Расчет профиля горизонтальной скважины.

Профиль горизонтальной скважины состоит из направляющей части и горизонтального участка. Направляющая часть профиля горизонтальной скважины может включать вертикальный участок, участок начального искривления, тангенциальный участок и участки увеличения зенитного угла или состоять только из вертикального участка и участка увеличения зенитного угла.

Горизонтальный участок может быть выполнен в виде восходящей или нисходящей дуги окружности, т.е. быть вогнутым или выпуклым, а также прямолинейным или волнообразным. Горизонтальный участок в зависимости от угла падения продуктивного пласта может быть расположен под любым заданным углом к вертикали, в том числе и под углом 90°.

Направляющая часть профиля горизонтальной скважины и ее горизонтальный участок могут рассчитываться отдельно. Однако они должны быть сопряжены друг с другом.

Назначение направляющей части профиля горизонтальной скважины заключается в выведении ствола под определен­ным углом в точку продуктивного пласта с заданными коор­динатами. Поэтому при расчете этой части профиля горизон­тальной скважины кроме проектной глубины и отклонения ствола скважины от вертикали необходимо задавать величи­ну зенитного угла на проектной глубине. Кроме того, как правило, задается величина радиуса кривизны участка увеличения зенитного угла скважины. При дальнейшем изложе­нии приняты следующие условные обозначения: Н - проектная глубина направляющей части профиля скважины (глубина начала горизонтального участка); А — проектное смещение профиля скважины на проектной глубине; a - зенитный угол на проектной глубине (угол входа ствола скважины в продуктивный пласт); Нв — длина вертикального участка; L — длина тангенциального участка направляющей части профиля; Нг — глубина в конце горизонтального участка; Аг - смещение скважины в конце горизонтального участка; a_г — зенитный угол в конце горизонтального участка; Lг - длина горизонтального участка; Sп - протяженность гори­зонтального участка; g₁ ~ угол охвата первого интервала волнообразного горизонтального участка; Т - предельное смещение горизонтального участка в поперечном направле­нии; Т₁, Т₂ — предельное смещение двухинтервального горизонтального участка в поперечном направлении вверх и вниз соответственно; a_i - зенитный угол в конце i-ro участка профиля; .Rг₁ Rг₂ — радиус кривизны первого и второго интервалов волнообразного горизонтального участка соответствен­но; Rг ~ радиус кривизны горизонтального участка.

НАПРАВЛЯЮЩАЯ ЧАСТЬ ПРОФИЛЯ

Методика расчета направляющей части профиля горизонтальной скважины основана на решении системы уравнений проекций участков профиля на вертикальную и горизонталь­ную оси.

При этом расчет профиля горизонтальной скважины сво­дится к определению длины вертикального участка Нв и ра­диуса кривизны одного из участков или длины тангенциального участка, если он имеется, при заданных остальных па­раметрах профиля (см. рис. 8.3).

Профиль 1. Исходные данные для расчета: Н, А, a.

Расчет:

Asma^ (4.1) 1-coso. R-11'11^ (4-2) sin a

Профиль 2. Исходные данные для расчета: Н, A, a, o.i, Rl.

Расчет:

Нв = Н – [ Аsina / (1 - cos a)]

R =( Н – Нв ) / sina

Профиль 2. Исходные данные для расчета: Н, А, a, a₁, R_1.

Расчет:

Нв = Н – R₁sina - R₂ (sina - sina₁)

R₂ = А – R₁ (1-cosa₁) / (cosa₁ - cosa)

Профиль 3. Исходные данные для расчета: Н, А, a, a₁, R_1, R₃.

Расчет:

Нв = Н – R₁sina₁ – R₃ W₁ - L cosa

L = [A – (1 – cosa₁)R₁ – R₃V₁ ] / sina

где W₁ = sina - sina₁; V₁ = cosa₁ - cosa

Профиль 4. Исходные данные для расчета: Н, A, a, a₁, R_1, R₃, a₃, R₄.

Расчет:

Нв = Н – R₁sina₁ – R₃ W₂ - L cosa₁ –R₄W₃

где W₂ = sina₃ - sina₁ W₃ = sina - sina₃

L = [ A – (1 - cosa₁) R₁ – R₃V₂ – R₄V₃] / sina₁

где V₂ = cosa₁ - cosa₃ V₃ = cosa₃ - cosa

Профиль 5. Исходные данные для расчета: Н, A, a, a₁, R_1, R₂, a₂.

Расчет:

Нв = Н – R₁sina₁ – R₂ W₄ – R₃W₅

где W₄ = sina₂ - sina₁ W₅ = sina - sina₂

R₃ = [A – R₁ (1 - cosa₁)R₂V₄] / V₅

где V₄ = cosa₁ - cosa₂ V₅ = cosa₂ - cosa

Вертикальную и горизонтальную проекцию, а также длину каждого участка профиля можно рассчитать с использованием известных формул, приведенных в табл. 8.1.

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ УЧАСТОК ПРОФИЛЯ

Изложенная ниже методика расчета профиля горизонтального участка скважины учитывает прежде всего цель строительства горизонтальной скважины, которая заключается в продольном вскрытии продуктивной части нефтегазосодержащего пласта. Поэтому геометрия горизонтального участка должна соответствовать форме той части пласта, где предполагается распо­ложить горизонтальный участок.

Другими словами, горизонтальный участок должен распо­лагаться вдоль продуктивной части пласта и не выходить за границы нефтегазосодержащей его части.

Таким образом, основные параметры, определяющие гео­метрию горизонтального участка, следующие: a – зенитный угол в начале горизонтального участка; Sп — протяженность горизонтального участка по пласту, т.е. длина проекции гори­зонтального участка на касательную к началу горизонтального участка.

Прямолинейный горизонтальный участок:

вертикальная проекция

Нг = Sп cosa + Н

горизонтальная проекция

Аг = Sп sina +А