8.2.2. 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;  - 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; _г — зенитный угол в конце горизонтального участка; Lг - длина горизонтального участка; Sп - протяженность гори­зонтального участка; ₁ ~ 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; _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, .

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 – [ Аsin / (1 - cos )]

R =( Н – Нв ) / sin

Профиль 2. Исходные данные для расчета: Н, А, , ₁, R_1.

Расчет:

Нв = Н – R₁sin - R₂ (sin - sin₁)

R₂ = А – R₁ (1-cos₁) / (cos₁ - cos)

Профиль 3. Исходные данные для расчета: Н, А, , ₁, R_1, R₃.

Расчет:

Нв = Н – R₁sin₁ – R₃ W₁ - L cos

L = [A – (1 – cos₁)R₁ – R₃V₁ ] / sin

где W₁ = sin - sin₁; V₁ = cos₁ - cos

Профиль 4. Исходные данные для расчета: Н, A, , ₁, R_1, R₃, ₃, R₄.

Расчет:

Нв = Н – R₁sin₁ – R₃ W₂ - L cos₁ –R₄W₃

где W₂ = sin₃ - sin₁ W₃ = sin - sin₃

L = [ A – (1 - cos₁) R₁ – R₃V₂ – R₄V₃] / sin₁

где V₂ = cos₁ - cos₃ V₃ = cos₃ - cos

Профиль 5. Исходные данные для расчета: Н, A, , ₁, R_1, R₂, ₂.

Расчет:

Нв = Н – R₁sin₁ – R₂ W₄ – R₃W₅

где W₄ = sin₂ - sin₁ W₅ = sin - sin₂

R₃ = [A – R₁ (1 - cos₁)R₂V₄] / V₅

где V₄ = cos₁ - cos₂ V₅ = cos₂ - cos

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:  – 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 cos + Н

горизонтальная проекция

Аг = Sп sin +А