3. 2. Выбор и обоснование трассы скважины.

Для качественного решения геологических задач необходима точная привязка геологической информации, получаемой с помощью буровой скважины, к определенным точкам на глубине геологического массива. Для этого необходимо проведение скважины в нужных местах геологического массива с целью пересечения толщи пород в заданных проектом координатах, при возможно меньшем объеме буровых работ и их минимальной стоимости.

Положение оси скважины в пространстве называется трассой скважины. В практике разведочного бурения проходятся скважины различного направления и формы трассы, и задача проектирования - выбрать оптимальный вариант трассы скважины, отвечающий геологическому заданию и учитывающий влияние геологических, географических и технико-экономических факторов.

Контроль положения оси скважины в пространстве и точное проведение ее по заданной трассе является важной и ответственной работой геологов и геофизиков.

Трассы разведочных скважин различаются по кривизне на прямолинейные, криволинейные и комбинированные и по направлению относительно вертикали; кроме того, скважина может быть однозабойной или многозабойной.

Прямолинейные скважины проектируются в наиболее простых геологических разрезах, как правило, в однородных изотропных породах с перпендикулярным пересечением осью скважины границ пластов. Направление прямолинейных скважин может быть любым, и соответственно скважины называются: вертикальные (вниз), наклонные, горизонтальные и восстающие (в том числе вертикальные вверх). Рис. 6.

Рис. 6

Выбор направления скважины обуславливается наиболее полным решением геологических задач. Самая точная информация о породах пласта (структура, мощность пласта) получается при пересечении скважиной пласта в крест простирания, т.е. под углом 90º.

При бурении скважины в сложных геологических разрезах на поведение её оси существенное влияние оказывают ряд факторов, прежде всего геологические (при переходе из пород одной твердости в породы с другой твердостью, слоистость, трещиноватость, анизотропные свойства пород и другие), а также технико-технологические. В результате, ствол скважины в процессе бурения искривляется, и провести в таких условиях прямолинейную скважину оказывается весьма трудно или даже невозможно. Такое искривление оси скважины называется естественным. В этих случаях целесообразно уже заранее, с учетом факторов, вызывающих искривление, проектировать, криволинейную трассу скважины. При этом криволинейные трассы часто являются не только легче осуществимыми, но и более рациональными, чем прямолинейные.

Поскольку для проведения скважины по заданной трассе необходимо применять специальные технические средства и технологические приемы, то в этом случае искривление скважины называется «искусственное искривление», а работа по исполнению такой трассы называется «направленное бурение»

Криволинейные трассы, как и прямолинейные, могут иметь любое направление и различаются 'на искривленные с постоянной кривизной, с переменной кривизной, с искривлением в двух направлениях, и комбинированные сочетающие прямолинейные и криволинейные участки. (Рис.7)

Рис. 7

Скважины, при бурении которых из одного основного ствола проходятся еще один или несколько дополнительных стволов, называются многозабойными. Трассы основного и дополнительных стволов многозабойных скважин могут быть весьма многообразны, располагаться в одной или нескольких плоскостях, количество дополнительных стволов достигает 20. (Рис. 8)

Рис.8

Наряду с многозабойными скважинами в практике разведочного бурения применяется многоствольное бурение (неправильно многоствольная скважина), когда с одной площадки (за- счет поворота вращателя станка) одним буровым станком последовательно проходятся несколько скважин под разными углами (рис. 9 а, б)

а б

Рис. 9

Такое решение дает существенный экономический эффект при бурении не очень глубоких скважин в труднодоступной местности (рис.9 б) и глубоких нефтегазовых скважин (рис.9 а), позволяя экономить на прокладке транспортных путей и оборудовании площадок, а также уменьшить экологический ущерб.

Проектирование трассы скважины осуществляется в следующей последовательности:

1. Выбор между одноствольной и многозабойной скважиной. При этом, прежде всего, играет роль экономическая целесообразность и необходимость решения геологических задач. Особо важную роль в настоящее время начинают играть вопросы охраны природы - при каждой перевозке и монтаже буровой наносится серьезный ущерб природе - это обязательно надо учитывать.

2. Если выбрана однозабойная скважина, определяется ее направление: вертикальная, наклонная, горизонтальная, восстающая. С точки зрения трудозатрат, они возрастают в том порядке, как (ранее) названы направления.

3. Следующий шаг - определение прямолинейности или криволинейности трассы скважины. В наиболее простых геологических разрезах (с монотонным залеганием пластов или в монолитных массивах) обычно выбирается прямолинейная трасса. В случае, когда в силу действия геологических и технологических причин, скважина будет искривляться, выгоднее использовать естественное искривление и спроектировать трассу скважины криволинейной. При этом надо учитывать, что с ростом интенсивности искривления скважины увеличиваются и трудности ее проведения (возрастают затраты мощности и возможность обрыва бурильных труб). Принято считать допустимой интенсивность искривления не более 0.05 град/м. Криволинейная трасса проектируется и с целью решения определенных задач и может быть более эффективной, чем прямолинейная. Например, при подсечении скважиной крутопадающих пластов прямолинейная наклонная скважина должна закладываться с большим зенитным утлом, что создает технические трудности, кроме того, протяженность такой скважины будет больше чем у криволинейной (L1>L2) (Рис.10).

Рис. 10

Другой пример эффективности криволинейной скважины - необходимость попасть в точку, расположенную под недоступным местом (водоем, застройка и т.п.) Рис.11.

Рис. 11

В практике эксплуатационного бурения используются криволинейные скважины, конечная часть которых, входящая в продуктивный пласт, приближается горизонтальному положению и проходит вдоль пласта, что увеличивает возможности добычи полезного ископаемого (в нефтяном бурении такие скважины называют «горизонтальные», но правильнее когда их называют «скважина с горизонтальным окончанием - с.г.о.»). (рис.12).

Рис. 12