Методика выявления закономерностей искривления скважин

Рассмотренные теоретические основы процесса естественного искривления скважин показывают, что данное явление имеет закономерный характер. Направление искривления задается прежде всего геологическими особенностями строения участка геологоразведочных работ или всего месторождения, а интенсивность искривления определяется причинами как геологического, так и технико-технологического характера [12].

Выявление закономерностей естественного искривления - это установление функциональной зависимости изменения интенсивности искривления и его направления от различных факторов, действие которых следует рассматривать в совокупности.

Исходным материалом для изучения закономерностей и интенсивности искривления скважин служат замеры зенитных и азимутальных углов. Таких измерений по различным скважинам требуется достаточное для значимой статистической оценки число. Чаще всего закономерности естественного искривления определяют в зависимости от глубины скважины или зенитного угла в виде функций / =f(L) или i =f(0). При этом ни глубина, ни зенитный угол скважины не оказывают непосредственного влияния на искривление, но с их изменением меняются условия бурения, а соответственно, и степень влияния многочисленных факторов, от которых зависит положение скважины в подземном пространстве [12].

При выполнении работ по определению связей интенсивности искривления с различными факторами прежде всего следует достаточно хорошо представлять существо влияния этих факторов как в отдельном, так и в совокупном проявлении на процесс искривления. Это необходимо для того, чтобы из многообразия действующих факторов выделить те из них, которые отличаются определенной устойчивостью и могут рассматриваться как постоянные, а потому оказывают решающее и основное влияние на процесс искривления.

При выявлении закономерностей естественного искривления путем сравнения и анализа инклинометрических измерений последние должны группироваться с учетом влияния основных факторов, действие которых связано с перечисленными ниже условиями бурения:

  • 1. Способ бурения (вращательный, ударно-вращательный и др.).
  • 2. Тип и диаметр породоразрушающего инструмента (алмазные коронки, тип коронки, долото шарошечное, его тип и т. д.).
  • 3. Углы заложения ствола скважины - азимутальный и зенитный.
  • 4. Технологические особенности и параметры режима бурения (применение гидроударников, состав буровой компоновки, осевая нагрузка, частота вращения и др.).
  • 5. Тип колонны бурильных труб.

При этом следует учитывать, что интервалы скважин, пробуренные с применением технических средств искусственного искривления, из рассмотрения и анализа следует исключить.

Кроме перечисленных условий, анализу следует подвергнуть геологические условия месторождения или участка работ.

Если анализ геологических условий показывает, что месторождение отличается выдержанностью геологического строения (например, моноклинальное залегание пород), то все данные, полученные при бурении на этом месторождении, с учетом вышеприведенных ограничений могут группироваться и использоваться при анализе и выявлении закономерностей естественного искривления.

Схема для выделения участков с однотипными геологическими структурами

Рис. 2.41. Схема для выделения участков с однотипными геологическими структурами

Если анализ геологических условий показывает, что месторождение имеет сложное строение, изменчивые условия залегания горных пород, то составляющие месторождение структуры следует рассматривать как два или более участка с относительно однотипным залеганием горных пород. Например, участок месторождения определен в виде синклинальной структуры, а скважины, пробуренные по профилям I, II и III, показывают различные тенденции при их естественном искривлении (рис. 2.41). В этом случае правильным будет решение о выделении трех участков для анализа закономерностей искривления, совпадающих с профилями. При этом, соответственно, будут получены три группы результатов анализа, пригодные для использования только в пределах выделенных участков.

В соответствии с выделенными участками данные инклинометрии группируют по принципу однотипности технических и технологических условий бурения в соответствии с изложенными выше позициями.

Изучение закономерностей естественного искривления и получение аналитических моделей, отражающих процесс искривления при бурении скважин в конкретных горно-геологических и технико-технологических условиях, осуществляют по алгоритму, основу которого составляет статистический расчет «типовой» трассы скважины («типовая» кривая). Алгоритм расчета, проиллюстрированный схемой на рис. 2.42, выстроен в определенной последовательности.

Схема для определения точки заложения скважины на профиле по «типовым» кривым

Рис. 2.42. Схема для определения точки заложения скважины на профиле по «типовым» кривым: 1 - проектная точка заложения скважины на профиле I; 2 - проектная точка подсечения рудного тела на глубине; 3 - линия естественного искривления скважины; 4 - «типовые» кривые зенитного (а) и азимутального искривления (б)

Важным этапом является расчет доверительного интервала, который позволяет на основании данных о ранее пробуренных скважинах определить интервал допустимых отклонений скважины от проектного направления. Данный расчет выполняют в следующей последовательности.

1. Определяют среднеарифметическое значений величин приращений зенитных и азимутальных углов:

где Х = A0i(Aai); Х2 = А02(Аа2) - приращение зенитных (азимутальных) углов на равных глубинах; п - число скважин, участвующих в выборке, на данном интервале глубин.

2. Рассчитывают разброс фактических значений случайной величины относительно её среднего значения, которая характеризуется величиной дисперсии D(x) или среднего квадратичного отклонения а(х):

3. При бурении скважин действительные значения зенитных и приращения азимутальных углов на каждом интервале глубин могут отличаться от средних арифметических величин. При известных х, а(х) и п находят доверительный интервал ± Е (.X) для значений 0 и Аа на каждом интервале инклинометрических замеров:

где fj - коэффициент Стьюдента, определяемый по таблицам справочников по теории вероятностей и математической статистики, при заранее заданной надежности j и известному параметру К= п - 1.

4. Вычисляется математическое ожидание значений А0 и Аа на каждой глубине:

Пример. В выборке п = 10 скважин, на глубине 600 м выборочный средний зенитный угол Х= 1°, выборочное среднее квадратичное отклонение а(х) = 1,5°. Оценим неизвестное математическое ожидание при помощи доверительного интервала с надежностью j = 0,95. Для этого случая при п - 1 = 9,fj = 2,31:

Если рассчитанные величины отклонений превышают интервал допустимого отклонения скважин (А), установленный принятой методикой разведки месторождения, это позволит определить предельную глубину по каждой скважине, на которой возникнет необходимость искусственного искривления ствола.

На основании полученных доверительных значений зенитных углов и приращений азимутальных углов на каждом интервале глубин скважины строятся вертикальная и горизонтальная проекции трассы скважины с учетом минимального и максимального возможных отклонений её ствола от типового профиля.

Полученные «типовые» трассы скважин (проекции на горизонтальную и вертикальную плоскости) можно использовать при проектировании новых скважин. При этом, используя шаблон «типовой» скважины, вычерченный на кальке или восковке, на геологическом разрезе и плане участка работ определяют корректировку точки заложения скважины с тем расчетом, чтобы, не меняя проектного угла заложения, привести скважину в заданную точку. Точка заложения новой скважины определяется «снизу- вверх», т. е. закрепляя точку забоя «типовой» трассы (на рис. 2.42, а, позиция 4) в точке подсечения на заданной глубине и не меняя проектного угла заложения проектной скважины (сплошная линия на рис. 2.42), находят расстояние на поверхности, на которое следует сместить точку заложения скважины (расстояние В - см. рис. 2.42, а).

Аналогично определяют точку заложения с учетом азимутального искривления (расстояние А на рис. 2.42, б). В результате получают возможность заложить скважину с учетом зенитного и азимутального искривлений (точка заложения скважины - точка Т на рис. 2.42, б).

Возможен вариант графического решения задачи по определению «типовой» скважины [12].

В случае если бурение скважин осуществляется двумя или тремя способами бурения, возможен вариант получения комбинированной «типовой» кривой трассы скважины. Комбинированная «типовая» кривая состоит из двух и более самостоятельных типовых кривых, каждая из которых отражает закономерности искривления конкретными способом и соответствующим ему инструментарием бурения определенного интервала ствола скважины.

Для расчета типовых кривых могут использоваться другие известные методы анализа и математической статистики, например, метод наименьших квадратов, метод П. Л. Чебышева и др.

Контрольные вопросы и задания

  • 1. Каковы основные группы причин искривления скважин от проектных траекторий?
  • 2. В чем состоят организационно-технические причины искривления скважин?
  • 3. Назовите основные технологические причины естественного искривления скважин.
  • 4. Каковы основные составляющие механизма искривления скважин при вращательном бурении?
  • 5. Какова суть геологических причин искривления скважин? Назовите типы горных пород по влиянию на процесс естественного искривления скважин.
  • 6. Что такое анизотропия горных пород? Назовите методы оценки анизотропии горных пород.
  • 7. В чем проявляется влияние анизотропии горных пород на искривление скважин?
  • 8. Каковы особенности механики разрушения анизотропных горных пород при бурении?
  • 9. Назовите основные силовые факторы, вызывающие искривление скважин при бурении анизотропных горных пород.
  • 10. В чем заключается влияние перемежаемости горных пород по твердости на искривление скважин?
  • 11. На чем основаны закономерности естественного искривления скважин?
  • 12. Назовите основные принципы использования закономерностей искривления скважин при проектировании траекторий скважин.
  • 13. Дайте определение понятию «типовая кривая». Какие существуют методы расчета типовой кривой?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >