Способ определения зоны поглощения в процессе бурения Советский патент 1987 года по МПК E21B47/01 E21B33/13 

112

Изобретение относится к способам определения местоположения зон поглощения промывочных растворов и может быть использовано при бурении скважин на твердые полезные ископае- мые, нефть и газ.

Целью изобретения является повышение оперативности определения зоны поглощения.

На чертеже приведена схема нагне- тания промывочного раствора в скважину.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - колонна бурильных труб, 2 - герметизирующее устройство (например, превентор), 3 - внутренний объем бурильных труб, 4 -- кольцевое пространство сквазкины, 5 - зона поглощения промывочной жидкости.

При осуществлении способа промы- вечная жидкость буровым насосом закачивается в скважину (зону 5 погло- Е ения) одновременно через бурильные трубы 1 и кольцевое пространство 4. Устьевой герметизатор, например пре- вентор, обеспечивает герметизацию при закачивании жидкости в кольцевое пространство. При движении жидкости от бурового насоса до зоны поглощения жидкость одновременно дви- жется по двум параллельно включенным ветвям. Одна ветвь включает внутренний .объем 3 бурильных труб от устья скважины до ее забоя (на протяженности L), и кольцевое простра.нство от забоя до зоны поглощения (на протяженности .L-X), далее по тексту - ветвь бурильных труб. Другая ветвь включает кольцевое пространство скважины от ее устья до зоны 5 поглоще- кия (на протяженности X), далее - ветвь кольцевого пространства. В процессе закачивания жидкости в ветвях устанавливаются определенные расходы жидкости, значения которых контролируются расходомерами 6 и 7.

С учетом известных положений гидравлики потери давлений в ветвях гидравлической сети - ветвях бурильных труб и кольцевого пространства - рав- ны между собой, как гидросопротивле- нйя, включенные параллельно между двумя точками гидравлической сети. Равенство потерь давления в параллельно включенных ветвях указанных интер- валах скважины может быть представлено в следующем виде:

,

(1)

2

где 4 - потери давления жидкости, закачиваемой в скважину в ветви, включающей интервал кольцевого пространства от устья скважины до зоны поглощения, ОТа; , - потери давления жидкости, закачиваемой в скважину в ветви, включающей внутренний объем бурильных труб от устья до забоя скважины и кольцевое пространство от забоя до зоны поглощения , МПа.

С учетом известных соотношений буровой гидравлики равенство (1) может быть записано в следующем виде:

. Л,- X-Q,

. + )-QTP, /(.Х-дко, li-L-Q, p+/l,-(L-X) Q,p;(2)

де X - расстояние от устья скважины до зоны поглощения, м; L - глубина скважины, м; Q - расход промывочной жидкости, который устанавливается в кольцевом пространстве при ее закачивании в зону поглощения одновременно через буровые трубы и кольцевое пространство, м /с; QT-P - расход промывочной жидкости, который устанавливается внутри бурильных труб при ее закачивании в зону поглощения одновременно через бу- рильные трубы и кольцевое пространство, Л - коэффициент гидросопротивления промывочной жидкости при . ее движении в кольцевом пространстве с расходом Q ; Д - коэффициент гидросопротивления промывочной жидкости при ее движении в бурильных трубах с расходом Q-rp,- Aj - коэффициент гидросопротивления промывочной жидкости при ее движении в кольцевом пространстве с расходом О .р .

После очевидных преобразований раенства (2) выражение для определеия расстояния от устья скважины до оны поглощения может быть представено в следующем виде:

L-Q,,(,H.)

. 1 . A 2

(3)

/QL/ s-Q.P

Выражение (3) является полным, и с его использованием может быть опре делено местоположение зоны поглощения при бурении геолого-разведочных (на твердые полезные ископаемые), нефтяных и газовых скважин.

При бурении снарядами со съемными керноприемниками, бурение которыми характеризуется малыми кольцевыми зазорами и высокими гидросопротивлениями в кольцевом пространстве в сравнении с гидросопротивлениями в бурильных трубах, выражение для определе- ния местоположения зоны поглощения может быть упрощено. При этом допускают следуюш,ее: слагаемым Л, L в выражени (2) можно пренебречь, так как при бурении снарядами со съемньми керноприемниками потери давления в кольцевом пространстве более, чем на порядок, превышают потери внутри труб, что вносит погрешность менее 5%. При определении потерь давления в кольцевом пространстве произведение Я О.

И

принимают равным Q, а К. Q (величина постоянная) , где А - коэффициент гидросопротивления в кольцевом пространстве, соответствующий определенному расходу жидкости, К - постоянный коэффициент,

Такое допущение правомерно по следующим соображениям. Результатами исследований потерь давления на производственных скважинах отмечена их зависимость от расхода,.близкая к линейной, зависимость от глубины также линейная. Поэтому можно предположить, что при изменении расходов произведение Q остается постоян

ным, а Л| Q . С учетом принятых допур1ений выражение (2) принимает следующий вид:

K-QwX K-Q,p(L-X)..

(4)

Исходя из выражения (4), расстояние от устья скважины до поглощения промывочной жидкости при бурении снарядами со съемными керноприемниками может быть определено по следующей формуле:

L

QKoT+T

Q..

X

fO

15

5

. 967164

Соотношение расходов, которые устанавливаются в бурильных трубах и кольцевом пространстве при закачивании промывочной жидкости в зону поглощения, характеризует соотношение гидросопротивлений и протялсенностей параллельных ветвей-участков циркуляционной системы между устьем скважины и зоной поглощения, поэтому способ использован для оценки местоположения зоны поглощения.

Способ осуществляют следуюш11м образом.

Бурение скважин осуществляется снарядом с муфто-замковым соединением с наружным диаметром бурильных труб 50 мм. Основной диаметр бурения 76 мм. В качестве промывочной среды использован глинистьй раствор с параметрами р(плотность) 1,15 /10 кг/м, Т (условная вязкость) 20 с. При глубине 730 м отмечено . частичное поглощение промывочной жидкости, которое проявлялось только с возобновлением процесса бурения с интенсивностью 35 л/мин, при расходе промывочной жидкости в процессе бурения 70 л/мин. Для опре деления местоположения зоны частичного поглощения по предлагаемому способу от нагнетательной линии бурового насоса промывочная жидкость подается в бурильные трубы и одновременно посредством устьевого герметизатора в кольцевое пространство. Расход нагнетания промывочной жидкости Q 70 л/мин, при этом расход нагнетания в кольцевое пространство Q 40 л/мин, а в бурильные трубы 40

45

50

- 30 л/мин. С использованием известных соотношений гидравлики определены коэффициенты гидросопротивлений в кольцевом пространстве,- соответствующий расходу Q о, J А, 0,05; в бурильных трубах соответствующий расходу , Л, 0,04; в кольцевом пространстве соответствующий расходу QTP, Дэ 0,07.

Используя выражение (3), определяют местоположения зоны поглощения

(.)

X . „ о , - J ,

ТР

у спс о

о,05-1600+0,07-900

с учетом технологии бурения вьщ1е- лежащих интервалов скважины нетрудно

предположить, что промывочный раствор уходит в ранее затампонированный интервал (глубина 508-512 м). Сква- жинной расходометрией подтверждено, что зона поглощения находится на глу- бине 508-512 м. После оценки местоположения зоны поглощения она успешно затампонирована. Способ осуществляется буровой бригадой без участия специальной геофизической службы и без использования специального геофизического оборудования4

Реализация способа возможна с использованием двух расходомеров промывочной жидкости или одного, и системы винтелей, посредством которых он может быть включен в требуемую гидравлическую линию.

При использовании насосов с коробг кой передач (с заранее известной, установленной производительностью) расходы могут быть определены также с использованием одного расходомера, датчик которого установлен или в линии нагнетания в бурильные трубы, ш1и в кольцевое пространство. При расход в параллельной ветви может быть опр1еделей разностью между извест ной, установленной пр о из водите л ь- i ностью насоса и показаниями расходомера.

При вьтолнении исследований уста- навлиВаются фактические режимы движзния жидкости на участках циркуляционной системы.

.Редактор Э.Слиган

Составитель В.Булыгин

Техред В.Кадар Корректор О.Луговая

Заказ 726/35 Тираж 533Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

O

5

0

0

5

5

Формула изобретения Способ определения зоны поглощения в процессе бурения путем нагнетания промьточной жидкости в скважину через бурильную колонну и определения расхода ее нагнетания, нагнетания промывочной жидкости в скважину в . кольцевое пространство и определения расхода ее нагнетения, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативности, нагнетают промывочную жидкость в скважину через бурильную колонну и кольцевое пространство одновременно, а расстояние от устья скважины до зоны поглощения определяют по следующей формуле :

L-Q (Аг+Л,)

ATQir VQrr

где L - глубина скважины, м;.

Qtp расходьг промывочной жидкости, которые устанавливают- . ся при ее закачивании в зону поглощения одновременно через бурильные трубы и f кольцевое пространство соответственно в бурильных трубах и кольцевом пространстве,

A,, козффициенты гидросопротивлений соответственно в кольцевом пространстве скважины при расходе Qj,,, внутри бурильной колонны при расходе , в кольцевом пространстве скважины при.

расходе Q.

:tpVM.

Изобретение относится к горной промьшшенности и может быть использовано при бурении скважин на твердые полезные ископаемые, нефть, газ. Цель изобретения - повышение оперативности определения зоны поглощения. Промывочную жидкость (ШК) насосом закачивают в скважину одновременно через колонну бурильных труб 1 и кольцевое пространство 4. При движении от насоса до зоны 5 поглощения ШК движется по двум ветвям. Ветвь бурильных труб 1 заключает внутренний объем 3 бурильных труб от устья скважины до ее забоя (на протяженности L) и кольцевое пространство от забоя до зоны 5 поглощения (на протяженности L-X). Ветвь кольцевого пространства включает кольцевое пространство скважины от ее устья до зоны 5 поглощения (на протяженности X). В процессе закачивания ПЖ расходомерами 6, 7 контролируются ее расходы соответственно в обеих ветвях Q-f и кол Расстояние X от устья скважи ны до зоны 5 поглощения определяют по формуле Q ( А + Д) : 1- глубина скважины, м; 2. 3 коэффициенты гидросопротивлений соответственно в кольцевом пространстве скважины при расходе Q , внутри бурильной колонны при расходе Qyp, в кольцевом пространстве скважины при расходе Q-fp , с /м . 1 ил. i сл N9 ;о о: 5