СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВОДООТДАЧИ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2015 года по МПК E21B21/08 E21B47/00 

Описание патента на изобретение RU2566160C1

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при автоматическом непрерывном контроле параметров буровых растворов в процессе разбуривания горных пород.

Известен способ контроля водоотдачи промывочной жидкости с визуальным съемом показаний измерений в процессе бурения скважины, основанный на определении способного к проникновению в продуктивный пласт под влиянием перепада давлений объема свободной (химически не связанной с дисперстной фазой) воды из произвольно заданного объема исследуемой промывочной жидкости, изъятой из циркуляционной системы скважины. Сущность этого способа состоит в периодическом измерении объема свободной воды (фильтрата), удаленной из очередной исследуемой порции промывочной жидкости через бумажный фильтр отжатием с помощью грузопоршневой системы, создающей избыточное давление в течение выбранного промежутка времени. По изменению получаемых таким образом объемов фильтрата судят о скорости фильтрации свободной воды из промывочной жидкости в продуктивный пласт. Для осуществления этого способа используются широко известные в буровой практике приборы типа ВМ-6, позволяющие при перепаде давлений 0,1 МПа определять по линейной шкале объем свободной воды в см3, выделившейся из пробы промывочной жидкости за 30 мин через бумажный фильтр диаметром 75 мм [1, 2].

Указанный способ не обладает достаточной информативностью и достоверностью контроля, что приводит к вскрытию продуктивных пластов при параметрах промывочной жидкости, весьма далеких от оптимальных. Это объясняется тем, что моделирование контроля водоотдачи, осуществляемое путем отжатая объема фильтрата, зависит от конструктивных особенностей используемого прибора и в переносе на скважинные условия не отражает реальной способности промывочной жидкости к водоотдаче в процессе бурения. Это связано с зависимостью водоотдачи от таких факторов как состав промывочной жидкости, дисперсность твердых частиц, перепад давлений, температура, фильтрационное сопротивление пласта, скорость течения промывочной жидкости и др. При этом очевидно, что основным фактором, характеризующим способность промывочной жидкости к водоотдаче, является количество содержащейся в ней свободной воды, определение (выделение) которого рассматриваемым способом не обладает требуемой точностью. Периодичность осуществляемого контроля, связанная с ручным отбором промывочной жидкости из циркуляционной системы, снаряжением прибора бумажным фильтром и проведением вручную других вспомогательных технологических операций, приводит к потере ценнейшей информации о динамике, содержащейся в промывочной жидкости свободной воды, и, как следствие, к проблемам, связанным с принятием оперативных мер по эффективному управлению режимом бурения. При всем этом данный способ приводит к повышению трудоемкости осуществляемого контроля и к большим затратам времени на получение и документирование требуемой информации.

Известен также способ, отличающийся от вышеизложенного осуществлением контроля водоотдачи промывочной жидкости с автоматической регистрацией показаний измерений в процессе бурения [3]. Этот способ, реализуемый с помощью достаточно сложного в конструктивном исполнении измерительного комплекса типа РПГР-10, за исключением автоматической периодически осуществляемой регистрации и документирования результатов измерений имеет все недостатки, присущие рассмотренному выше способу.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля водоотдачи промывочной жидкости с автоматической регистрацией показаний измерений в процессе бурения скважины, основанный на определении скорости фильтрации свободной воды из промывочной жидкости в продуктивный пласт.

Изобретением решается задача повышения информативности и достоверности контроля водоотдачи промывочной жидкости, а также снижение трудоемкости и уменьшение затрат времени на проведение вспомогательных технологических операций, связанных с процессом измерений.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе контроля водоотдачи промывочной жидкости с автоматической регистрацией показаний измерений в процессе бурения скважины, основанном на определении скорости фильтрации свободной воды из промывочной жидкости в продуктивный пласт, при разбуривании продуктивного пласта с момента начала подхода к нему породоразрушающего инструмента в циркуляционной системе скважины одновременно и непрерывно осуществляют измерение влажности и плотности промывочной жидкости, по показаниям которых вычисляют текущее объемное содержание свободной воды в указанной жидкости по формуле

V В = 0 ,01 η ρ П ρ В V П ( 1 ) ,

где η - влажность промывочной жидкости;

ρП, ρВ - соответственно плотность промывочной жидкости и воды;

VП - произвольно заданный объем промывочной жидкости,

а водоотдачу определяют по мере углубления скважины по разности объемного содержания свободной воды в промывочной жидкости на входе в разбуриваемый продуктивный пласт и на выходе из него.

Отличительными признаками предлагаемого способа контроля водоотдачи промывочной жидкости с автоматической регистрацией показаний измерений в процессе бурения скважины, основанного на определении скорости фильтрации свободной воды из промывочной жидкости в продуктивный пласт, от указанного выше наиболее близкого к нему являются: одновременное и непрерывное измерение влажности и плотности промывочной жидкости в циркуляционной системе скважины при разбуривании продуктивного пласта с момента начала подхода к нему породоразрушающего инструмента; вычисление по формуле (1) по показаниям влагомера и плотномера текущего объемного содержания свободной воды в циркулирующей промывочной жидкости; определение водоотдачи по мере углубления скважины по разности объемного содержания свободной воды в промывочной жидкости на входе в разбуриваемый продуктивный пласт и на выходе из него.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Перед проведением буровых работ обычно в приемной емкости буровых насосов или в отводной трубе сито-гидроциклонной установки, являющихся неотъемлемыми составными частями циркуляционной системы скважины, устанавливают измерительный комплекс, включающий в себя датчики влажности и плотности промывочной жидкости, находящейся в циркуляционной системе. Применительно к месту размещения измерительного комплекса он может быть выполнен проточным либо погружным, а используемые датчики могут быть основаны на различных известных методах измерений влажности и плотности растворов. В зависимости от решаемых технологических задач и конструктивных особенностей буровой установки могут определены в отличие от вышеупомянутых и другие места размещения измерительного комплекса. Учитывая, что при этом сущность предлагаемого способа не изменяется, рассмотрим его техническую реализацию на примере установки измерительного комплекса с датчиками влажности и плотности в отводной трубе гидроциклона [3].

В процессе бурения скважины при течении промывочной жидкости в циркуляционной системе датчики измерительного комплекса одновременно и непрерывно осуществляют измерения влажности и плотности указанной жидкости, определяемые выражениями:

где η - влажность промывочной жидкости, %;

mП, mВ - соответственно масса произвольно заданного объема промывочной жидкости и масса свободной воды, содержащейся в указанном объеме этой жидкости;

ρП - плотность промывочной жидкости;

VП - произвольно заданный объем промывочной жидкости.

Показания влажности и плотности промывочной жидкости в виде сигналов датчиков, связанных выражениями (2) и (3), поступают в микропроцессорный блок обработки (или компьютер), в котором происходит вычисление массового содержания свободной воды в соответствии с формулой

далее, с учетом выражения mВВ VВ (где ρВ и VВ - соответственно плотность и объемное содержание свободной воды в произвольно заданном объеме промывочной жидкости) показания измерений, определяемые формулой (4) приводятся к виду (1), более удобному для пользователя. Показания плотности ρП и объемной доли свободной воды VВ, содержащейся в произвольно заданном объеме промывочной жидкости, приведенном, например, к значению VП=1 см3, выводятся на принтер и индикаторное табло.

Получаемая таким образом информация позволяет в реальном масштабе времени наряду с другими контролируемыми параметрами судить о качестве циркулирующей промывочной жидкости. При разбуривании проницаемого объекта и, прежде всего, продуктивного пласта с начала момента подхода к нему породоразрушающего инструмента (долота) особо важное значение приобретает информация о водоотдаче промывочной жидкости. Для получения этой информации перед входом долота в кровлю продуктивного пласта фиксируют (запоминают) вычисленное до этого объемное содержание свободной воды в промывочной жидкости. После же вхождения долота в продуктивный пласт вплоть до выхода из него продолжают определять текущее объемное содержание свободной воды и по мере углубления скважины в соответствии с приведенным ниже выражением определяют водоотдачу промывочной жидкости:

где V В вх - объемное содержание свободной воды в промывочной жидкости на входе в разбуриваемый продуктивный пласт;

V В вых - текущее объемное содержание в промывочной жидкости на выходе из разбуриваемого продуктивного пласта.

Если учесть, что в процессе бурения на устье скважины с помощью сито-гидроциклонной установки происходит очищение промывочной жидкости от обломков выбуренной породы и песка, а изменение объемного содержания свободной воды в указанной жидкости может происходить лишь при ее подъеме к устью в интервале глубин «забой скважины - башмак обсадной колонны» в кольцевом пространстве между бурильной колонной и стенками ранее вскрытых бурением пород, обладающих практически неизменными характеристиками, то становится ясным, что алгоритм (5) можно признать обеспечивающим вполне достоверный контроль водоотдачи промывочной жидкости при разбуривании продуктивного пласта. При этом следует отметить, что рассмотренный выше способ не исключает возможности исследования скважины вне зависимости от привязки к продуктивному пласту. Контроль водоотдачи промывочной жидкости в соответствии с алгоритмом (5) может также осуществляться путем пошаговой фиксации в процессе бурения ряда верхних (входных) и нижних (выходных) значений объемного содержания свободной воды как через равные, так и определяемые проходкой на долото интервалы времени Δt. При этом скорость водоотдачи промывочной жидкости будет определяться отношением ΔVВ/Δt, а изменение его знака на противоположный будет свидетельствовать о притоке пластовой воды.

Предлагаемый способ контроля водоотдачи промывочной жидкости позволит с привлечением непрерывно регистрируемых показаний плотности ρП и объемного содержания свободной воды VВ отслеживать динамику состава используемой в процессе бурения промывочной жидкости, а с получением значений мгновенной водоотдачи оперативно решать задачи безаварийного управления режимом бурения при высоком качестве вскрытия проницаемых горизонтов.

Источники информации

1. Середа Н.Г., Соловьев Е.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. - М.: «Недра», 1974, 456 с, с. 142-143.

2. «Методика контроля параметров буровых растворов». РД 39-00147001-773-2004, п. 3.4,

3. Справочник бурового мастера. П.Т. Птичкин, В.Л. Прокшиц. Издательство «Недра», 1968, 477 с, с. 356-358, с. 366.

Похожие патенты RU2566160C1

название год авторы номер документа
Устройство для автоматического контроля водоотдачи промывочной жидкости 2019
  • Малюга Антолий Георгиевич
  • Дьяков Владимир Николаевич
  • Казанцев Юрий Петрович
  • Гришечкин Михаил Алексеевич
RU2700610C1
СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАСТОВ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН И ОПРОБОВАТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2012
  • Малюга Анатолий Георгиевич
RU2492323C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА РЕАГЕНТА-СТАБИЛИЗАТОРА ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА 1989
  • Резниченко И.Н.
  • Пеньков А.И.
RU2030433C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА 1997
  • Пеньков А.И.
  • Резниченко И.Н.
  • Кошелев В.Н.
  • Мищенко В.И.
RU2131902C1
СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ РАСТВОРА НА ВЫХОДЕ ИЗ СТВОЛА СКВАЖИНЫ 2015
  • Малюга Анатолий Георгиевич
  • Шерстнев Сергей Николаевич
  • Попов Иван Федорович
RU2602560C1
СИСТЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ И ИСТИННОЙ ПЛОТНОСТИ БУРОВОГО РАСТВОРА 2005
  • Лукьянов Эдуард Евгеньевич
  • Лукьянов Константин Эдуардович
  • Каюров Константин Николаевич
  • Еремин Виктор Николаевич
RU2310069C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА И МЕСТА ПОСТУПЛЕНИЯ ПЛАСТОВОЙ ВОДЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАЖИН 2017
  • Ткаченко Игорь Григорьевич
  • Шабля Сергей Геннадьевич
  • Твардиевич Сергей Вячеславович
  • Шумский Борис Геннадьевич
  • Бачалов Сергей Владимирович
  • Шатохин Александр Анатольевич
  • Гераськин Вадим Георгиевич
  • Кислун Алексей Андреевич
  • Шабров Сергей Николаевич
  • Шабров Пётр Николаевич
  • Гераськина Татьяна Вадимовна
RU2667972C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УСЛОВНОЙ ВЯЗКОСТИ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ В ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЕ БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ 2015
  • Малюга Анатолий Георгиевич
  • Шерстнев Сергей Николаевич
RU2588591C1
АЛЮМОГИПСОКАЛИЕВЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2012
  • Бармин Андрей Викторович
  • Боковня Михаил Александрович
  • Валеев Альберт Равилевич
  • Габдуллина Алсу Равкатовна
  • Ильин Игорь Анатольевич
  • Копысов Павел Васильевич
  • Малыгин Александр Валерьевич
  • Пестерев Семен Владимирович
  • Фатхутдинов Исламнур Хасанович
  • Ютяев Максим Александрович
  • Тимофеев Алексей Иванович
RU2516400C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА РЕАГЕНТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА 1991
  • Резниченко Иван Никитович
  • Пеньков Александр Иванович
RU2012583C1

Реферат патента 2015 года СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВОДООТДАЧИ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при автоматическом непрерывном контроле параметров буровых растворов в процессе разбуривания горных пород. При осуществлении способа при разбуривании продуктивного пласта с момента начала подхода к нему породоразрушающего инструмента в циркуляционной системе скважины одновременно и непрерывно осуществляют измерение влажности и плотности промывочной жидкости, по показаниям которых вычисляют текущее объемное содержание свободной воды в указанной жидкости по приведенной формуле, а водоотдачу определяют по мере углубления скважины по разности объемного содержания воды в промывочной жидкости на входе в разбуриваемый пласт и на выходе из него. Повышаются информативность и достоверность контроля, снижаются временные и трудовые затраты на проведение вспомогательных операций.

Формула изобретения RU 2 566 160 C1

Способ контроля водоотдачи промывочной жидкости с автоматической регистрацией показаний измерений в процессе бурения скважины, основанный на определении скорости фильтрации свободной воды из промывочной жидкости в продуктивный пласт, отличающийся тем, что при разбуривании продуктивного пласта с момента начала подхода к нему породоразрушающего инструмента в циркуляционной системе скважины одновременно и непрерывно осуществляют измерение влажности и плотности промывочной жидкости, по показаниям которых вычисляют текущее объемное содержание свободной воды в указанной жидкости по формуле

где η - влажность промывочной жидкости;
ρП, ρВ - соответственно плотность промывочной жидкости и воды;
VП - произвольно заданный объем промывочной жидкости,
а водоотдачу определяют по мере углубления скважины по разности объемного содержания свободной воды в промывочной жидкости на входе в разбуриваемый продуктивный пласт и на выходе из него.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2566160C1

ПТИЧКИН П.Т., ПРОКШИЦ В.Л
"Справочник бурового мастера", Недра, 1968, стр
Приспособление для постепенного включения и выключения фрикционных муфт в самодвижущихся экипажах и т.п. 1919
  • Сабанеев К.Д.
SU356A1
Прибор для измерения водоотдачи промывочных жидкостей 1978
  • Шмельков Валентин Евгеньевич
  • Луценко Юрий Николаевич
  • Эйсмонт Елена Александровна
SU899839A1
Устройство для оценки капиллярной фильтрации 1981
  • Ахмадеев Рифкат Галеевич
  • Карабалин Узакбай Сулейменович
SU1012097A1
Способ регулирования водоотдачи бурового раствора 1986
  • Давыдова Роза Ивановна
  • Бурков Валерий Григорьевич
  • Мавлютов Мидхат Рахматуллович
  • Спивак Александр Иванович
  • Барский Исаак Михайлович
SU1337751A1
CN 101788544 B, 28.11.2012

RU 2 566 160 C1

Авторы

Малюга Анатолий Георгиевич

Шерстнев Сергей Николаевич

Даты

2015-10-20Публикация

2014-11-24Подача