабилизации. Самые трудные участки стараются провести в устойчивых породах; на наборе и стабилизации нередко переходят на раствор на углеводородной основе — он снижает трение и лучше держит стенки (Буровые растворы: функции и свойства).
Устье. Проще всего поставить буровую над целью, но такая возможность есть не всегда. Кустовую площадку или платформу размещают так, чтобы с неё можно было достать до всех частей залежи при приемлемых зенитных углах.
Соседние стволы. На кусте и на платформе устья стоят в нескольких метрах друг от друга, и теснее всего стволам в верхней части разреза. Проектная траектория должна обходить все соседние скважины с запасом, который учитывает погрешность положения и нового, и старых стволов.

Все эти требования связаны, и проектирование идёт по кругу: профиль меняет глубины спуска колонн и изгиб труб в искривлённом стволе (Расчёт обсадных колонн), колонны и раствор ограничивают профиль. Его пересчитывают, пока не сойдутся геометрия, конструкция скважины, нагрузки на бурильную колонну и возможность провести геофизические исследования.

Сближение стволов

Встреча бурящегося ствола с действующей скважиной — одна из самых тяжёлых аварий: возможны выброс и пожар (Контроль скважины: первичный барьер и признаки проявления). Поэтому расстояния до соседних стволов рассчитывают ещё в проекте и контролируют при бурении по каждому замеру, а при недостаточном запасе бурение останавливают. Материал урока — учебное объяснение геометрии профиля, а не порядок работ: проектирование и проводку наклонных скважин ведут обученные специалисты по утверждённым в компании процедурам предотвращения пересечения стволов.

Терминдер мен белгілер

Профиль скважины: проектная траектория ствола в вертикальной плоскости, составленная из вертикальных, искривлённых и прямолинейных наклонных участков.
Глубина по стволу и по вертикали: длина ствола от нуля отсчёта до точки (MD) и расстояние до неё по вертикали (TVD); в наклонной скважине первая больше.
Альтитуда стола ротора, абсолютная отметка: высота стола ротора и высота точки в недрах относительно уровня моря; ниже уровня моря отрицательны.
Зенитный угол $\theta$: угол между осью ствола и вертикалью.
Азимут $\varphi$: угол в горизонтальной плоскости между направлением на север и горизонтальной проекцией ствола, по часовой стрелке.
Отход $A$: расстояние по горизонтали от устья до проекции точки ствола или цели.
Точка зарезки (KOP): глубина, на которой ствол начинают отклонять от вертикали.
Интенсивность набора угла $i$: изменение зенитного угла на единицу длины ствола: градусы на 30 м, на 100 футов или на 10 м.
Участок стабилизации: прямолинейный наклонный участок с постоянным зенитным углом (tangent section).
Круг допуска: область на проектной глубине, в которую должен попасть ствол.

Жиі қателіктер

Қате

«Глубина скважины — одно число».

Шын мәнінде

У наклонной скважины их по меньшей мере два — по стволу и по вертикали, — и каждое отсчитано от своего нуля: стола ротора, уровня моря, устья. Без этих уточнений глубины нельзя сравнивать.

Қате

«3° на 30 м и 3° на 100 футов — одно и то же, а градусы на 10 м — просто другая запись».

Шын мәнінде

Первые две величины различаются на 1,6 %, а 3° на 10 м — это 9° на 30 м, втрое более крутое искривление. Базовую длину указывают всегда.

Қате

«Чем глубже начать набор угла, тем меньше наклонного ствола и проще скважина».

Шын мәнінде

При глубокой зарезке тот же отход нужно набрать на меньшей высоте: угол участка стабилизации растёт, ствол удлиняется, а отклонять его приходится в более твёрдых породах.

Қате

«S-образный профиль всегда лучше: в пласт входим вертикально».

Шын мәнінде

За вертикальный вход платят большим зенитным углом, большей длиной ствола, вторым искривлённым участком и большим трением колонн. Его выбирают, когда вертикальный вход действительно нужен.

Қате

«Азимут — это арктангенс отношения восточного смещения к северному».

Шын мәнінде

Только в северо-восточной четверти. В остальных арктангенс нужно исправить по знакам смещений: для цели южнее устья он даёт направление, повёрнутое на 180°, а на северо-западе — отрицательный угол, к которому прибавляют 360°. И всегда нужно знать, от какого севера отсчитан азимут.

Толық: тереңдетілген

Вывод формулы зенитного угла

Поместим начало координат на устье, ось отхода направим к цели, ось глубины — вниз. Центр дуги набора лежит на глубине точки зарезки на расстоянии $R$ от ствола. Точка дуги, в которой зенитный угол равен $\theta$ , имеет отход $R(1 - \cos\theta)$ и глубину $H_{\text{з}} + R\sin\theta$ , а касательная в ней наклонена к вертикали на тот же угол $\theta$ . Потребуем, чтобы касательная прошла через цель.

Условие касания: прямой участок проходит через цель

\frac{A_{\text{ц}} - R\,(1 - \cos\theta)}{\Delta H - R\sin\theta} = \operatorname{tg}\theta \quad\Longrightarrow\quad \Delta H\sin\theta - (A_{\text{ц}} - R)\cos\theta = R

мұндағы:

$A_{\text{ц}},\ \Delta H$ отход цели и её глубина относительно точки зарезки, м
$R$ радиус дуги набора, м
$\theta$ зенитный угол в конце набора и на участке стабилизации, градусы или радианы

Бірліктер: длины — в одних единицах; тригонометрические функции — от угла $\theta$ в тех единицах, которых требует вычислитель

Мына жағдайда орындалады

плоский профиль: вертикаль, дуга окружности, касательная к ней;
второе равенство получено умножением первого на $\cos\theta$ и на знаменатель.

Разделим второе равенство на расстояние от центра дуги до цели $D = \sqrt{(A_{\text{ц}} - R)^2 + \Delta H^2}$ и введём угол $\beta$ , для которого $\cos\beta = \Delta H/D$ , $\sin\beta = (A_{\text{ц}} - R)/D$ . Слева получится $\sin\theta\cos\beta - \cos\theta\sin\beta = \sin(\theta - \beta)$ , справа $R/D$ . Отсюда $\theta = \beta + \arcsin(R/D)$ . То же видно из рисунка: в прямоугольном треугольнике О–К–Ц катет О–К равен $R$ , гипотенуза О–Ц равна $D$ , значит, синус угла $\gamma$ при вершине Ц равен $R/D$ .

Для S-образного профиля рассуждение то же, только касательная общая для двух дуг, лежащих по разные стороны от неё. Центр дуги снижения находится на глубине конца снижения на расстоянии $R_2$ от вертикали, проходящей через цель, в сторону устья. Расстояния от двух центров до касательной равны $R_1$ и $R_2$ и отложены в противоположные стороны, поэтому в условии касания вместо $R$ появляется сумма $R_1 + R_2$ , а вместо расстояния до цели — расстояние между центрами.

Как глубина зарезки и интенсивность меняют профиль

ЕсептеуРасчётный зенитный угол участка стабилизации для цели урока (глубина 2400 м, отход 1100 м) в зависимости от глубины зарезки при интенсивности набора

i

, равной 2, 3 и 4,5° на 30 м. Пунктир — 60°, ориентир верхней границы для обычных скважин. Каждая кривая обрывается там, где угол достигает 90°: дуга набора заканчивается горизонтально как раз на глубине цели, и при более глубокой зарезке прямого участка к цели уже нет. Чем глубже зарезка, тем сильнее расходятся кривые.

Есептеу мысалыЗарезка на 250, 500 и 1400 м

Бастапқы деректер (шартты)

Цель: глубина 2400 м, отход 1100 м
Интенсивность набора: 3° на 30 м, радиус 573,0 м
Глубина зарезки: 250, 500 и 1400 м

Шешім

Зарезка на 250 м: $\Delta H = 2150$ м, $\theta = 28{,}8^\circ$ , длина ствола 2676 м.
Зарезка на 500 м (пример выше): $\theta = 32{,}4^\circ$ , длина ствола 2711 м.
Зарезка на 1400 м: $\Delta H = 1000$ м, $\theta = 58{,}2^\circ$ , длина ствола 2957 м.
Другая интенсивность при зарезке на 500 м: 2° на 30 м дают 33,9° и 2720 м, 4,5° на 30 м — 31,5° и 2705 м. Разница в угле — около 2°.
Те же интенсивности при зарезке на 1400 м: 70,2° и 53,8°. Разница — уже около 16°.

Жауап: Опустив зарезку с 250 до 1400 м, получаем угол 58,2° вместо 28,8° и ствол на 281 м длиннее.

Бұл нені білдіреді. Глубина зарезки — самый сильный рычаг: чем она больше, тем круче и длиннее ствол, и при зарезке на 1400 м угол уже подходит к пределу в 60°. Интенсивность набора при ранней зарезке почти ничего не меняет — пара градусов при интенсивности, разной в два с лишним раза, — зато при глубокой становится решающей: при медленном наборе угол уходит за 70°. Поэтому к далёким целям зарезку делают как можно выше — насколько позволяют породы и глубина спуска кондуктора, — а при вынужденно глубокой зарезке угол набирают с большей интенсивностью. Данные примера условные.

Басқа тақырыптармен байланыс

Как бурят скважину: процесс и персонал — программа бурения, в которую входит профиль ствола, и роли заказчика и сервисных компаний.
Поровое и горное давление — почему давление считают по глубине по вертикали, а не по длине ствола.
Обсадные колонны: назначение, типы, свойства и стандарты — обсадные колонны и глубины их спуска, с которыми согласуют участки профиля.
Расчёт обсадных колонн — добавочные напряжения изгиба в колонне, спущенной в искривлённый ствол.
Буровые растворы: функции и свойства — выбор раствора для наклонных участков: трение, вынос шлама, устойчивость стенок.
Каротаж в открытом стволе: зачем, как и когда — как доставляют каротажные приборы в стволы с большим зенитным углом.
Штанговые глубинные насосы — износ штанг и труб в искривлённом стволе — одно из последствий профиля для добычи.
Отклоняющие инструменты и забойные двигатели — чем отклоняют ствол: отклонители, забойные двигатели, управляемые системы.
Расчёт траектории скважины по инклинометрии — как по замерам угла и азимута находят фактическую траекторию и сравнивают её с проектной.

Өзіңізді тексеріңіз

1
Вертикальная и наклонная скважины вскрыли один и тот же горизонтальный пласт. У какой из них больше глубина кровли по стволу и у какой — по вертикали (от одного нуля отсчёта)?
1. А.По стволу больше у наклонной, по вертикали одинаково
2. Б.Обе глубины одинаковы
3. В.По стволу одинаково, по вертикали больше у вертикальной
4. Г.Обе глубины больше у наклонной
Жауабын көрсету
Дұрыс жауап: А. По стволу больше у наклонной, по вертикали одинаково
Глубина по вертикали — расстояние по вертикали от нуля отсчёта до точки; у горизонтального пласта она одинакова для любой скважины. Глубина по стволу — длина пути до этой точки, и у наклонной скважины она больше.
2
Цель лежит на 300 м южнее и на 400 м восточнее устья. Найдите отход и азимут.
Жауабын көрсету
$\Delta N = -300$ м, $\Delta E = 400$ м. Отход $\sqrt{300^2 + 400^2} = 500$ м. Арктангенс: $\operatorname{arctg}(400/(-300)) = -53{,}1^\circ$ ; северное смещение отрицательно, поэтому прибавляем 180°: азимут $126{,}9^\circ$ — юго-восток, как и должно быть.
3
Интенсивность набора — 2,5° на 100 футов. Сколько это в градусах на 30 м и на 10 м и каков радиус кривизны?
Жауабын көрсету
В градусах на 30 м: $2{,}5\cdot 30/30{,}48 \approx 2{,}46$ ; на 10 м — втрое меньше, около 0,82. Радиус: $5729{,}6/2{,}5 \approx 2292$ футов, то есть около 699 м (то же даёт $1718{,}9/2{,}46$ ).
4
Отход цели случайно оказался равен радиусу дуги набора: $A_{\text{ц}} = R = 860$ м, высота от зарезки до цели 1720 м. Каков зенитный угол участка стабилизации?
Жауабын көрсету
При $A_{\text{ц}} = R$ первое слагаемое равно нулю, а расстояние от центра дуги до цели равно $\Delta H$ . Остаётся $\theta = \arcsin(R/\Delta H) = \arcsin(860/1720) = \arcsin 0{,}5 = 30^\circ$ .
5
Цель дальше, чем планировали: отход вырос, глубина та же. Что из перечисленного удержит зенитный угол участка стабилизации в прежних пределах?
1. А.Опустить точку зарезки глубже
2. Б.Поднять точку зарезки выше
3. В.Уменьшить интенсивность набора
4. Г.Перейти на S-образный профиль
Жауабын көрсету
Дұрыс жауап: Б. Поднять точку зарезки выше
Чем выше зарезка, тем больше высоты остаётся на набор отхода и тем меньше нужный угол. Более глубокая зарезка и S-образный профиль угол увеличивают, а меньшая интенсивность набора растягивает дугу и тоже увеличивает угол.
6
Почему для разведочных и оценочных скважин часто требуют S-образный профиль, хотя он длиннее и сложнее?
Жауабын көрсету
В S-образном профиле ствол входит в пласт вертикально, под прямым углом к напластованию. Так проще оценить продуктивность пласта и результаты обработок: вскрытая толщина близка к истинной, а условия притока такие же, как в вертикальной скважине. Цена — больший зенитный угол на участке стабилизации, большая длина ствола и второй искривлённый участок.

Жаңартылған: 3 октября 2026 г.