Работа № 2. Построение проекций искривленной скважины

Цель работы – освоение методики расчета и построения проекций искривленной скважины.

Содержание отчета: 1) Таблица исходных данных. 2) Расчетные формулы для определения координат точек оси скважины. 3) Таблица расчетных данных. 4) График проекций на горизонтальную, вертикальную и апсидальную плоскости.

Общие сведения.

Трассой скважины называется геометрическое место точек, лежащих на ее оси. Пространственное положение трассы скважины определяется координатами ее устья (Xo, Yo, Zo), полученным путем топографической или маркшейдерской съемки, и координатами точек, лежащих на оси скважины.

Искривление скважин обычно происходит постепенно, в результате чего их трассы представляют собой плавные кривые линии. Для упрощения расчетов и построений трассы скважины ее ось разбивают на прямолинейные интервалы, и она представляется в виде ломаной линии, состоящей из прямолинейных отрезков той или иной длины.

В геологической документации скважины изображаются в виде проекций на вертикальную плоскость (профиль) и горизонтальную (план или инклинограмма). Для построения проекций используется прямоугольная декартова правая система координат, где ось Х совпадает с направлением магнитного Севера, ось Y, перпендикулярная оси X, направлена в сторону Востока и ось Z направлена вертикально вниз.

Расчет координат точек оси скважины ведется по следующим формулам:

Xi = Xi-1 ± ∆Xi = Xi-1 ± ∆Li sin Θ_i ср. sin αi cp.

Yi = Yi-1 Yi = Yi-1 Li sin Θ_i cp. cos αi cp.

Zi = Zi-1 - Zi = Zi-1 - Li cos Θ_icp.,

где (Х, Y, Z)i-1 – координаты предыдущей точки на оси скважины, м;

(X, Y, Z)i – приращение координат на интервале Li, м.;

Θ_i cp., α_i cp. – среднеарифметические значения соответственно зенитного и азимутального углов на интервале Li, град. При переходе азимута через 0 (северное направление) к значениям азимута в начале и конце рассматриваемого интервала следует добавить 360.

Среднее значение азимута для начального интервала вертикально забуренной скважины принимается равное азимуту в конце интервала.

Знак приращений координат зависит от значения азимута и получается автоматически при использовании микрокалькуляторов или определяется из формул приведения:

sin (90 ) = cos ; cos (90 ) = sin ;

sin (180 ) = sin ; cos (180 ) = - cos

sin (270 ) = - cos ; cos (270 ) = sin ;

sin (360 ) = - sin ; cos (360 ) = + cos .

Порядок выполнения работы

В соответствии с выданным преподавателем вариантом задания (табл. 3), в табл.1 заносятся исходные данные.

Таблица 1

№ вар.

Lскв. м.

Углы заложен., град.

Результаты замеров (град) на глубине L, м

Далее по приведенным выше формулам производится вычисление приращения координат на расстоянии между точками замера и координат X, Y, Z точек оси скважины. Значения координат устья скважины Xo, Yo, Zo условно принимаются равными нулю. Полученные данные заносятся в таблицу 2.

Таблица 2

NN точек

, м.

Lскв. м.

Рез-ты Замеров,град

Средн. значения

Приращение координат, м

Значение координат, м

…

По данным вычисленных координат точек оси скважины производится построение ее проекций на горизонтальную и вертикальную плоскости. Для этого вертикальную плоскость проекции совмещают с плоскостью чертежа путем поворота ее относительно горизонтальной. При этом положительное направление оси Х совмещается с направлением на Север и располагается вертикально вверх, оси Y – вправо и Z – вертикально вниз.

Масштаб для построения проекций выбирается, исходя из глубины скважины и суммарного приращения координат X,Y (инклинограмма) и Y,Z (профиль). Допускается использование различных масштабов по вертикальной и горизонтальной осям.

Таблица 3

а)

№№ вар.

Углы Заложен.

Результаты замеров в контрольных точках, град.

б)

N варианта
L скв., м
м

Контрольные вопросы

- Какие параметры определяют координаты точек на оси скважины?

- Что такое профиль и инклинограмма трассы скважины, в каких координатах производится их построение?

- Какая проекция характеризует изменение азимута скважины?

- Как определить азимут скважины в точке, соответствующей координате Zi?

- Каков порядок построения проекций искривленной скважины?

РАБОТА № 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОФИЛЯ СКВАЖИНЫ

Цель работы – приобретение практических навыков проектирования профилей естественного искривления скважин расчетно- графическим способом.

Содержание отчета: 1. Исходные данные. 2. Расчет параметров профиля. 3. Сводная таблица параметров. 4. Схема профиля на геологическом разрезе.

Общие сведения

Решение задачи проектирования трассы скважины обычно сводится к построению профилей с последующим учетом азимутального искривления. При этом дается обоснование типа профиля, производится расчет его параметров и изображение оси скважины на геологическом разрезе. Учитывается также необходимость пересечения залежи полезного ископаемого в заданном месте в соответствии с требованиями методики разведки, проведение работ по сооружению скважины с минимальными трудовыми и материальными затратами. В соответствии с этими требованиями длина ствола скважины и ее отход от устья в точке подсечения толщи полезного ископаемого должны быть минимальными.

В зависимости от условий направленного бурения могут использоваться профили естественного, искусственного искривления и комбинированного типа (ограниченное применение искусственного искривления).

При проектировании профиля естественного искривления используются данные инклинометрии по ранее пробуренным скважинам и определяются интервал относительно прямолинейной части скважины и угол ее наклона, кривизну криволинейной части или характер кривой, точку заложения устья скважины или точку встречи с залежью полезного ископаемого.

Длина интервала прямолинейной части скважины зависит от геологических условий. Обычно она соответствует мощности наносов или однородных пород, где возможно бурение вертикальных и наклонных скважин без существенного искривления.

Кривизна криволинейного участка скважины определяется с учетом закономерностей и интенсивности естественного искривления по всему участку или по отдельным его интервалам.

Проектирование профиля скважины может вестись сверху вниз, когда задается начальный угол наклона скважины и определяется угол ее встречи с толщей полезного ископаемого, или снизу вверх, когда задается угол встречи, а начальный угол наклона определяется расчетным путем.

Начальный угол наклона скважин определяется геологическими условиями и глубиной. Если угол падения пластов свыше 30, а глубина скважины не превышает 800м., скважины задаются наклонными с поверхности. При этом зенитный угол при средних глубинах скважин (500 – 800м.) обычно находится в пределах 5 - 20, а при меньших глубинах может достигать 30. Глубокие скважины (свыше 800м.) задаются вертикальными или слабонаклонными (θ = 3-5), что позволяет использовать обычные вышки без их переоборудования.

Порядок выполнения работы

Необходимо выполнить расчет параметров и построить трех интервальный профиль скважины, состоящий из двух прямолинейных (начального и конечного) и одного криволинейного с постоянной интенсивностью участков.

Исходные данные (см. рисунок): Н - мощность наносных отложений, м.; Н- глубина по вертикали до точки встречи скважиной залежи полезного ископаемого, м; М – мощность пласта полезного ископаемого, м.; θн - начальный зенитный угол скважины, град.; β - угол падения пласта полезного ископаемого, град.; iθ - интенсивность естественного зенитного искривления на криволинейном интервале, град/м.

Формулы для расчета параметров профиля скважины приведены ниже.

А) При заданном угле заложения θн
Параметр	Расчетная формула
1 интервал
Глубина скважины, м.	L1 = h1 / cosΘн
Горизонтальная проекция, м.	S1 = h1 tg Θн
2 интервал
Конечный зенитный угол, град.	Θк = arc sin (h2 iΘ / 57.3 + sinΘн)
Протяженность скважины, м.	l2 = (Θк – Θн) / iΘ
Радиус искривления, м.	R = 57.3 / iΘ
Горизонтальная проекция, м.	S2 = 57.3 /iΘ (cosΘн – соsΘк)
3 интервал
Протяженность скважины, м.	l3 = М / cos(β –θк)
Горизонтальная проекция, м.	S3 = М sinθк / cos(β – θк)
Вертикальная проекция, м.	h3 = М cosθк / cos(β –θк)
Угол вустречи, град.	γ = 90 + θк - β
По скважине
Глубина скважины, м.	L = l1 + l2 + l3
Горизонтальная проекция, м.	S = S1 + S2 + S3
Вертикальная проекция, м.	H = h1 + h2 + h3
Б/ При заданном угле встречи γ
3 интервал
Конечный зенитный угол, град.	Θк = γ + β -90
Протяженность скважины, м.	l3 = М / cos(β –θк)
Горизонтальная проекция, м.	S3 = М sinθк / cos(β – θк)
Вертикальная проекция, м.	h3 = М cosθк / cos(β – θк)
2 интервал
Начальный зенитный угол, град.	Θн = arc sin(sinθк – h2 iθ / 57,3)
Радиус искривления, м.	R = 57.3 / iθ
Протяженность скважины, м.	l2 = (θк - θн) /iθ
Горизонтальная проекция, м	S2 = R(cosθн – cosθк)
1 интервал
Глубина скважины, м.	L = l1+ l2+ l3
Горизонтальная проекция, м.	S1 = h1 tgθн
По скважине
Глубина скважины, м.	L = l1 + l2 + l3
Горизонтальная проекция, м.	S = S1 + S2 + S3
Вертикальная проекция	Н = h1 + h2 + h3

Варианты исходных данных

Вариант	qн	g	h1	h1+h2	iq	M	b
					0.06
					0.03
					0.04
					0,03
					0,02
					0,025
					0.02
					0.05
					0.045
					0.04
					0.035
					0.03
					0.025
					0,02
					0.015
					0.06
					0.05
					0,04
					0.03
					0.02
					0.024
					0.02
					0.015
					0.05
					0.04