Способ определения пластового давления Советский патент 1988 года по МПК E21B47/06 

о

О)

со

Изобретение относится к исследованиям скважин, в частности к. способам определения пластового давления при поиске, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений.

Цель изобретения - повышение точности определения величины пластовог давления.

На чертеже изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство включает последовательно соединенные датчик 1 крутящего момента ротора, датчик 2 частоты вращения ротора, множительное устройство 3, устройство 4 сравнения, интегратор 5, датчик 6 эталонного интервала проходки, устройство 7 сигнализации.

Для повышения точности и помехозащищенности определения пластового давления использовано то обстоятельство, что энергоемкость процесса разрушения пласта зависит только от прочностных свойств породы и в пределах рабочих нагрузок на долото, т.е. в области усталостно-объемного разрушения не зависит от режима бурения В этом случае отпадает необходимость в стабилизации параметров бурения. Энергоемкость процессов разрушения породьг Э характеризуется энергией (работой) А, затраченной долотом на разбуривание единичного объема порода V

0

5

5

0

0

Таким образом энергоемкость процесса на основании формул (1), (2)

и (3) представляется в виде ,2 i M-n-dt

tj Дж

- ., ,

3

(4)

F 121 и. dt it

за время интегрирования значение момента и число оборотов ротора могут неконтролируемо изменяться, вызывая изменения механической скорости проходки. Как видно из выражения (4) отклонения величин взаимно компенсируются, в результате чего значение энергоемкости сохраняется неизменным при значительных изменениях параметров бурения. При этом более четко прослеживается связь энергоемкости с пластовым давлением.

-PV1P. Э К I t (5)

где К - константа с размерностью

энергоемкости, определяемая свойством породы для некоторых стандартных условийj Pj - забойное давление. Для двух значений энергоемкости, измеренных на литологически однородном интервале проходки при двух различных забойных делениях Р и Р , при условии постоянства пластового

Изобретение относится к разведке и разработке нефтяных и газовых сква- лин. Цель изобретения - повышение точности определения величины пластового давления. В процессе бурения, происходя1цем при циркуляции промывочной жидкости 4 (2-3 мПа), осу1цест- вляют контроль режимных параметров бурения. Величину забойного давления Рд предварительно находят расчетным путем или прямыми замерами. При этом за бурения с повьшенным давлением на забое замеряют энергию, израсходованную на разрушение разбуренного интервала породы h, и определяют ее объем V. В каждом цикле для различных значений забойного давления измеряют энергоемкость Э и Э процесса разрушения пласта. Величину пластового давления определяют по формуле: / P /lP/ln 3,/3i. Энер-. гоемкость процесса разрушения пласта зависит от прочностных свойств породы и в пределах рабочих нагрузок на долото, это обстоятельство используют для повьппения помехозащищенности при х О) определении Р пл 1 ил.

II

А V

(1)

Энергия А, затраченная на разбуривание заданного интервала проходки, есть интеграл механической мощности

N по времени t

ti -ta .

А J N-dt J M.n-dt, (2)

i ti где tj-t, - временной интервал бурения (предел интегрирования) ;

М . п - крутящий момент и число оборотов ротора.

Объем выбуренной породы при заданном диаметре долота D представляется определенным интегралом скорости и за временной отрезок tj-t

«

V J -U-dt,(3)

№ где ,площадь сечения скважины.

Дипрессия ЙР намного меньше значения начального забойного давления (). Поэтому исключив величину

dP

«1 с достаточной степенью точ2Р

ности выражение.(6) можно представить формулой

е

,

лл

(7)

Прологарифмируем зависимость (7) и после соответствующего преобразования разрешим ее относительно Р,

пл

/

РзЛР

In 3i/32

(3)

Способ осуществляют следующим образом.

В процессе бурения, происходящем при циркуляции промывочной жидкости, на забое скважины циклически создают заданный перепад давления промывочной жидкости JP (2-4 мПа) и осуществляют контроль режимных параметров бурения.

Величину забойного давления Р . предварительно находят расчетным путем или прямыми замерами. При этом за время бурения с повышенным давлением на зэбое измеряют энергию, израсходованную на разрушение разбу- ренного интервала породы h, и определяют ее объем V по формуле

V h

1П)2

Если в качестве интегратора энергии слзгжит ваттметр, то затраченную на разрушение энергию вычисляют как разность показаний счетчика до и после разбуривания интервала h. С учетом (9) энергоемкость процесса разрушения может быть найдена из формулы

AI-AO

TfD2 hvСледующее значение энергоемкости Э 1 определяют при сниженном забойном давлении аналогично после разбуривания интервала hj

Э-,

Ai-Ai , ITD

(10)

Пластовое давление вычисляется на основании соотношения

1

Ft 21

-, (А/-АО ) h г

(A,j-A,).h,

(11)

Полученные из соотношения (11) значения пластового давления для нескольких последовательно пробуренных интервалов h усредняют. Совпадение расчетных величин для двух пар интервалов бурения свидетельствует о справедливости вычислен ий. В .противном случае измерения следует повторить.

Способ определения пластового дав- ления может быть реализован полуавтоматическим измерительным устройством. Перед разбуриванием исследуемого пласта, приподняв инструмент над

ю ig

20

25 30

35

забоем, измеряют мощность холостого вращения колонны N. С помощью задат- чика вводят эту величину в устройство 4 сравнения (процесс установки нуля) (фиг.1). Задав требуемую нагрузку на долото, осуществляют бурение и датчиком 1 крутящего момента ротора и датчиком 2 частоты вращения ротора контролируют на выходе множительного устройства 3 мощность, расходуемую на бурение породы N,, N - Np. Энергозатраты процесса накапливают с помощью интегратора 5 в счетчике энергии (ваттметре). Чтобы обеспечить при всех измерениях эталонный интервал проходки, сигнал с этого датчика 6 подают на устройство 7 сигнализации. Световой или звуковой сигналы устройства подаются оператору каждый раз при разбури- вании заданного интервала проходки (0,1-1 м). Величина уставки определяется из соображений требуемой разрушающей способности способа. Циклически изменяя давление промывочной жидкости в скважине, регистрируют на выходе счетчика энергии приращение показаний при каждом измерении забойного давления. При известных перепаде давления 4Р и приращениях затрачиваемой на раэбуривание пород энергии () Э и (А2-Ао)Э2, определяемых для двух последовательных интервалов проходки h,h2, вычисляют пластовое давление по формуле

5

0

5

0

р -1

пл

Р-ЛР

In

P-dP

in-3,/3,j AI-AT

Формула изобретения

Способ определения пластового давления в процессе бурения скважины, включающий циркуляцию промывочной жидкости с циклическим изменением ее давления на забой и контроль режимных параметров бурения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения вели- чины пластового давления, в каждом цикле для различных значений забойного давления измеряют энергоемкость процесса разрушения пласта, а величину Р,д пластового давления определяют по формуле

пл

РЗ/ЗР

In ЛР - отклонение величины забойно51416679

го давления от заданного - Э уровня, МПа;

забойное давление промывочной жидкости, MllaJ

г

энергоемкости процесса разрушения пласта для двух интервалов бурения с различными забойными давлениями.