AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu

Wyznaczenie krzywizny otworu na podstawie danych zebranych w czasie prób geofizycznych

Projekt konsultował

mgr inż.

Wykonali:

Rok III

I. Wstęp teoretyczny

Uzyskanie dokładnie pionowych otworów w skałach o zmiennej twardości i znacznym upadzie warstw to jeden z najbardziej skomplikowanych problemów podczas wiercenia. Oś otworu wiertniczego często samorzutnie odchyla się od pionu , co jest powodem konieczności stosowania zmniejszonego nacisku osiowego na świder i wykonywanie różnych innych zabiegów zmniejszających tempo wiercenia prowadzących do zwiększenia jego kosztów. Skrzywienie otworu ujemnie wpływa na dalsze jego wiercenie , orurowanie i eksploatację. Skrzywienie otworu jest zmianą kierunku wiercenia w odniesieniu do jego początkowego położenia w punkcie wylotu otworu. W praktyce najczęściej występuje jednocześnie zmiana azymutu ϕ i kąta skręcania δ , co powoduje przestrzenne zmiany położenia osi otworu.

Skrzywienie to wywołane jest kilkoma rodzajami czynników. Są to :

1. Czynniki geologiczne.

Wyróżnić tu można: uwarstwienie , łupliwość , szczelinowatość , anizotropowość skał , przewarstwienie skał o różnej twardości , upad warstw , porowatość , różnego typu pustki , twarde brekcje. Generalnie rzecz ujmując wiercenie otworu dokonywane jest w skałach zróżnicowanych , o różnej zwiercalności.

2. Czynniki technologiczne.

Czynniki te , do których można zaliczyć nie poziome ustawienie stołu obrotowego , odchylenie graniatki od osi otworu i nie pionowe usytuowanie rur okładzinowych , wpływają głównie na nieprawidłowe nadanie kierunku osi otworu w odniesieniu do zaprojektowanego.

3. Niestabilność dolnej części przewodu wiertniczego.

Na dolną część przewodu wiertniczego działa zespół sił spowodowanych wpływem nacisku osiowego i obrotów narzędzia wiertniczego.

Siły te prowadzą do powstania różnorakich naprężeń , dochodzi do tego jeszcze ciśnienie hydrostatyczne i ciśnienie płuczki. Skrzywienie otworu często jest rezultatem tych oddziaływań.

Jak przeciwdziałać skrzywieniu osi otworów? Stosuje się kilka metod:

• zmniejszenie nacisku osiowego na świder,

• wiercenie otworu z okresowym stosowaniem środków prostowania osi otworu,

• wiercenie pionowego otworu pilotowego , a następnie poszerzenie otworu do nominalnej średnicy,

• stosowanie zestawu kolumny sztywnych obciążników

W naszym projekcie wyznaczamy skrzywienie otworu na odcinku 600-1200 metrów.Za pomocą aparatury geofizycznej co 25 [m] zdjęte były wartości δ_o oraz ϕ_o . Wartości te poprawione są liczbą korekcyjną , która dla naszego zespołu wynosi n=1, według wzoru

δ = δ_o + n⋅10′

ϕ = ϕ_o + n⋅10°

Rzut przesunięcia osi otworu na odcinku 25 [m] obliczamy ze wzoru

A =Δl⋅sin δ ⇒ A =25m⋅sin δ =25*sin2 40'=25*sin 2,66 = 1,16 [m]

Rzut osi otworu wiertniczego na płaszczyznę poziomą znajduje się na dołączonym rysunku.

II. Tabela wyników pomiarów

L.p.	Głębokość pomiaru H[m]	Kąt odchylenia δ0[^o]	Azymut odchylenia ϕ0[^o]	Kąt odchylenia po poprawce δ[^o]	Azymut odchylenia po poprawce ϕ[^o]	A [m]
1	600	2°30′	235^o	2°40′	245^o	1,16
2	625	2°40′	245^o	2°50′	255^o	1,23
3	650	3°00′	270^o	3°00′	280^o	1,30
4	675	3°30′	280^o	3°40′	290^o	1,59
5	700	3°00′	275^o	3°10′	285^o	1,38
6	725	4°30	345^o	4°40'	355^o	2,03
7	750	4°45′	310^o	4°55′	320^o	2,13
8	775	4°30′	305^o	4°40′	315^o	2,03
9	800	4°00′	295^o	4°10′	305^o	1,81
10	825	4°15′	300^o	4°25′	310^o	1,92
11	850	4°00′	285^o	4°10′	295^o	1,81
12	875	4°30′	305^o	4°40′	315^o	2,03
13	900	5°00′	335^o	5°10′	345^o	2,25
14	925	4°45′	310^o	4°55′	320^o	2,13
15	950	4°30′	295^o	4°40′	305^o	2,03
16	975	^5 00'	265^o	^5 10'	275^o	2,25
17	1000	4°30′	230^o	4°40′	240^o	2,03
18	1025	4°15′	240^o	4°25′	250^o	1,92
19	1050	5°00′	280^o	5°10′	290^o	2,25
20	1075	4°30′	265^o	4°40′	275^o	2,03
21	1100	4°15′	255^o	4°25′	265^o	1,92
22	1125	4°00′	220^o	4°10′	230^o	1,81
23	1150	3°30′	190^o	3°40′	200^o	1,59
24	1175	3°45′	195^o	3°55′	205^o	1,70
25	1200	4°00′	200^o	4°10′	210^o	1,81

III. Metodyka obliczeń

Całkowite przemieszczenie osi odwiertu ΔL na odcinku 600-1200 metrów odczytujemy w skali rzutu z dołączonego rysunku .W naszym przypadku przemieszczenie to wynosi 34,4metra.

Średni kąt odchylenia osi otworu od pionu obliczamy ze wzoru

= 3,28 = 3 17'

gdzie: ΔH- odcinek, na którym wykonano pomiar krzywizny [m]

ΔL- całkowite przemieszczenie [m]

Azymut przesunięcia osi otworu względem kierunku północnego wynosi 277^o (wartość ta została odczytana z rysunku).

IV. Wnioski

Z uzyskanego rzutu osi otworu na płaszczyźnie poziomo widać, że na odcinku 600 m pomiędzy głębokością 600 m, a 1200m odchylenie całkowite osi otworu wynosi 34,4 m . Azymut tego przesunięcia wynosi 277^o , natomiast średni kąt odchylenia otworu od pionu wynosi 3^o 17^'.

Widać ponadto ,że najmniejsze przesunięcie ma miejsce na odcinku 600-625 [m] (1,09m) , największe zaś na odcinkach 900-925 [m] (2,17m), 975-1000 [m] (2,17m) oraz 1050-1075 [m] (2,17m). Tam zatem musiały zalegać skały o gorszej zwiercalnośći , których własności fizyko-mechaniczne wpływały niekorzystnie na zaplanowany kierunek wiercenia.

Generalnie można jednak stwierdzić , że odchylenie osi otworu miało dość zmienny przebieg . W początkowej fazie otwór odchyla się w kierunku południowo-zachodnim.

Następnie zaś od głębokości około 750 metrów zmienia kierunek odchylenia na północno-zachodni. Na głębokości 1000 metrów następuje kolejna zmiana kierunku odchylenia,otwór kieruje się na południowy zachód.

Na głębokości 1050 metrów widać, że osoby wykonujące wiercenie zorientowały się o skrzywieniu osi odwiertu i dalsze wiercenie przebiegało już z uwzględnieniem krzywizny.

---