Способ определения предельного динамического напряжения сдвига бурового раствора в скважине Советский патент 1983 года по МПК C09K7/00 

Изобретение относится к технологии бурения скважин и быть использовано в нефтегазовой промышяенкости, геологии, разведке недр и других отраслях народного хозяйства связанньис с бурением скважин.

Известен способ определения предельного динамического напряжения сдвига бурового раствора влаборатории или на буровой с помощью ротационных вискозиметров ВСН-2М и ВСН-3, Предельное динамическое напряжение сдвига - это условная величина, характеризующая прочность структурной сетки, которую необходимо разрушить для обеспечения течения бурового раствора. Эту величину невозможно измерить непосредственно каким-нибудь прибором. Она может быть определена графически или расчетным путем. Поэтому для получения предельного динамического напряжения сдвига приборами и ВСН-3 производят соответствующие измерения и по полученным данным строят график и делают расчеты CllИзвестен способ определения предельрюго динамического напряжения сдвига бурового раствора в лаборатории или на буровой с помощью ротационного высокотемпературного реометра РВР. По данному способу дл-я получения предельного динамического напряжения сдвига прибором РВР производят определенные измерения при различных температурах и по замеренным данным строят график и делают расчеты 2.

Однако согласно этим способам для получения предельного динамического напряжения сдвига бУРОвого раствора соответствующие измерения производят не в скважине, а на поверхности земли, поэтому-применение полученной величины предельного динамического напряжения сдвига бурового раствора в гидродинамических формулах и расчетах для скважинных условий трудно применимо.

Наиболее близким к предлагаемому по Техническому решению и достигаемому результату является способ определения предельного динамического напряжения сдвига в скважине путем создания страгивающего усилия непосредственно в скважине/ для чего на определенной глубине скважину прокшвают, замеряют давление Р при промывке, затем циркуляцию прекращают на определенный период и далее фиксируют давление Р при первоначалы ной продавке бурового раствора. При

, it -roa-a/.v.(- 5;,)ыа,

4irf)))

этом разница зтих давлений &Р и есть величина давления, которая тратится на преодоление предельного динамического напряжения сдвига, причем величину предельного динамического напряжения сдвига определяют С31, подставив значение АР в формулу:

u.PCt-d)

П)

Т„

где Р - диаметр скважины, м;

3 - наружный дис1метр труб, м; Ь - длина спущенных труб, м.

Таким образом, для определения предельного динамического напряжения сдвига необходимо выполнение дополнительных (непроизводительных) операций: наворачивание вертлюга, пуск насосов, простаивание буровой, вновь пуск насосов, отворачивание вертлюга. Все это отнимает немало непроизводительного времени, сил и средств. Кроме того, эту операцию по указанной причине невозможно часто осуществлять по интервалам глубин, например, для каждой свечи (три бурильные трубы, длиной, в среднем, 36 м). Обязательная необходимость частых замеров величины предельного динамического напряжения сдвига по интервалам вызвана тем, что эта величина по стволу скважины существенн изменяется.

Таким образом, известный способ имеет следующие недостатки: необходимо выполнять дополнительные технологические операции; затрачивать лишние финансовые средства; способ невозможно осуществлять часто, по малым интервалам.

Цель изобретения - упрощение и ускорение определения предельного динамического напряжения сдвига буровото раствора дифференцированно по интервалам скважины в процессе бурения

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения предельного динамического напряжения сдвига бурового раствора в скважине путем создания страгивающего усилия непосредственно в скважине, последнее осуществляют путем спуска колонны бурильных труб в скважину на постоянной скорости, причем одновременно замеряют время от начала спуска до начала течения бурового раствора из скважины в желоб и длину спущенных за это время бурильных труб, а значение предельного динамического напряжения сдвига рассчитывают по формуле:

(ЧУ

где и - скорость спуска колонны бурильных труб, см/с; К - коэффициент сжатия бурового

раствора в .скважине, -МПа; Т - время запаздывания выхода

бурового раствора с; коэффициент сжатия струи;

Я

УУ суммарная площадь поперечного сечения отверстий в долоте,

плютность бурового раствор. pa, d.D соответственно диаметр труб

и скважины, см; К - глубина сквашины, см; .6 - длина бурильной колонны в

скважине до начала спуска,с Сущность и последовательность осуществления способа заключается в следующем.

Спуско-подъемные операции в бурении осуществляются (в среднем) .один раз в два дня. При спуске очередной свечи происходит запаздывание выхода бурового раствора из сквжины ввиду проявления предельного динамического напряжения сдвига (пр выводе формулы учитывается и тот факт, что часть жидкости при спуске

проходит, через отверстия долота внутрь бурильных труб ). С помощью секундомера замеряется время от начала спуска каждой бурильной свечи до начала течения бурового раствора из скважины в желоб. У устья скважины, замеряется длина спущенных труб до начала течения бурового раствора из скважины. Скорость спуска выдерживают постоянной (например, с помощью гидромата), замеренное время запаздывания выхода бурового раствора из скважины, скорость спуска бурильных труб и другие величины -подставляют в формулу (2). Таким образом . вычисляется значение величины пределного динамического напряж.ения сдвига через каждые 30-40 м по глубине скважины..

Данный способ не требует выполнения дополнительных технологических операций, затрачивания лишних финансовых средств, так как замер осуществляется во время выполнения необходимых производственных операций, дает возможность определять предельное динамическое напряжение сдвига через каждые 30-40 м по глубине скважины.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛЬ-, НОГО ДИНАМИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ СДВИ к Tua--a 4(.()cT.-a) V ) где и К скорость спуска колонны бурильных труб, см/с; коэффициент сжатия бурового раствора в скважине, МПа; т время запаздывания выхода , бурового- раствора, с; коэффициент сжатия струи; V/ суммарная площадь попереч||.L: I, AiHi:. ГА БУРОВОГО РАСТВОРА В СКВАЖИНЕ путем создания страгивающего усилия непосредственно в скважине, отличающийся тем, что, с целью упрощения и ускорения определения предельного динамического напряжения сдвига бурового раствора дифференцированнбго по интервалам скважины в процессе бурения, создание страгивакяцего усилия осуществляют путем спуска колонны бурильных труб в скважину на постоянной скорости, причем одновременно замеряют время от начала спуска до начала течения бурового раствора из скважины в желоб и длину спущенных за это время бурильных труб, а значение предельно- j го динамического напряжения (П сдвига рассчитывают по формуле : ного сечения отверстий в 00 долоте, сд J - плотность бурового раствора, с1,3) соответственно диаметр 4ib труб и скважины, см; Н - глубина скважины, см; 00 В - длина бурильной колонны в скважине до начала спуска, см.