Что такое зенитный угол скважины?

Самой главной задачей при бурении скважин считается попадание в заданную точку водоносного горизонта. Иногда для достижения этой цели может потребоваться пробурить выработку под заданным углом и с требуемой траекторией. Бурильщикам для решения поставленной задачи необходимо иметь навыки управления трассой проходки, преодолевать или избегать возможных осложнений, возникающих в процессе прокладки ствола сооружения под влиянием всевозможных технических и геологических причин. Всё это невозможно будет сделать без знания таких понятий бурения, как зенитный угол скважины, её азимут, глубина и другие. Современные методы бурения позволили освоить множество технологических и технических средств, помогающих выполнять качественные вертикальные и наклонно-направленные скважины.

Определение и особенности разных видов выработки

зенитный угол скважины это

Пример стандартного горизонтального бурения скважины

В бурильной практике используются два понятия скважин: вертикальная и горизонтальная (наклонно-направленная).

Вертикальная проходка – это скважина, в процессе выполнения которой используются специальные меры для предотвращения её искривления. То есть ось скважины надёжно защищена от искусственного искривления. Поскольку произвести строго вертикальное бурение практически невозможно, большинство проходок имеют незначительные искривления. Чтобы сделать вывод о вертикальности гидротехнического сооружения необходимо знать зенитный угол выработки. Если он не превышает 5 градусов, то проходку считают вертикальной. Если этот показатель имеет большое значение, то конструкция считается естественно искривлённой.

Горизонтальная выработка – это наклонно-направленная проходка, которая имеет искривления. В ходе бурения выработки, подверженной естественному искривлению, очень сложно попасть в требуемую точку на водоносном горизонте. В итоге конструкция может не выполнить свои проектные функции. Однако накопленный опыт и знания закономерностей искривления, на которые оказывают влияния технические, технологические и горно-геологические факторы, позволяют прокладывать скважины в нужном направлении. При этом наклонно-направленные проходки в свою очередь делятся на разные виды, которые стали особенно распространены в последние годы. Среди них стоит перечислить:

  • разветвлённо-горизонтальные выработки;
  • разветвлённо-наклонные скважины;
  • многозабойные проходки.

Необходимые определения и понятия

зенитный угол скважины

Пример горизонтального бурения

Считается, что скважина искривлена, если её ось имеет отклонения от вертикали или иного направления, заданного проектом на бурение. При этом на искривление влияют как естественные, так и искусственные причины. К первым можно отнести:

  • неоднородность горных пород;
  • наклонное залегание пластов, которые считаются анизотропными.

К искусственным причинам стоит отнести использование специальной конструкции нижней части бурильной колонны, которая позволяет выполнять отклонение ствола, а также выбор особого режима бурения.

На пространственное расположение проходки влияют следующие параметры:

  • глубина скважины;
  • азимутальный угол;
  • зенитный угол.

Зенитным углом проходки в выбранной точке называется угол между касательной линией, проведённой в данной точке, и вертикальной прямой. Определение только зенитных углов проходки называется  зенитным искривлением. Оно происходит только в вертикальной плоскости. Азимутальный угол – это угол с направлением на Север, получаемый между проекцией на горизонтальную плоскость от касательной линии, которая проведена к оси проходки в заданной точке. Если проводить измерение только азимутальных углов, то мы получим азимутальное искривление скважины.

азимут скважины это

Пример оборудования для горизонтальной проходки водоносного слоя

Втрое название азимутального угла азимут скважины. Этот параметр делится на:

  • Географический угол. Он отсчитывается от прямой, направленной на географический Север Земли.
  • Магнитный (второе название географического азимута дирекционный угол). Он отсчитывается в направлении часовой стрелки от магнитного северного полюса планеты.

Важно: для определения пространственного искривления скважины необходимо измерять и азимутальные, и зенитные углы.

Глубина скважины – это расстояние, измеренное от устья проходки до нижней точки забоя вдоль ствола. При вычислении зенитного и азимутального угла в определённой точке глубина скважины измеряется от устья до этой точки забоя.

Расположение проходки в пространстве можно отобразить, выполнив проекцию оси на горизонтальную и вертикальную плоскость. Ось скважины может характеризоваться двумя понятиями:

  1. Действительной осью называется место расположения центральных точек забоя, углубляющегося по мере выполнения скважины. Эта ось может быть представлена пространственной или плоской кривой с резкими перегибами, которая точно повторяет конфигурацию ствола проходки.
  2. Приближённая ось измеряется инклинометрическими приборами и отображает общее искривление скважины. Этот параметр называется трассой скважины. Он отображается в виде сглаженной пространственной или плоской кривой, состоящей из прямых участков и дуг, соединённых между собой по касательной или смыкающихся в определённой точке.

Внимание: обычно при бурении под определением оси или трассы скважины подразумевается её приближённая ось.

Назначение направленного бурения

азимутный угол скважины это

Схема измерительных величин и плоскостей при вертикальном бурении

Главной целью выработки, которая имеет искривления, то есть проходки направленного бурения, является попадание конечного отрезка выработки в точку, указанную в проекте на водоносном пласте. Обычно это место находится в верхней отметке горизонта и является центральной точкой круга допуска. Для выполнения проектного задания проходка должна окончиться в пределах этого круга допуска. В зависимости от назначения забоя, горно-геологических характеристик породы диаметр этого круга может быть от 15 до 60 м. Также на радиус круга влияет глубина скважины по вертикали. Главной задачей горизонтальных скважин является не выйти за пределы пространства, ограниченного условными горизонтальными и вертикальными плоскостями. Это пространство задаётся проектом и называется проектным коридором.

Важно знать: иногда бурение может выполняться для того, чтобы заглушить фонтанирующую скважину. Для этого проектная горизонтальная проходка должна точно пересечь ствол консервируемого  гидротехнического сооружения.

азимутальный угол скважины это

Горизонтальное бурение даёт возможность увеличить производительность скважины

Главные задачи направленного бурения:

  1. Уменьшение расходов на разработку источников при кустовом бурении.
  2. Выработка, которая имеет направленные искривления, позволяет вскрыть водоносный горизонт под заданным углом, что обеспечит увеличение площади фильтрации.
  3. Направленное бурение позволяет выполнять сразу несколько забоев с платформ или эстакад, находящихся на водной поверхности.
  4. Проходка, которая имеет искривления, может добраться до водоносной жилы, располагающейся под местностью с пересечённым рельефом, например, когда на поверхности слишком много оврагов, гор или холмов.
  5. Метод позволяет вскрывать источники, расположенные под поверхностными водными объектами (реками, озёрами, морями, океанами).
  6. Если старая скважина стала малопродуктивной или аварийной, то при помощи наклонно-направленного бурения можно забурить в сторону боковой ствол.
  7. Направленное бурение позволяет добраться до нужных горизонтов, находящихся межу параллельно расположенными или пологими сбросами.
  8. Можно выполнить отклонение ствола скважины в нужную сторону, минуя зону сброса.
  9. Направленная проходка позволяет вскрывать водоносные горизонты, расположенные под соляными куполами ввиду затруднения проходки через них.

Внимание: направленное бурение иногда выполняется без искусственных отклонителей. Для этого должны быть соответствующие данные о закономерностях искривления для региона бурения.

Добавить комментарий