Способ определения пластового давления в процессе бурения скважины Советский патент 1985 года по МПК E21B47/00 E21B45/00 

2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что интервал проходки для каждого цикла давления промывочной жидкости выбирают равным 0,1-1,0 м. .

3. Способ по ПП.1 и 2, отличающийся тем, что процесс бурения проводят при относитель,ной нагрузке на долото не менее 0,6.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАШНЫ, включающий циркуляцию промывочной жидкости, создание нагрузки на долото и измерение механической скорости проходки долотом интервала скважины, отлич.аюцийся тем, что, с 1делью повьшения точности определения путем уменьшения влияния tf.Sw/. -де технологических и геологических помех, циклически создают различные давления промывочной жидкости на забой скважины, при каждом цикле измеряют в пределах интервала проходки забойное давление, а величину пластового давления Р„ определяют при условии совпадения его значений для двух пар последовательно пробуренных, интервалов по формуле o,HPl-.Pf-i) р РИгде р. значения забойного и давления при проходке соответственно -гo и (i-l)-ro интервала; V. 1 значения механической Vi-1и скорости проходки соответственно i-ro и (i-l)-ro интервала. rs/r-r/tf - fff СО СР ЭО СО СО ffДГ /,7 W 4 C5I35

Изобретение относится к исследованию скважин в процессе бурения, в частности к способам определения пластового давления, и может найти применение при поисках, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений.

Известен способ определения пластового давления непосредственно в процессе бурения скважины по данным плотности или электропроводности шлама, температуры в выкидной линии, фильтрационного каротажа или каротажа по давлению Ij.

Недостаток известного способа -, низкая точность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения пластового давления в процессе бурения скважины, включающий измерение механической скорости проходки, осевой нагрузки на долото, оборотов долота, диаметра долота и плотности промывочной жидкости. Способ основан на зависимости механической скорости проходки от прочностных свойств пород, которые, в свою очередь, зависят от величины пластового давления с увеличением пластового давления прочностные свойства пород уменьшаются, а скорость проходки соответственно возрастает. Указанная зависимость используется для определения величины пластового давлег ния 2.

Недостатком этого способа является низкая точность определения пластового давления, что объясняется существенным влиянием технологических и геологических помех, не подающихся простому измерению и учету: способа бурения, конструкции скважины, компоновки бурильной колонны, механики разрушения пород на забое, гидродинамики и реологических свойств промывочной жидкости, типа и степени износа породоразрушакщего инструмента, литологических особенностей проходимых пород, их прочностных и емкостнофильтрационных особенностей и др.

Цель изобретения - повьшение точности определения путем уменьшения влияния технологических и геологических помех.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения пластового давления в процессе бурения скважины, включакяцему циркуляци1б ПРО1Ф1ВОЧНОЙ жидкости, создание нагрузки на долото и измерение механической скорости проходки долотом ин тервала скважины, циклически создают, различные давления промывочной жидкости на забой скважины, при каждом цикле измеряют в пределах интервала проходки забойное давление, а величину пластового давления опрёделяют при условии совпадения его зна- . ченийдля двух пар последовательно пробуренных интервалов, по формуле

o.iRpbptJ

V.

i-1

in

V;

и Р{ - значения забойного :

где Р, давления при проходке Соответственно -го и (ii-l)-ro интервала}

и.. значения механической

Ч скорости проходки со-, ответственно ;1-го и (-1)-го интервала. Кроме этого, интервал проходки для каждого цикла давления промывочной жидкости выбирают равным 0,11,0 м.

Процесс бурения проводят при отно.сительной нагрузке на долото не менее 0,6. В изобретении для повышения точНСК1ТИ определения пластового давлени использовано то условие, что коротки интервал разреза ввиду его однородности и кратковременности процесг;а бурения может быть разбурен в одинаковых технологических и геологических условиях, В этом случае влияние указанных технологических и геологических помех на механическую скорост проходки минимально. Механическая зависимость скорости проходки от соотношения забойного и пластового давлений следующая: (1 где V - механическая скорость проходки-, Р - забойное давление, 9(1л пластовое давление; С - постоянный коэффициент;. 2 - основание натурального логарифма . В соответствии с вьфажением (1) для однородного интервала, разбурённого в одинаковых условиях при двух значениях забойного давления, можно получить еледукйцую систему уравнений V.-СГ ЧР/Рпл) г 2/Рпл) где Л/ и Vj - механическая скорость проходки при забойном давлении соответственй f 1 и Р2 . Решая систему уравнений (2), опре деляем искомое пластовое давление: Забойное давление и механическую скорость проходки измеряют известными способами. Забойное давление также может быть определено расчетным путем. Вьтолнёние условия однородности разбуриваемого интервала контролирую путем определения нескольких (не менее двух) значений пластового давления на ограниченном участке разреза Для этого измерения проводят не менее чем для трех последовательно раз буриваемых при различном забойном давлении коротких интервалов проход 2.) ки. При этом забойное давление изменяют циклически (каждьй второй интервал разбуривают при повышенном или пониженном относительно проектного значения давлении) путем создания избыточного давления на устье скважины, изменения степени аэрации промывочной жидкости или ее расхода. Изменение забойного давления создают на уровне 2-3 МПа, что является технологически допустимым, а также достаточным для обеспечения соответствующего приращения механической скорости проходки. Способ предполагает, во-первых, использование минимально возможного интервала проходки для каждого цикла давления; во-вторых, этот интервал должен быть достаточно большим, что-i бы обеспечить необходимую точность измерения механической скорости про- ходки. Проведенные исследования по- . казали, что указанным условием удовлетворяет интервал проходки длиной 0,1-1 м. Для хорошо разбуриваемых пород (V 5 м/ч) интервал проходки берут длиной порядка 0,5-1 м, а для плохо разбуриваемых пород (V 5м/ч)0,1-0,2 м. Влияние забойного давления на механическую скорость проходки существенно в области усталостно-объемногй разрушения породы, а при бурении в области поверхностного разрушения и истирания оно незначительно. Поэтрму процесс бурения проводят при относительной удельной нагрузке на долото GQ 0,6, соответствующей области усталостно-объемного разрушения. Относительную удельную нагрузку GQ опре-деляют известш 1м способом. Способ осуществляю следующим образом. В процессе буренкя скважины при относительной удельной нагрузке G 0,6 циклически создают, например путем изменения избыточного давления на устье, различные давления промывочной жидкости на забой и при каждом цикле измеряют в пределах интервала проходки 0,1-1 м забойное давление и соответствукнцее ему значение механической скорости проходки: Р и V, , р2. и 2 ..., РП., и V. , Р и V . При этом режимны- пара- . метры (нагрузку на долото его обороты и расход промывочной жидкости) для двух последовательно разбуриваемых интервалов выдерживают постоянными, в противном случае влияние этих параметров учитывают путем их иэмеренш. Изменение забойного давле ния создают на уровне 2-3 МПа. .Измерения, пройодят для 3-5 последовательно разбуриваемых при различном забойном давлении интервалов. Затем :для последовательно пробуренных интервалов определяют 2-4 значения пластового давления по следующему соотнояению: где Vfl. и скорос проходки при забойном давлении соотве ственно и РП ЙЬлученные значения пластового давления сравнивают мезвду собой ив случае их равенства считают что па ры последовательно пробуренных инте I налов действительно разбуривались в одинаковых принятых условиях и что вычисленные значения пластового давления истинны. В противном случа процесс измерения повторяют аналоги ным образом. Пример. Интервал 26802681,5 М разбурен долотом ЗУ294И пр осевой нагрузке 20 тс (G{, 0,6) с циклическим изменением забойного давления через 0,5 проходки. Исходные данные: Р 48,8 МПа; V, 6,1 м/г; ,8 МПа; Vj 5,8 м/г; PJ 48,8 МПа и V 6,1 м/г..Даннь1й интервал разбурен в одинаковых условиях ( V - Vj при Р РЗ ), Пластовое давление равно 54,7 МПа. Сравнение результатов определения пластового давления в неоднородном разрезе скважины (см.чертеж) показывает, что предложенньй способ по сравнению с известным обладает суг щественно большей точностью. Здесь показан состав пород: глина 1, песчаник глинистьй 2 и алевролит 3. Кроме зтого, приведены интервалы прони- цаемьк, пластов 4, градиент пластового давления, определенный предлагаемым способом 5, известшл способом 6 и независшял4 геофизическим методом 7, а также кривые плотности промывочной жидкости 8 и естественной поляризации (ПС) 9. Геологическая эффективность предлагаемого способа заключается в повышении точнос ги определения пластового давления пород непосредственно в процессе бурения скважин. Экономическая эффективность способа достигается за счет сокращения объема геофизических и гидродинамических исследований и составляет в год около 4 тыс.руб на одну скважину.