|
| Введение
Процесс проектирования скважин включает множество аспектов, в которых задействованного большое количество специалистов, занятых разработкой различных программ бурения скважин (например, программы использования буровых растворов, крепления скважин, проектирование буровых штанг для отдельных секций, программы использования бурового долот и т. д.). Современный подход компании Baker Hughes INTEQ к проектированию скважин позволяет ее участвовать в таких работах, как проектирование бурильных колонн, что ранее не входило в сферу ее деятельности.
В данном разделе особое внимание будет уделено тем аспектам проектирования скважин, которые являются неотъемлемой частью деятельности компаний, специализирующихся на наклонно-направленном бурении.
|
| 2.1
| Системы отсчета и координат
|
|
| За исключением инерциальных навигационных систем, все системы инклинометрии используются для определения угла наклона и азимута на определенных измеренных глубинах (глубинах, измеренных по стволу скважины). Данные измерения должны привязываться к неподвижным системам координат, чтобы обеспечить возможность расчета и регистрации направления выполнения ствола. Используются следующие системы отсчета:
q системы отсчета глубин;
q системы отсчета угла наклона;
q системы отсчета азимута.
|
| 2.1.1
| Системы отсчета глубин
|
|
| Существует две системы измерения глубины:
q Измеренная глубина или «глубина по стволу скважины» — расстояние, измеренное непосредственно по стволу от точки отсчета на поверхности до требуемой точки. Данная глубина может измеряться несколькими способами, например, по меткам на трубах, счётчику длины спускаемого в скважину каната или с помощью глубиномера специалиста по буровому раствору.
q Фактическая вертикальная глубина (ФВГ) — расстояние в вертикальной плоскости от точки отсчета глубины до определенной точки ствола.
В большинстве случаев в качестве рабочей точки отсчета глубины (BRT или RKB) принимается отметка роторного стола (РС). Также для данной цели может приниматься отметка пола буровой вышки. На плавучих буровых установках отметка роторного стола не является постоянной, следовательно, в качестве отсчетной точки должна приниматься средняя отметка роторного стола.
|
|
| Для сравнения отдельных скважин одного месторождения необходимо ввести общую точку отсчета для постоянного использования. При бурении глушащей скважины в открыто фонтанирующую скважину необходимо уточнить разность высотных отметок их устьев. На морских месторождениях для этой цели зачастую используется средний уровень моря. Отличие фактического уровня моря от среднего уровня должно определяться по таблицам приливов-отливов или измеряться.
|
| 2.1.2
| Системы отсчета угла наклона
|
|
| Угол наклона скважины представляет собой угол (в градусах), измеряемый между вертикальной осью и осью ствола в конкретной точке. Вертикальная ось отсчета соответствуют вектору силы тяжести, определяемому, например, по отвесу на конкретной местности.
|
| 2.1.3
| Системы отсчета азимута
|
|
| Для проведения инклинометрии наклонно-направленной скважины используются три системы отсчета азимута:
q магнитный север;
q истинный (географический) север;
q координатный север.
Все магнитные приборы показывают азимут (направление ствола) относительно магнитного севера. Однако окончательные координаты всегда рассчитываются либо относительно географического или координатного севера.
Истинный (географический) север
Данная точка отсчета координат является географическим Северным полюсом, расположенным на оси вращения Земли. Направление географического севера показано на картах меридианами.
Координатный север
В реальности работы производятся на изогнутой поверхности (т. е. поверхности Земли), но при определении координат на горизонтальной плоскости принимается, что работы ведутся на плоской поверхности. Несомненно, невозможно точно представить часть поверхности сферы на плоской поверхности карты скважины. В связи с этим в измерения должны вноситься поправки. В настоящее время в распоряжении имеется широкий ряд различных проекционных систем.
|
| 2.1.3.1
| Универсальная поперечная проекция Меркатора
|
|
| В качестве примера системы координат в данном разделе рассмотрена Универсальная поперечная проекция Меркатора (УППМ). В поперечной проекции Меркатора поверхность сфероида, представляющего Землю, свернута в цилиндр таким образом, чтобы цилиндр замыкался по определенному меридиану. (Меридиан представляет собой круг, проходящий по поверхности Земли через географические Северный и Южный полюса.)
Меридианы сходятся на Северном полюсе и поэтому не образуют прямоугольную систему координат. На карте линии сетки образуют прямоугольную систему координат, северное направление которой определяется одним указанным меридианом. Данное направление называется координатным севером. Координатный север соответствует географическому северу только для данной меридианы.
Соотношение географического севера и координатного севера выражается значениями угла «а» на рис. 2‑1. Величина схождения указывает на изменение угла между координатным севером и географическим севером для рассматриваемой точки.
|
|
| Географический север
|
|
|
| КООРДИНАТНЫЙ СЕВЕР
| КООРДИНАТНЫЙ СЕВЕР
| КООРДИНАТНЫЙ СЕВЕР
| СЕВЕР
| КООРДИНАТНЫЙ СЕВЕР
| КООРДИНАТНЫЙ СЕВЕР
| КООРДИНАТНЫЙ СЕВЕР
|
|
|
|  
|
|
| Рис. 2-1.
|
|
|
|
|
| Главные меридианы размещены с интервалом 6 градусов, начиная от Гринвичского меридиана. Из этого следует, что земной шар разделен на 60 зон. Данным зонам присвоены номера от 0 до 60, причем нулевой (Гринвичский) меридиан образует левую границу зоны 31. Каждая зона поделена на сектора. Каждый сектор занимает 8 градусов широты, начиная от экватора и до 80°Ю и 80°С. Секторы обозначены буквами от C до X (за исключением I и O).
Таким образом, каждый сектор имеет уникальное обозначение, включающее номер от 0 до 60 (номер зоны) и соответствующую букву. Например, сектор 31 U, показанный на рис. 2‑2, соответствует южной части Северного моря.
|
|
|
|
|
| ° З ° В
|
|
| Рис. 2-2
|
|
| Координаты в УППМ измеряются в метрах. Координаты севера определяются относительно экватора. В северном полушарии для экватора принята координата 0,00 м С, а в южном полушарии — 10 000 000 м С (чтобы не использовать отрицательные числа). Восточные указания каждого сектора определяются от линии, проходящей по координате 500 000 м З от центрального меридиана данного сектора. Иными словами, центральным меридианам каждой зоны произвольно присвоена координата 500 000 м В. Данный подход также обусловлен стремлением избежать отрицательных чисел.
Таким образом, координаты УППМ всегда представляют собой северное и восточное указания и являются положительными числами.
|
|
|
|
|
|  
|
|
| Рис. 2-3.
|
|
|
|
| 2.1.3.2
| Проекция Ламберта
|
|
| В некоторых странах используется альтернативная система — коническая проекция Ламберта, в которой для разложения сфероида вместо цилиндра используется конус. В данной проекции меридианы представлены как сходящиеся линии, а параллели как дуги окружности.
Настоящий документ не содержит описания остальных систем координат и картографических проекций.
|
|
|
|
| 2.1.4
| Координаты на местности
|
|
| Координаты точек траектории ствола могут быть выражены в координатах УППМ, однако в реальности применяется иная практика. В качестве точки отсчета принимается платформа или буровая установка, имеющая координаты 0,0. На морских платформах данная точка, как правило, соответствует центру платформы. Данная точка используется для определения северных и восточных указаний точек траектории скважин, выполненных с этой платформы. Это необходимо для определения взаимного расположения скважин, в частности, при анализе безопасного расхождения скважин.
|
| 2.1.5
| Измерения направления
|
|
| Для измерения направления ствола скважины в горизонтальной плоскости относительно севера (географического или координатного) используется инклинометрический инструмент. Существует две системы измерения:
|
| 2.1.5.1
| Измерение азимута
|
|
| В системе измерения азимута направления определяются в градусах по часовой стрелке в диапазоне от 0° до 359,99°, причем северу соответствует 0°.
|
|
|
|
|
| С
 |
С
Ю
