СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ОСЛОЖНЕНИЙ В СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК E21B47/00 

Описание патента на изобретение RU2091575C1

Изобретение относится к нефтяной, геологоразведочной и газовой промышленности, в частности к бурению скважин, из пропластков которых возможно выделение газа.

Известно устройство для контроля количества газа в промывочной жидкости (авт. св. N 648720, кл. Е 21 В 47/00) для выявления осложнений в стволе скважины, связанных с газопроявлением и последующими возможными выбросами и авариями. Способ раннего обнаружения выделения газа из скважины основан на том, что создают импульсы (перепады) давления бурового раствора, которые распространяются по внутритрубному и затрубному пространству скважины. Учитывая, что скорости в обоих случаях разные, ввиду того, что в кольцевом пространстве, насыщенном газом, она меньше, замерив их разницу, можно судить о наличии газа, а также его количестве. Устройство включает забойный генератор импульсов и преобразователь их, фильтры, дреггеры, электросигнализаторы, анализаторы и т.д.

Недостатком является низкая достоверность из-за наличия сложного электрооборудования на забое скважины, что усугубляется также наличием гидровибраций.

Известны способ и прибор регистрации осложнений в скважине при бурении ее буровым инструментом бурильными трубами, включающий датчики давления и расхода бурового раствора (Нефтяная промышленность. Серия бурение. Экспресс-информация. Зарубежный опыт, 1986, N 21, статья "Наземный регистрирующий прибор для выявления осложнений в стволе скважины" Parigot P.Surface recorder can signal down hele drilling problems World Oil, 1985, XI-Vol 201, N 6, p. 71, 72, 74, 76, 79). Прибор устанавливается на буровом насосе и обеспечивает построение графической зависимости перепада давления от объемного расхода бурового раствора, при этом строится зависимость давления ΔP от расхода ΔQ по следующей формуле ΔP = KΔQN. Также сообщается, что при проявлении перепад падает, а производительность растет на выходе из скважины, по этим признакам его и определяют. Строятся также теоретические зависимости для трех значений числа ходов поршня, например 30, 40 и 50 ходов в минуту. Другой график определяет нормативный перепад давления при расходе, обеспечивающем оптимальные показатели бурения, а также два значения перепада при расходах, близких к оптимальному. Рекомендуется периодически регулировать оба насоса так, чтобы получить идентичные характеристические прямые (прототип).

Недостатком является то, что требуется подтверждение достоверности факта проявления, так как уменьшение давления может произойти по причине ухода жидкости, замер же производительности может быть не точен. Кроме того, не автоматизировано сравнение графиков, то есть нет самописца для построения кривых сравнения фактической с теоретической и газ может попасть во внутритрубное пространство.

Технический результат, создаваемый изобретением повышение надежности обнаружения проявления, благодаря чему становится возможным предотвратить газовыделения и аварии.

Указанный результат достигается тем, что в способе, включающем определение перепада давления в буровых насосах и производительности выброса бурового раствора из кольцевого пространства скважины и построение графической зависимости перепада давления от объемного расхода бурового раствора, сравнение ее с теоретической зависимостью и выявление наличия газопроявления в скважине, в кольцевое пространство скважины направляют газ для растворения его в жидкости, затем в процессе бурения осуществляют торможение лебедки, прекращают подачу бурового инструмента и измеряют изменение веса бурового инструмента, после чего кратковременно останавливают промывку скважины, вытесняют часть бурового раствора через обратный клапан на конце бурового инструмента из внутритрубного пространства в кольцевое и измеряют величину l уровня раствора в колонне труб устройством для замера уровня жидкости или эхолотом, затем определяют увеличение веса ΔQ бурового инструмента и удельный вес γк бурового раствора в смеси с газом в кольцевом пространстве по формулам

где Δ Qтр чистый вес бурильной колонны труб; т; Z глубина скважины, m; D и d внутренние диаметры скважины и труб бурильной колонны,
и графическую зависимость перепада давления от объемного расхода бурового раствора, а о наличии газопроявления в скважине дополнительно судят по (уменьшению) уровню бурового раствора в колонне труб и по увеличению веса бурового инструмента.

Причинно-следственная связь: торможение лебедки и прекращение подачи инструмента осуществляют для того, чтобы инструмент оказался в подвешенном состоянии и его можно было точно взвесить, и если вес увеличился по дриллометру по сравнению с предыдущим показанием, то это уже один из признаков проявления. Остановку промывки осуществляют для того, чтобы прекратить подачу бурового раствора во внутритрубное пространство бурильной колонны и тем самым в случае появления газа в межтрубном пространстве осуществить снижение уровня жидкости во внутритрубном, замер которого подтвердит проявление.

Технический результат изобретения подтверждается тем, что устройство содержит буровой инструмент, датчики давления и объемного расхода бурового раствора и подключенный к буровому насосу прибор для построения графической зависимости от объемного расхода бурового раствора, оно снабжено обратным клапаном, установленным на конце бурового инструмента, а прибор для построения графической зависимости давления от объемного расхода бурового насоса выполнен в виде подвижной ленты с механизмом регулирования скорости ее движения, концы которой намотаны на ролики, и подпружиненной стрелки, на одном конце которой закреплен с возможностью контакта с лентой самописец, а подпружиненный конец стрелки соединен с поршнем силового цилиндра, подпоршневая полость которого сообщена с гидравлической линией бурового насоса, при этом механизм регулирования скорости движения ленты выполнен в виде двух, расположенных в перпендикулярных плоскостях дисков, контактирующих друг с другом, причем один из дисков посажен на ось одного из роликов, которая соединена с узлом перемещения диска вдоль нее, а ось другого диска связана с приводом его вращения. Причинно-следственная связь: обратный клапан на конце бурильного инструмента ставится для того, чтобы жидкость вместе с газом из кольцевого пространства не перетекала во внутритрубное, а разность удельных весов в них позволяет судить о наличии газа в скважине. Подключение подпружиненной стрелке своим одним концом к поршню силового цилиндра, сообщенного с гидравлической линией бурового насоса, позволяет вести запись характеристики на ленте в зависимости от давления бурового насоса. Механизм регулирования скорости движения ленты необходим для налаживания прибора и построения графической зависимости от скорости бурения.

На фиг. 1 представлен график гидростатического давления столба жидкости в кольцевом пространстве скважины, сплошными линиями без проявления и пунктиром при проявлении (А), по внутритрубному пространству (Б), график изменения сил трения жидкости в кольцевом пространстве при отсутствии газа сплошной линией и пунктиром при наличии проявления (В), при внутритрубном пространстве (Г), разрез скважины при наличии газопроявления (Д); на фиг. 2 - графики зависимости изменения перепада P от производительности Q насоса для различных удельных весов раствора; на фиг. 3 пишущий механизм с двигающейся лентой, на которой нанесены указанные на фиг. 6 зависимости; на фиг. 4 - механизм регулирования скорости движения ленты.

Пример осуществления способа. Имеем скважину глубиной Z=2000 м с внутренним диаметром D=190 мм бурящуюся 5" буровым инструментом, трубы d=142 мм, весом приблизительно 70 т (удельный вес труб gтр 7,8 т/м3), удельный вес бурового раствора γбр 2 т/м3. При появлении в кольцевом пространстве скважины газа снижается перепад давления буровых насосов за счет насыщения кольцевого пространства газом и снижения при этом удельного веса смеси жидкости и газа в нем (фиг. 1). При этом повышается скорость восходящего потока в нем. Однако увеличение гидравлических потерь при этом незначительно ГД<ВА и скорость восхождения при этом существенно не снизится. При наличии этих двух факторов судят о начавшемся проявлении. Наличие проявления также подтверждается также в процессе бурения повышением веса бурового инструмента по дриллометру. Для этого в процессе бурения осуществляют торможение лебедки, выдерживают время полного снятия нагрузки со стороны бурового инструмента на забой скважины, т. е. прекращают подачу его (долота) на забой. Увеличение веса происходит за счет снижения веса (удельного) бурового раствора в кольцевом пространстве скважины, в который погружен буровой инструмент. При этом удельный вес жидкости в кольцевом пространстве

Кроме того, точность замера повышается в два раза, когда кратковременной остановкой промывки скважины ввиду разницы гидростатических давлений АIБI<АБ вытесняют часть бурового раствора из внутритрубного пространства в кольцевое, благодаря наличию обратного клапана на конце бурильных труб. Это также производят в период наращивания инструмента. При этом о наличии проявления судят по опущенному уровню l бурового раствора во внутритрубном пространстве колонны труб устройством для замера уровня жидкости, поплавкового или другого типа или эхолотом. При этом определяют увеличение веса инструмента из выражения

в процентном отношении это составит К=2,6/70•100%3,6%
что вполне удовлетворяется существующими конструкциями дриллометров.

Устройство для выявления осложнения в стволе скважины состоит из датчика давления манометра 1, установленного на напорной линии манифольда буровых насосов 2, самопишущего дриллометра 3, обратного клапана 4, смонтированного на конце бурового инструмента под долотом бурильной колонны труб 5, соединенной с насосами 2 гибким шлангом 6. Кольцевое пространство 7 соединено с желобом 8, к которому последовательно присоединены датчик 9 объема расхода бурового раствора, электропреобразователь 10 и сигнализатор-указатель 11. Буровые насосы 2 снабжены прибором для построения графической зависимости давления от объемного расхода бурового раствора самописцем 12, установленным на подпружиненной стрелке 13, записывающим на подвижную, с помощью роликов 14, ленту с механизмом регулирования скорости ее движения. На ленте нанесены кривые значений γ0, γ1, γ2 удельных весов (средние) бурового раствора в процессе бурения скважины. Стрелка 13 контактирует с подвижной лентой 15, подпружинена с одной стороны пружиной 16, а с другой сообщена с силовым цилиндром 17, подпоршневая полость которого соединена с гидросистемой насосов 2. Ось одного из роликов 14 соединена с диском 18, ось другого 19 с приводом 20 его вращения. Диски 18 и 19 контактируются друг с другом и лежат в плоскостях, перпендикулярных друг другу. Диск 18 снабжен механизмом регулирования скорости вращения благодаря перемещению его вдоль своей оси. Для этого он посажен на шлицы 21 своей осью 22 с ответными шлицами, закрепляемыми двумя гайками 24 на неподвижной опоре 25. Выноской 26 показано шарнирное соединение. На двигающейся ленте 15 на оси абсцисс, по ходу ее движения, нанесены значения производительностей насоса, взятые из его характеристики P= f(Q), для различных средних удельных весов раствора γ0, γ1, γ2 в полостях (внутритрубной и кольцевой), сдвинутые по горизонтали на заранее заданную величину, причем механизм скорости движения ленты выполнен с возможностью его регулирования в зависимости от скорости бурения. Для P=f(Q) для различных средних удельных весов выполнены также с различными наклонами к оси абсцисс зависимости от скорости бурения. На оси ординат нанесены давления, развиваемые насосами.

Принцип работы устройства следующий: перемещением вдоль оси диска 18 и прижатием его к торцу диска 19 на том или другом радиусе R добиваются вращения роликов 14 со скоростью, соответствующей скорости бурения, например V03, благодаря чему самописец 12 будет перемещаться вдоль кривой, соответствующей нормальному удельному весу γ0 бурового раствора. В случае начала проявления, когда удельный вес в кольцевом пространстве уменьшится и средний удельный вес станет γ1 производительность, к примеру, увеличится с 37 до 38 м/с на выходе из кольцевого пространства за счет появления в жидкости кольцевого пространства газа, перепад давления между насосами 2 и устьем скважины уменьшится с 95 до 80 кг/см2, конец самописца перейдет на кривую с V13. Графики автоматизируют процессе сравнения параметров и по ним всегда можно судить на какой глубине и когда было проявление и прошло оно или нет. Таким образом, если по дриллометру во взвешенном состоянии показания веса одной и той же длины бурильного инструмента увеличиваются, то это будет дополнительный сигнал, помимо сигналов подаваемых сигнализатором указателем 11 о производительности и манометром 1 о начале проявления газа в стволе скважины.

Таким образом, изобретение позволят без каких-либо сложных приборов повысить надежность обнаружения газопроявления, благодаря чему становится возможным предотвратить аварии.

Похожие патенты RU2091575C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ОСЛОЖНЕНИЙ В СКВАЖИНЕ 1991
  • Гаджиев Бахман Абыш Оглы[Az]
  • Дадашев Ильхам Абиль Оглы[Az]
  • Кирш Борис Александрович[Az]
  • Рагимов Расул Гусейн Оглы[Az]
RU2019679C1
Способ промывки проявляющей газом скважины и устройство для его осуществления 1989
  • Ваулин Владимир Викторович
  • Хуршудов Вадим Александрович
  • Хазов Владимир Александрович
  • Важнов Евгений Степанович
  • Мушаилов Александр Михайлович
SU1677241A1
ИНСТРУМЕНТ И СПОСОБ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПЛАСТА 2004
  • Цигленек Райнхарт
  • Кибсгор Пол
  • Вильяреал Стивен Г.
RU2354827C2
Способ ликвидации в скважине газопроявления 1986
  • Ситников Михаил Федорович
  • Комнатный Юрий Дмитриевич
SU1317092A1
Пакер на бурильную колонну 1974
  • Попов Александр Александрович
  • Абдрахманов Габдрашит Султанович
SU571583A1
ОТСЕКАТЕЛЬ ПОТОКА ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЯ ПЛАСТОВ 1998
  • Сухачев Ю.В.
  • Крылов Г.В.
  • Штоль В.Ф.
  • Добрынин Н.М.
  • Кудрин О.В.
RU2147674C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТВОЛА СКВАЖИНЫ 1992
  • Хуршудов В.А.
  • Бухаров Г.С.
  • Мушаилов А.М.
  • Андрианов Н.И.
RU2041338C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗА ГАЗОПРОЯВЛЕНИЕМ В СКВАЖИНЕ 1997
  • Мнацаканов А.В.
  • Аветов Р.В.
  • Мурадян И.М.
  • Куцын П.В.
  • Блохин О.А.
RU2107160C1
Клапан для бурильной колонны 1978
  • Решетников Владимир Георгиевич
  • Стариков Валентин Феофилактович
SU791910A1
Способ предотвращения газопроявлений на скважинах с подводным устьем 1990
  • Тагиев Аскер Гасанович
  • Ибрагимов Рафик Салман Оглы
SU1795078A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 091 575 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ОСЛОЖНЕНИЙ В СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Назначение: изобретение относится к нефтяной, газовой и геологоразведочной промышленности, в частности к бурению скважин, из пропластков которых возможно газовыделение. Сущность изобретения: способ включает определение перепада давления буровых насосов и производительности выбросов бурового раствора из кольцевого пространства скважины. Дополнительно подтверждают газовыделение в процессе бурения по дрилометру, что скажется на повышении веса бурового инструмента, ввиду снижения удельного веса раствора в кольцевом пространстве ствола скважины, за счет растворения в нем газа. Этот показатель в два раза более точно определяется также по дриллометру 3 кратковременной остановкой бурения скважины и вытеснения части бурового раствора из внутритрубного пространства в кольцевое. Кроме того, с весьма большой точностью судят о наличии осложнения в период, например, наращивания инструмента по опусканию уровня бурового раствора внутри колонны труб 7. Устройство для осуществления способа содержит подвижную ленту с регулируемой скоростью вращения, на которой записаны характеристики насосов для различных значений средних удельных весов бурового раствора. Характеристики сдвинуты по горизонтали относительно друг друга на заданную величину в зависимости от перепада давления буровых насосов к производительности его выброса через кольцевое пространство. Несовпадение самописца с одной из кривых и переход его на низлежащую говорит о факте проявления, который подтверждается также падением уровня жидкости внутри труб 7. 2 с. п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 091 575 C1

1. Способ выявления осложнений в стволе скважины при бурении, включающий определение перепада давления в буровых насосах и производительности выброса бурового раствора из кольцевого пространства скважины и построение графической зависимости перепада давления от объемного расхода бурового раствора, сравнение ее с теоретической зависимостью и выявление наличия газопроявления в скважине, отличающийся тем, что предварительно направляют газ в кольцевое пространство для растворения его в жидкости кольцевого пространства при бурении, затем в процессе бурения осуществляют торможение лебедки, прекращают подачу бурового инструмента и измеряют изменение веса бурового инструмента, после чего кратковременно останавливают промывку скважины, вытесняют часть бурового раствора через обратный клапан на конце бурового инструмента из внутритрубного пространства в кольцевое и измеряют величину l уровня бурового раствора в колонне труб устройством для замера уровня жидкости или эхолотом, затем определяют увеличение веса ΔQ бурового инструмента и удельный вес γк бурового раствора в смеси с газом в кольцевом пространстве по формулам


где Qтр чистая масса бурильной колонны труб, т;
D и d внутренние диаметры скважины и труб бурильной колонны,
и графическую зависимость перепада давления от объемного расхода бурового раствора строят для разных удельных весов бурового раствора, а о наличии газопроявления в скважине дополнительно судят по уменьшению уровня бурового раствора в колонне труб и по увеличению веса бурового инструмента.
2. Устройство для выявления осложнений в стволе скважины в процессе бурения, содержащее буровой инструмент, датчики давления и объемного расхода бурового раствора и подключенный к буровому насосу прибор для построения графической зависимости от объемного расхода бурового раствора, отличающееся тем, что оно снабжено обратным клапаном, установленным на конце бурового инструмента, а прибор для построения графической зависимости давления от объемного расхода бурового насоса выполнен в виде подвижной ленты с механизмом регулирования скорости ее движения, концы которой намотаны на ролики, и подпружиненной стрелки, на одном конце которой закреплен с возможностью контакта с лентой самописец, а подпружиненный конец стрелки соединен с поршнем силового цилиндра, подпоршневая полость которого сообщена с гидравлической линией бурового насоса, при этом механизм регулирования скорости движения ленты выполнен в виде двух расположенных в перпендикулярных плоскостях дисков, контактирующих друг с другом, причем один из дисков посажен на ось одного из роликов, которая соединена с узлом перемещения диска вдоль нее, а ось другого диска связана с приводом его вращения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2091575C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Способ получения силилметилтригалогенстаннанов 1972
  • Миронов В.Ф.
  • Янков В.В.
  • Гладченко А.Ф.
  • Ширяев В.И.
SU648720A1
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок 1922
  • Лапинский(-Ая Б.
  • Лапинский(-Ая Ю.
SU21A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Наземный регистрационный прибор для выявления осложнений в стволе скважины
Экспресс-информация: Зарубежный опыт
Серия: Бурение
Пневматический водоподъемный аппарат-двигатель 1917
  • Кочубей М.П.
SU1986A1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Pariget P.Surface recorder can Signal down hol drilling problems, World Oil, 1985, XI - vob
Питательное приспособление к трепальным машинам для лубовых растений 1922
  • Клубов В.С.
SU201A1
Контрольный стрелочный замок 1920
  • Адамский Н.А.
SU71A1

RU 2 091 575 C1

Авторы

Аджалов Забит Мусаиб[Az]

Кирш Борис Александрович[Az]

Алхазов Сиявуш Мамедия[Az]

Даты

1997-09-27Публикация

1992-08-03Подача