СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРХНЕЙ ГРАНИЦЫ ЗОНЫ ПРИХВАТА КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ В СКВАЖИНЕ Российский патент 1996 года по МПК E21B47/09 

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано при ликвидации аварий, связанных с прихватом колонны бурильных труб в скважине.

Известный способ определения глубины верхней границы зоны прихвата колонны бурильных труб в скважине характеризуется тем, что создают продольную волну и регистрируют ее параметры, продольная волна распространяется по кабелю, находящемуся в скважине с определенной скоростью и, отражаясь от прихваченного конца, возвращается и регистрируется индикатором натяжения кабеля. По полученной кривой изменения силы натяжения находят время и период свободных колебаний кабеля, а затем по формуле определяют место прихвата [1]
Целью изобретения является повышение точности определения глубины верхней границы зоны прихвата с одновременным сокращением времени определения.

Сущность изобретения заключается в создании продольной волны и регистрации ее параметров, причем продольную волну создают в затрубном пространстве скважины, заполненном буровым раствором, посредством гидравлического удара с образованием продольной гидродинамической волны, в качестве параметров образовавшейся гидродинамической волны регистрируют установленными в затрубном пространстве на расстоянии Х_д1 от устья скважины и на расстоянии Х_д2 от устья скважины до предполагаемого интервала прихвата колонны бурильных труб датчиками давления сигналы гидродинамического давления, по измеренным сигналам давления строят ударные диаграммы и по ним определяют время t пробега гидродинамической волной давления расстояния между датчиками и время t* двойного пробега этой волной расстояния от устья до зоны скважины прихвата, а глубину Н верхней границы зоны прихвата определяют по формуле:
H [(Х_д2-Х_д1)t*/t + Х_2с-Х_д1]/², где Х_2с расстояние от устья скважины до источника гидроудара.

На чертеже представлены схема испытания и ударные диаграммы сигналов, измеряемых датчиками.

Анализ диаграмм, показанных на чертеже производят следующим образом. Первый скачок давления на диаграмме первого датчика соответствует моменту прихода в точку регистрации Х_д1 ударной волны в момент времени t' t_o + (Х_д1-Х_2с/С, где t_о момент времени произведения гидравлического удара. Первый скачок давления на диаграмме второго датчика соответствует моменту прихода этой волны в точку регистрации Х_д2 в момент времени t'' t_o+(Х_д2--Х_2с)/С. Расстояние t t''-t' по временной оси диаграмм между точками начала подъема давления определяют время пробега ударной волной расстояния между датчиками. Скорость распространения ударной волны в жидкости, заполняющей затрубное пространство скважины, находят по формуле:
С (Х_д2-Х_д1)/t (1)
Через интервал времени t (H-Х_2с)/с ударная волна достигнет верхней границы зоны прихвата и, отразившись от нее, в момент времени t'' t_o + (H-Х_2с)/С + (Н-Х_д1)/С появится на диаграмме первого датчика в виде волны разряжения, которая через интервал времени (от момента произведения гидроудара)
t* (H-Х_2с)/С + (H-Х_д1)/С + 2Х_д1/С (2) вернется после отражения в точку регистрации в виде волны сжатия. Этот момент отмечается на ударной диаграмме новым скачком давления. Найдя расстояние по временной оси диаграммы первого датчика между точками начала подъема давления определяют величину.

Подставляя (1) в (2) и выражая величину Н, получают формулу для расчета глубины верхней границы зоны прихвата:
Н [(Х_д2-Х_д1)t*/t + Х_2с-Х_д1/2 (3)
Способ осуществляют следующим образом. В заполненном буровым раствором (в случае наличия циркуляции) или после заполнения раствором (в случае потери циркуляции) затрубном пространстве скважины, на расстоянии Х_д1 (20 м) от устья и на расстоянии Х_д2 (в предполагаемом интервале прихвата колонны бурильных труб) устанавливают два пьезоэлектрических датчика давления. На обводненном участке затрубного пространства с помощью источника гидравлического удара, установленного на расстоянии Х_2с от устья скважины, создают импульсную волну давления. На экране двухлучевого осциллографа регистрируют поступающие с датчиков сигналы и по ударным диаграммам определяют время пробега ударной волной расстояния между двумя датчиками и время двойного пробега ударной волной расстояния от устья скважины до верхней границы зоны прихвата. По формуле (1) определяют скорость распространения ударной волны в буровом растворе, по формуле (2) определяют глубину верхней границы зоны прихвата.

П р и м е р.

При исследовании скважины в процессе разведочного бурения в период простоя буровой, вследствие возникновения осложнений, связанных с прихватом бурильной колонны, был реализован предлагаемый способ. В заполненном буровым раствором затрубном пространстве скважины на расстоянии 20 м и 150 м были установлены глубинные части приборов с пьезоэлектрическими датчиками типа ЛХ-604, с собственной частотой около 200 кГц, в диапазоне допустимых давлений до 60 МПа, с площадью поверхности чувствительного элемента около 0,78 см². На расстояния 5 м от скважины был установлен гидроснаряд, посредством которого был произведен гидроудар силой 7 МПа. Сигналы с датчиков регистрировали на экране осциллографа СI-69 и геофизическим фоторегистратором Н0-27. По полученным ударным диаграммам определяют время пробега ударной волной расстояния между датчиками (t 0,086) c и двойное время пробега ударной волной расстояния от устья скважины до верхней границы зоны прихвата (t* 0,407 c). По формулам (1) и (3) определили соответственно скорость распространения ударной волны в буровом растворе
С (150-20)/0,86 ≈ 1511 м/с и глубину верхней границы зоны прихвата бурильной колонны Н (150-20)·0,407/0,086 + 5-20)/2 307,5 м. Время, затраченное на проведение исследования составило доли секунды. Полученные данные хорошо согласуются с результатами определения глубины прихвата, проведенными традиционными методами (с помощью прихватораспределителя).

Таким образом изобретение позволяет упростить способ определения глубины верхней границы зоны прихвата, повысить точность и значительно сократить время определения, что приводит к сокращению стоимости аварийных работ за счет сокращения времени простоя буровой. В случае наличия циркуляции бурового раствора, исключить зашламование низа бурильной колонны, за счет возникновения в процессе проведения исследований эффекта ОГИС (обратного гидродинамического способа ликвидации прихватов) в результате которого переток бурового раствора идет из бурильной колонны в затрубное пространство. В случае отсутствия циркуляции бурового раствора, возникающие при проведении исследований встряхивания прихваченной колонны, могут способствовать восстановлению циркуляции.

Назначение: изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано при ликвидации аварий, связанных с прихватом колонны бурильных труб в скважине. Сущность изобретения: в затрубном пространстве скважины создают ударные гидродинамические волны давления. Параметры волновых полей измеряют установленными в затрубном пространстве датчиками давления и регистрируют на экране осциллографа. По полученным ударным диаграммам определяют время пробега ударной волной расстояния между датчиками и время двойного пробега ударной волной расстояния от устья скважины до верхней границы зоны прихвата. Затем по математической формуле определяют глубину верхней границы прихвата. 1 ил.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРХНЕЙ ГРАНИЦЫ ЗОНЫ ПРИХВАТА КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ В СКВАЖИНЕ, включающий создание продольной волны и регистрацию ее параметров, отличающийся тем, что продольную волну создают в затрубном пространстве скважины, заполненном буровым раствором, посредством гидравлического удара с образованием продольной гидродинамической волны, а в качестве параметров образовавшейся гидродинамической волны регистрируют установленными в затрубном пространстве на расстоянии X_D 1 от устья скважины и на расстоянии X_D 2 от устья скважины до предполагаемого интервала прихвата колонны бурильных труб датчиками давления сигналы гидродинамического давления, по измеренным сигналам давления строят ударные диаграммы и по ним определяют время t пробега гидродинамической волной давления расстояния между датчиками и время t^* двойного пробега этой волной расстояния от устья скважины до зоны прихвата, а глубину H верхней границы зоны прихвата определяют по формуле
H = [(X_D2-X_D1)•t^*/t+(X_гc-X_D1)]2,
где X_г с расстояние от устья скважины до источника гидроудара.