Математические модели пространственных траекторий при проектировании кустовых скважин

• Автор: Иткин, Виктор Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Теоретические основы и технологические аспекты проектирования

траекторий горизонтальных скважин

1.1. Технологические требования к виду траектории горизонтальной

скважины.

1.2. Предупреждение пересечения стволов

1.3. Фактический профиль скважины

1.4. Существующие модели проектных профилей

1.5. Критерии оптимизации траектории.

1.6. Выводы
2. Подготовка решений при выборе проекта разработки месторождения
кустами горизонтальных скважин.
2.1. Введение
2.2. Основные принципы метода анализа иерархии МАИ.
2.3. Шкалы измерения суждений
2.4. Опрос экспертов.
2.5. Схема логического анализа.
2.6. Цели анализа.
2.7. Критерии и факторы, влияющие на выбор.
2.8. Заключение и выводы.
3. Модели проектной траектории горизонтальной скважины.
3.1. Постановка задачи.
3.2. Параметры и уравнения участков траектории.
3.3. Модель траектории вида дуга окружности отрезок дуга
окружности
3.4. Модель траектории, проходящей через заданную точку
3.5. Модель траектории вида дуга окружности отрезок дуга винтовой
линии.
3.6. Выводы
4. Траектория с минимальной длиной.
4.1. Постановка задачи
4.2. Область допустимых решений
4.3. Метод штрафных функций
4.4. Исследование устойчивости
4.5. Выводы.
5. Нагрузка на крюке при подъеме бурильной колонны
5.1. Дифференциальное уравнение нагрузки
5.2. Уравнение нагрузки для траекторий некоторых видов
5.3. Нагрузка на крюке
5.4. Приближенное решение для дуги окружности.
5.5. Исследование устойчивости
5.6. Выводы.
6. Предупреждение пересечения стволов.
6.1. Постановка задачи
6.2. Приближение дуги отрезком
6.3. Расстояние между точкой и отрезком
6.4. Расстояние между двумя отрезками
6.5. Расстояние между отрезком и дугой.
6.6. Разбиение дуги на две части.
6.7. Расстояние между двумя дугами.
6.8. Разводка траекторий.
6.9. Выводы
Заключение и выводы
Литература


Математические модели проектной пространственной траектории горизонтальной скважины. Модели нагрузки на крюке при подъеме колонны из скважины с пространственным профилем. Алгоритм поиска оптимальной пространственной траектории ствола. Алгоритм вычисления минимальных расстояний между стволами скважин и поиска недопустимо близких точек. Алгоритм автоматической разводки проектных стволов скважин на безопасное расстояние. Выбор и проектирование профиля направленных и горизонтальных скважин в значительно»! При построении моделе»! Поскольку протяженность скважины намного превышает диаметр ствола, то последним можно пренебречь и рассматривать ствол наклонно направленно»! Наклонные и горизонтальные скважины обязательно имеют вертикальны»! В отл»»чие от наклонных, горизонтальные скважины обязательно должны включать в себя также и горизонтальны»! Вертикальный и горизонтальны»! В литературе, посвященной бурению наклонных скважин, принята следующая система координат: начало координат (точка О) расположено в устье одной из скважин куста, плоскость Оху горизонтальна, ось Ох направлена на восток, ось Оу - на север, а ось Ог - вниз. Направление произвольного един»»чного вектора (в том числе касательного к траектории) может быть определено двумя углами: зенитным углом 1п (углом между вектором и осыо Ог) и азимутом А (углом между горизонтальной проекцией вектора и осыо Оу) (Рис. Рис. В тех случаях, когда продуктивный пласт расположен в труднодоступной местности (например, под водой), устье располагают вдали от проектного горизонтального участка. При кустовом бурении устья скважин куста располагают на ограниченной территории. Для первых кустов наклонных скважин сооружались отдельные свайные основания размером * м, с которых проводили 7-8 скважин. В дальнейшем использовались различные искусственные площадки: "ледовые" - промороженный слой болота, покрытый мхом, торфом и другими теплоизоляционными материалами, лежнево-мерзлотные - ледовая основа с последующим настилом лежней и отсыпкой грунтом. На море строятся специальные морские платформы. При проектировании кустовых площадок должны учитываться такие параметры как продолжительность строительства заданного количества скважин, объем земляных работ при создании кустовых площадок, добыча нефти за время строительства скважин, производительность бригад, ведущих строительство скважин и т. Проблема рационального расположения устьев рассмотрена в работах [, , , ]. Профиль всех наклонно-направленных и горизонтальных добывающих скважин на нефть и газ включает вертикальный участок. Необходимость вертикального участка обусловлена конструкцией бурового подъемного оборудования, а также всего комплекса технологического оборудования для эксплуатации и ремонта скважины. Длина вертикального участка Ьо определяется прежде всего глубиной спуска обсадных колонн большого (более 9 мм) диаметра, направления или кондуктора [, ]. Эта глубина, в свою очередь, определяется глубиной залегания слабых верхних пластов. При бурении наклонных скважин с большим отклонением от вертикали для обеспечения эффективной нагрузки на долото глубина вертикального участка должна быть как можно большей. С другой стороны, чтобы сократить интервал бурения с отклонителем и при этом обеспечить проектное отклонение забоя, целесообразно начинать искривление ствола в непосредственной близости от устья скважины [, ]. Если учесть, что для успешной проводки наклонной скважины с большим отклонением от вертикали ее конструкция обязательно предусматривает спуск промежуточной обсадной колонны, возникает вопрос о глубине вертикального участка и интенсивности искривления скважины, позволяющих спускать в искривленный ствол обсадные колонны большого диаметра под действием собственного веса []. В некоторых случаях, например, при бурении скважин с небольшими отходами от устья (до 0 м) внутрискважинное эксплуатационное оборудование располагают на вертикальном участке. При этом длина вертикального участка может достигать м и более []. Искривление ствола скважины может проводиться как с переменным радиусом кривизны /?