Способ определения гидродинамического давления в скважине Советский патент 1987 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин

Цель изобретения - повьшение точности определения гидродинамическог давления.

На фиг. 1 схематично показано положение колонны труб в скважине до на- чала движения очередной трубы или бурильной свечи; на фиг. 2 - то же, в момент начала движения промывочной жидкости из скважины; на фиг. 3 - эпюра гидродинамических давлений п скважине в момент страгивания промывочной жидкости; на фиг. 4 - данные контрольного замера на скважине.

Сущность способа заключается в следующем.

Запишем закон Гука для системы скважина - промывочная жидкость

- v .

где йР - изменение давления в скважине;

дУ - упругое изменение объема системы скважина - промывочная жидкость при изменении давления на величину ЛР;

и - коэффициент упругого изменения объема системы скважина - промывочная жидкост V - объем жидкости в скважине. Упругое изменение объема системы Скважина - промывочная жидкость (лУ) за время запаздывания начала выхода жидкости из скважины t равно объему спущенных за это время труб (V™), т.е.

,. .,p.,. v.t,,

где - площадь поперечного сечени

спускаемых труб; - - длина спущенных труб за

время запаздывания; V - скорость спуска труб. С другой стороны, изменение упругого объема жидкости в скважине равно

,+iV,,,

где дУ, - упругое изменение объема в кольцевом пространстве скважины;

uVj - упругое изменение объема в части скважины ниже башмака (низа) спускаемой колонны.

Согласно закону Гука и эпюры распределения гидродинамических давлений в скважине (фиг. 3) получаем

V,p.v,|г ; .v,-p,

где Vj - объем кольцевого пространства скважины;

V - объем части скважины ниже башмака колонны.

Подставляя последние три выражения в равенство , получим следующее уравнение для определения величины гидродинамического давле- ния (Ра):

тр . - - -IP J.YJ..2.4n 5 p(0,5V,+v;) p(0,5V.-HV, )

Проведенные на скважинах экспери- ментальные исследования показали, что время движения жидкости из скважины после окончания спуска трубы (свечи) и время запаздывания начала ее движения совпадают или близки по величине.

Измерение времени движения жидкости из скважины после окончания спуска трубы (свечи) можно осуществлять с помощью установленньк в желобной системе расходомера или поплавка, что значительно упрощает измерения по сравнению с известным способом для случаев, когда уровень жидкости находится ниже устья скважины и расширяет возможности приме

нения предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

При спуске колонны труб измеряют время движения промывочной жидкости из кольцевого пространства скважины 2 после окончания спуска трубы (свечи) с помощью секундомера или используют для этой цели, например,

установленные в желобной системе уровнемер или расходомер. Затем определяют время запаздывания начала вижения жидкости из кольцевого пространства ( используя для этого

ранее выполненные контрольные замеры времени движения жидкости после спуска трубы (t д) и времени (). Определяют длину сп т енной трубы (свечи) за время t, с начала

спуска., ,используя для этого данные тахограммы спуска или показания датчика проходки, или путем умножения средней скорости спуска на t. При выполнении контрольных замеров ta

и скважину перед спуском очередной трубы (свечи) заполняют жидкостью до устья с целью получения истинного значения величины t

.

На фиг, 4 приведены данные контрольного замера на скважине времени спуска бурильной свечи 3, времени запаздывания начала движения промывочной жидкости из скважины 4 и времени движения жидкости из скважины после окончания спуска свечи 5 в зависимости от длины бурильной колонны (h). По данным контрольного замера следует, что t.t,.,... Забой сква 5 ЛЛ 1

жины при проведении контрольного замера равен 2822 м, параметры раствора следующие: плотность 1,1 6 кг/дм условная вязкость 20-22 Ci статическое напряжение сдвига нулевое.

Пример, Глубина скважины Н 3500 м, средний диаметр скважины ,216 м, длина спущенной колонны м, диаметр спускаемых труб ,127 м, коэффициент упругого изменения объема системы скважина - промывочная жидкость | 4,5 «10 1/МПа замеренное время движения жидкости из скважины после окончания спуска трубы равно с. Длина cnyiueHHbix труб за время 9 с составляет п)9 м

Определяют площадь поперечного сечения труб ()

р .ш оо127м

- IP 4 , 4 Площадь поперечного сечения скважи« (FCKS)

„ ir-D 3,14-0,216 „,„,, Г 4 .0366 м

Объем кольцевого пространства скважины (V( )

V,(Ff,g-F).h(0,0366-0,0127) X3000 71,7 м ,

Объем скважины ниже долота (Vj)

Vz (H-h) 0,0366 (3500-3000) 18,3 мз,

Время запаздьшания начала движения жидкости из скважины равно времени движения жидкости из скважины после окончания спуска свечи, т,е,

По данным тахограммы спуска свечи или по показаниям датчика проходки определяют длину спущенных труб за 9с, f, м. Объем спущенных труб

303707 4

определяют за время запаздывания

(Ч,).

,-2, 0,01 ,114 и .

Определяют максимальную величину гидродинамического давления (Р„) в скважине

Р Ъ.

5 р(0,5 V,+7)

QJ.J

4,5-10-(0,5.71 ,5+18,3)

4,7 Ша,

Влияние перетока жидкости в бурильные трубы через промывочные отверстия в долоте на величину Рл, определяют, например, следующим образом. По известным зависимостям определяют объем жидкости (V), поступившей в бурильные трубы за время t, и в уравнение для Pj вместо подставляют разность () Коэффициент |3 определяют путем опрессовки скважины .

25

Формула изобретен и Я

Способ определения гидродинамического давления в скважине, включа-. ющий измерение геометрических размеров скважины и труб, определение коэффициента упругого изменения объема системы скважина - промывочная жидкость, измерение скорости спуска труб, определение времени запаздыва- ния начала движения ж идкости из

кольцевого пространства колонны труб при спуске трубы и вычисление гидродинамического давления по-формуле

р ZIP -YlEifi j (oTsv, +v) .

где E,. - площадь поперечного сечения спускаемых труб, м;

Зап

скорость спуска труб, м/с; время запаздывания начала выхода жидкости из скважины с ;

Ь - коэффициент упругого изменения объема системы скважина - промывочная жидкость 1/МПа,Vf - объем кольцевого пространства скважины, м ;

V, - объем части скважины ниже

3

башмака колонны, м ,

отлич ающийся тем, что с целью повьшения точности определения гидродинамического давления.

чанием спуска трубы и окончанием движения жидкости из скважины,

дывания начала движения жидкости из скважины.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения нефтяных и газовых скважин (С). С целью повышения точности определения гидродинамического давления измеряют глубину и диаметр С. Определяют (шощадь (FT- ), длину и средний диаметр спускаемой колонны труб (КТ). Определяют коэффициент- (р) упругого изменения объема системы С - промывочная жидкость. Измеряют скорость V спуска КТ. При спуске КТ измеряют время движения промывочной жидкости из кольцевого пространства С после окончания спуска КТ с помощью секундомера или с помощью установленного в желобной системе уровнемера. Измеряют интервал времени между окончанием спуска КТ и окончанием движения жидкости из С. По нему определяют время запаздывания (tj) начала движения жидкости из кольцевого пространства КТ при спуске трубы. Затем вычисляют гидродинамическое давление Ра. по формуле /|i(0,5V,), где V, - объем кольцевого пространства С, м ; 2 объем части С ниже батмака КТ, м . 4 ил. § (Л со о со

lrf.

сригА

фиг.г

фие.З

t. ceff.

ад

. д

АЛ д

Лд Л ДД ДДДДД ДДЛ

Li

® ®лл ®

® в ® ®

1ВОО2000 22002 00

Фиг4Редактор Ю.Середа

Составитель Н.Кривко Техред М.Моргентал

Заказ 1284/33 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

. д

ддд

2ВОО гвоо

./,л/

Корректор А.Обручар