Описание работы:

Анализ буровых событий - осложненное хождение компоновки (затяжки, посадки), скачки давления и момента в интервалах проработки ствола скважины, а также присутствие обвального шлама, показал, что причиной осложнений является обрушение ствола в зоне сочленения материнского и боковых стволов скважины.

Для решения проблемы было проведено трехмерное геомеханическое моделирование околоскважинного пространства вблизи зоны сочленения. Выполнен расчет устойчивости ствола при различных параметрах срезки (рис. 1):

Рис. 1. Интервал зоны сочленения основного и бокового стволов для плановой траектории с отображением расчетной сетки переменного шага

• ориентация материнского ствола относительно горизонтальных напряжений;
• расположения бокового ствола относительно материнского (направление и интенсивность срезки);
• различные диаметры стволов;
• различные значения удельных весов бурового раствора и соответственно давления в скважине выше и ниже пластового.

При проведении исследования в качестве основной модели поведения горных пород была выбрана упругая идеально-пластичная модель Мора-Кулона. Из критерия разрушения был получен    – коэффициент запаса устойчивости в каждой точке массива (в том числе на стенке сочленения и скважины):

где когезия C,  UCS – предел прочности при одноосном сжатии,  TSTR – предел прочности на растяжение. Таким образом  Kstab ≤ 1 характеризует области запредельного деформирования пород, т. е. зоны, где будет происходить разрушение горной породы.

Для оценки и визуализации результатов анализа в виде чувствительности, был разработан параметр ∆, определяемый как отношение текущего диаметра скважины к длине интервала разрушения перемычки (рис. 2). Сочетание максимально большого угла между стволами (с учетом технологических ограничений) и направления срезки вниз или близкого к нему дает минимальные разрушения между стволами.

Рис. 2. Стереонет чувствительности ∆ к углу между стволами и направлению срезки из материнского ствола.

Результат:

При строительстве многозабойных скважин комплексное трехмерное моделирование зоны сочленения с учетом результатов одномерного моделирования механических свойств, давлений и напряжений позволяет определить оптимальные азимуты горизонтальных секций, интервалы, интенсивность и направления срезки, избежать осложнений при строительстве скважины.