Способ прогнозирования устойчивости ствола скважины во времени Советский патент 1987 года по МПК E21B47/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промьшшенности и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения - повышение достоверности прогнозирования.

На фиг. 1 приведена зависимость

параметра (ff°/f°Jl от времени

нахождения ствола скважины в открытом состоянии для различных катего- лрий устойчивости Г (Т.-IV) ; на фиг. 2 - номограмма зависимости перепада (разности) величин горного и статического давлений от петрофизичес ких параметров глины - удельного электрического сопротивления, приведенного к температуре 20 С р „ , ин-

тервального времени пробега упругих волн ut, коэффициента пористости К

„ и объемного веса у для различшггх

h / 20°С / 20°С ч .

значений параметра 1 togCp /р,,;.

Способ осуществляют следующим образом,

В изученной части региона при проводке скважины в интервалах разреза, представленного глинами, аргиллитами, фиксируют частоту и тяжесть различных осложнений ствола скважины, классифицируя их по четырем категориям: i - устойчивое состояние} TI - начальные и периодические осложнения (первые слабые посад- .ки и затяжки инструмента, проработки ствола, переходящие со временем в периодические, осложнения ствола - последующие затяжки, посадки, проработки, осыпание породы со сТенок скважины); III - систематические осложнения (частые многократные затяжки, посадки инструмента, затяжки его с расхаживанием, проработки ствола, интенсивное осьшание стенок скважины, иногда вызывающие прихваты бурового инструмента и геофизических приборов); IV - катастрофические осложнения, переходящие в аварии, вызванные обвалами и обрушениями ствола скважины, недоходы и сильные йрихваты инструмента, смятие колонн.

По этим интервалам регистрируют удельное электрическое сопротивление гл ин и находят его значение при температуре 20°С и давлении 0,1 Ша

XS (р rft )

По ранее установленной зависимости величины удельного электрического сопротивления от предела прочности породы определяют величину удельного электрического сопротивления глин

to

f5

20

для условия равенства-на со/frn.o)

ответс твующей глубине пех епада дР давления между горным Р. и статичее-

в скважине по абсолютной величине пределу прочности породы G (. -Р С ), Затем опредеким Рр давлением

. 4 / м°с,

ЦРГЙ/

), которьй характеризует толщи5 Г -ст -5 ляют логарифм отношения , /Гг..о

ну слоя свободной воды между глинистыми частицами в породе,

L имеет

отрицательное значение, если центральный слой вод|з1 между глинистыми частицами испытывает больший перепад по абсолютной величине внешних 25 сил , (Pf РС-Г) сила элект|3остати- ческого притяжения слоя глинистыми

Пар ам е т р t Lg ( /р

0

частицами, и в этом случае Параметр (p f/p fj

РГ -Pflr

имеет

5

гл I гп.о

положительное значение, если центральный слой воды между частицами глины испытывает меньший перепад РГ- РСТ сила электростатического притяжения слоя глинистыми части- , т.е, в этом случае Р,-Р s

Находят зависимость параметра 1 от времени для различных категорий устойчивости ствола скважины (фйг.1).

Периодически после вскрытия ча- Q сти разреза интересующей скважины регистрируют удельное электрическое сопротивление и температуру пород. При этом р адиус исследования электрического зонда должен составлять 1-2 м,

Используя зависимость., аналогич- ную представленной на фиг, 1, для конкретного региона, определяют па - раметр 2 для различных времен нахождения ствола скважины в открытом состоянии (10, 20, 30, 40 и более сут,) и граничных кривых между T-TI, II-III, III-IV зонами (фиг, ),

5

0

5

Для каждого

раметр (

20°с

ющего р J.. (фиг. 2)

из этих го с.

)

значений па- . , и соответству- определяют величину перепада л Р горного и статичее31

кого давлений, а с учетом фактической величины горного давления находят значение статического давления в скважине. На основании этого для каждого из полученных значений параметра t для граничных кривых, разделяющих зоны осложнений, и за данного времени нахождения ствола в открытом состоянии по величинам соответствующих значений статического давления, определяют плотность бурового раствора У. для поддержания ствола скважины в устойчивом состоянии.

Пример. На одном из местррож-}5 бурового раствора по сравнению с дений скважина в интервале 2530- указанной расчетной и привело к

2630 м вскрыла глинистую толщу при использовании бурового раствора плотностью 1,4 г/см . Удельное электрическое сопротивление пород этой тол- пщ составило 5,2 0мм, а рассчитанный с учетом величины удельного электрического сопротивления начальный.предел прочности пород составил 15,9МПа При средней величине горного давления 59,6 МПа и статическом давлении в скважине 40,0 МПа перепад горного давления над статическим составил 19,6 tffla, что превьшает начальный

20

25

имевшим место осложнениям ствола скважины.

гФ.ормула изобретения

Способ прогнозирования устойчивости ствола скважины во времени, включающий измерение удельного электрического сопротивления и температуры пород в скважине и установление зависимости величины измеренного удельного электрического сопротивления, приведенной к температурредел прочности порода1. В соответ-зд ре 20°С, от предела прочности пород,

35

40

ствии-с фиг. 2 для ,6 МПа величина р, 7,2 0мм. Тогда параметр

lg(5,2/7,2)-0,14. Для отношения ,14 в соответствий с фиг. 1 при времени открытого ствола до 40 сут. порода характеризуется 11-й катего:рией устойчивости, а при времени нахождения ствола в открытом состояний более 40 сут - III категорией. Это подтвердилось результатами проводки скважины и фактическим состоянием ствола, выразившемся в осыпании породы со стенок скважины и выносе на поверхность раствором зна- , читального объема сьтучей породы и необходимостью проведения проработок ствола при забое 2532 м - в интерва.ле 2510-2520 м, при забое 2661 м - в интервале 2600-2611 и 2617-2625 м и при забое 2858 м - в интервале 2576-2660 м.

Рдсчет оптимальной плотности бурового раствора проведен для условия возможных начальных осложнений: II категория устойчивости, ,1 и любого периода времени нахождения

ствола в открытом состоянии.

50

55

отличающийся тем, что, с целью повьшения достоверности прогнозирования, в скважинах изученной части региона по частоте и степени осложнений определяют категории ус- тойчивости ствола скважины, определяют величину горного и статического давлений в скважине, по ранее установленной зависимости величины измеренного удельного электрического сопротивления, приведенного к тем пературе 20 С, от предела прочности пород определяют величину удельного электрического сопротивления пород в скважине для предела прочности, равного разности горного и статического давлений, определяют зависимость логарифма отношения величин удельных электрических сопро тивлений, приведенных к температуре 20 С для указанных пределов прочности породу от времени нахождения ствола скважины в открытом состоянии для разных категорий устойчивости ствола, по которой судят об устойчивости ствола скважины во .времени в неизученной части ре- гиона.

В соответствии с фиг. 2 для ,1. и 5,2 0мм допустимая величина

I ГЛ

перепада давления составляет 13 {Ша. Тогда оптимальная плотность бурового раствора составит

Ур,опг. «

т.е. вьше, чем-практически использовавшаяся плотность при проводке скважины в этом районе.

Применение заниженной плотности

20

25

имевшим место осложнениям ствола скважины.

гФ.ормула изобретения

Способ прогнозирования устойчивости ствола скважины во времени, включающий измерение удельного электрического сопротивления и температуры пород в скважине и установление зависимости величины измеренного удельного электрического сопротивления, приведенной к температуре 20°С, от предела прочности пород,

отличающийся тем, что, с целью повьшения достоверности прогнозирования, в скважинах изученной части региона по частоте и степени осложнений определяют категории ус- тойчивости ствола скважины, определяют величину горного и статического давлений в скважине, по ранее установленной зависимости величины измеренного удельного электрического сопротивления, приведенного к температуре 20 С, от предела прочности пород определяют величину удельного электрического сопротивления пород в скважине для предела прочности, равного разности горного и статического давлений, определяют зависимость логарифма отношения величин удельных электрических сопро тивлений, приведенных к температуре 20 С для указанных пределов прочности породу от времени нахождения ствола скважины в открытом состоянии для разных категорий устойчивости ствола, по которой судят об устойчивости ствола скважины во .времени в неизученной части ре- гиона.

л л

-i

..

t, cym.

86 70 82 86 90 itSt

т

IV

д

дАд

Фие.1

d t:

60

AO It ci.

JO

20

10 0

W 10 30

1 (7

M C4.

75

Составитель В.Стрельченко Редактор А.Ворович Техред Л.Сердюкова

Заказ 870/32 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

At.MKC/H

л.-Л ,

jTrt-w-fw/

fuz.Z

Корректор А.Обручар

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин (С). Цель - повьшение достоверности прогнозирования устойчивости ствола С. В изученной части региона при проводке С по частоте и степени осложнений определяют категории устойчивости ствола С . По ним регистрируют удельное электрическое сопротивление (УЭС) шин и находят его значение при тем-ре 20 С и дав tc(f лении 0,1 МПа (р,. ). По ранее устаI Л новленной зависимости величины УЭС от предела прочности породы опреде cfc ляют УЭС глин () для условия равенства на соответствующей глубине перепада ьР давления между горным РГ и статическим Р давлением в С, Затем определяют логарифм отTtf c зд с ношения , который харак.теризует толщину слоя свободной воды между глинистыми частицами в породе. Находят зависимость параметра i от времени для различных категорий устойчивости ствола С. Периодически после вскрытия части разреза интересующей С регистрируют УЭС и тем-ру пород. Определяют I для разного времени и нахождения ствола С в открытом состоянии. По ней судят об устойчивости ствола С во вре- мени в неизученной части региона.- Определяют плотность бурового раствора для поддержания С в устойчивом состоянии. 2 ил. i (Л N0 :о эо х :д х