Способ тарировки измерителей веса бурильной колонны Советский патент 1986 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к устройствам для контроля процессов бурения скважин, а именно к способам их тарировки.

Цель изобретения - повышение точности тарировки измерителя веса бурильной колонны в рабочей области изменения нагрузок на крюке в процессе бурения.

На фиг. 1 приведена зависимость перемещения верхней части бурильной колонны от показаний регистрирующего прибора нагрузки на крюке; на фиг. 2 - зависимость нагрузки на крюке в делениях регистрирующего прибора (Gap) от расчетной нагрузки (Gpai.) .

Сущность способа заключается в следующем.

При разгрузке бурильной колонны на забой скважины колонна изменяет длину, причем согласно закону Гука изменение длины прямо пропорционально величине разгрузки (уменьшению веса на крюке). При превышении усилия разгрузки критической величины низ колонны изогнется с образованием полуволны. При дальнейшей разгрузке колонны на забой происходит изгиб выше- -чежащего участка колонны с образованием второй полуволны и т.д.

Для создания нагрузки на долото и предупреждения слома бурильных труб в нижней части бурильной колонны устанавливают утяжеленный }|из, имеющий значительно больший диаметр и толщину стенки по сравнению с бурильными трубами. В состав утяжеленного низа входят утяжеленные бурильные трубы (УБТ), забойные двигатели центрирующие устройства. Деформации изгиба утяжеленного низа имеют меньшую величину, чем для менее жестких бурильных труб. Так как УБТ 0 203 м.м первая критическая нагрузка (вес разгруженной части УБТ, которые под действием собственного веса изогнутся) равна 78 кН, а для бурильных труб 0 127 мм критическая нагрузка состав ляет 11 кН, т.е. бурильные трубы будут изгибаться примерно в 7 раз чаще, чем УБТ.

При разгрузке бурильной колонны на забой сначала разгружается утяжеленный низ, а затем --- бурильные трубы. Как только начнется разгружение бурильных труб темп перемещения верхней части бурильной колонны увеличится за счет роста деформаций изгиба. На графике по фиг. 1 (перемещение бурильной колонны -- показание прибора) начало разгрузки бурильных труб будет отмечено резким изменением угла наклона кривой (точка А), Разница в показаниях прибора Г1ри полном весе бурильной колонны на крюке и против точки изгиба даст вес утяжеленного низа в делениях регистрирующего прибора.

Указанный способ тарировки измерителей веса бурильной колонны гтрименим и. в случаях ступенчатых или маятниковых компоновок низа бурильной колонны, когда жесткость утяжеленного низа всегда уменьшается по направлению снизу вверх. Изменение жесткости низа ведет к изменению частоты образования полуволны деформации, в чем и заключается основная идея способа.

На фиг. 2 приведен примерный вид зависимости между нагрузкой на крюке в делениях регистрирующего прибора (Одр.) и расчетной (фактической) нагрузкой (Gpac. ) О Точки А и В на графике соответствуют результатам измерений по известному способу, когда снимают показания прибора при полном весе бурильной колонны на крюке, разгружают бурильную колонну на стол ротора и повторно снимают показания прибора без веса колонны на крюке. Численное значение цены деления (Ц.Д.) прибора по этому способу равно

II п - G,.p.;- Gnp.,

где Gpac.i - расчетный вес всей бурильной

колонны;

Giip. - показания прибора при полном весе бурильной колонны на крюке;

Gi.p 1 -- показания прибора при полностью разгруженной бурильной колонне на столе ротора; ai - угол наклона между прямой АВ и осью G

0 Результатам измерений по новому способу соответствуют точки С и В на графике. Численная величина цены деления по новому способу определяется

Clpac 1 Gp;K-

0

5

Ц.Д.

,3 -- (jiip :i

.. ctga2 f -

гдeGi н..- расчетный вес бурильной колон- ны без утяжеленного низа;

Gii;i ,1 - показания прибора при разгруженном на забой утяжеленном низе;

Gp.icvr,, - расчетный вес утяжеленного низа;а-2-- угол между отрезком СВ и осью

GpaiСовокупность отличий-в заявляемом способе позволяет получить новое свойство объекта, заключающееся в повышении точ- нести тарировки прибора за счет сужения интервала тарировки шкалы прибора.

Способ осуществляют следующим обраПосле установки долота на забой сква- жины бурильную колонну плавно разгружают на забой и измеряют при этом на устье перемещение бурильной колонны и одновременно снимают показания нагрузки в

делениях шкалы регистрирующего прибора измерителя. Указанные измерения можно проводить также при подъеме предварительно разгруженной на забой колонны. Перемещение колонны измеряют, например, с помощью датчика проходки или используют для этого измерительную линейку. При разгрузке на забой утяжеленного низа в случае его зависания бурильную колонну периодически проворачивают. Заканчивают измерения после получения надежных данных о том, что, происходит разгрузка на забой бурильных труб, о чем будет свидетельствовать рост перемещения колонны при умень- щении нагрузки на крюке на единицу деления щкалы прибора. Полученные данные наносят на график (фиг. 2) в координатах: перемещение бурильной колонны - пока зания прибора. Определяют точку перегиба в построенной зависимости и находят вес утяжеленного низа в делениях шкалы регистрирующего прибора как разность в показаниях при полном весе колонны на крюке и против точки изгиба в построенном графике. По справочным данным рассчитывают вес утяжеленного низа в буровом растворе путем деления расчетного веса утяжеленного низа к его весу, в делениях шкалы регистрирующего прибора определяют цену деления прибора.

На фиг. 1 по данным испытания способа на скважине построен график: перемещение квадратной щтанги - показания гидравлического индикатора веса (ГИБ). Отме

устройств.

ценные на графике точки получены при разгрузке бурильной колонны на забой скважины. Скважина бурилась до.; отами 0 215,9 мм. Утяжеленный низ состоял из УБТ 0 178 мм длиной 184 мм, бурильные трубы были 0 127 мм. Плотность раствора в процессе измерений равнялась 1,14 г/см . Точка А на графике соответствует переходу нейтрального сечения от УБТ к бурильным трубам. Вес УБТ в показаниях прибо- ра составляет ,5-42, дел. Расчетный вес УБТ в жидкости равен

02 q 1()

1,53 184 (l- f) 240,15 кН,

где q - вес 1 м УБТ, кН;

1 - длина УБТ, м;

РЖ - плотность жидкости в скважине, г/см

PC -плотность стали, г/см

Цена деления ГИВ равна Ц. Д. 240,15:9 26,7 кН/дел.

Тарировку прибора описанным способом осуществляют всякий раз, как только возникают сомнения в достоверности цены деления прибора.

Предложенный способ тарировки применим для всех типов устройств по измерению веса бурильной колонны. Способ можно использовать также для тарировки устройств по измерению нагрузки на породоразруша- ющий инструмент, в том числе забойных

G/7/7

Qnp.2

й-пр.З

пр.1

Фаз. 2 2 Gpac л

Составитель В. Шилов

Ре.аактор Н. СлободяникТе.чред И. ВересКорректор С. Черни

Заказ 3472/32Тираж 548Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4