Способ контроля за искривлением скважины Советский патент 1989 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для контроля искривления вертикальных и наклонно направленных скважин.

Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля искривления скважин ..

На фиг. показано положение утяжеленного низа бурипьной колонны в искривленной скважине; на фиг.2 - зависимости продольного перемещения ( 1) колонны от нагрузки (Р) на долото.

При разгрузке бурильной колонны на забой скважины бурильная колонна изменяет длину. Согласно закону Гу- ка изменение длины колонны прямо пропорционально изменению нагрузки на породоразрушающий инструмент - долото. При превышении усилия разгрузки критической величины низ бурильной колонны теряет устойчивость и изгибается с образованием полуволны. При дальнейшей разгрузке колонны на забой происходит изгиб вышележащего участка колонны с образованием второй полуволны и т.д.

Для создания нагрузки на долото в нижней части бурильной колонны уста- . навливают утякеленный низ, имеющий значительно больршй наружный диаметр и толщину стенки по сравнению с бурильными трубами, В состав утяжеленного низа могут входить утяжеленные бурильные трубы (УБТ), забойные дни- гатели, центрирующие устройства. Деформации изгиба для утяжеленного низй {шеют значительно меньшую величину.

4

CD

сл

оо о

чем для менее жестких бурильных труб. Так для УБТ диаметром О,203 м первая критическая нагрузка (вес разгруженной на забой части УБТ, которые под действием собственного веса изогнутся равна 78 кн, а для бурильных труб диаметром 0,127 м критическая нагрузка со- ставляет 11 кн, т.е. в семь раз мень-, ше, следовательно, бурильные трубы JQ йудут изгибаться ирнмерно в семь раз чаще, чем УБТ, Кроме того, для бурильных труб -будет больше и величина отно-:. сительного продольного перемещения концов каждой полуволны по сравнению 5 с УБТ из-за меньшего- диаметра бурильных труб.

Указанное справедливо и для УБТ , разных диаметров.

При разгрузке бурильных колонн 20 на заб-ой скважины сначала разгружается утяжеленный 1тз, а затем бурильные трубы.-Как только начинается раз-- грузка УБТ с меньшей жесткостью (меньшего диаметра) илн бурршьных 25 труб, темп перемещения бурильной колонны увеличиваете; за счет появлений или роста деформаций изгиба. Полный вес утяжеленного низа 1 (фиг.1) в скважине 2 может быть разложен на 30 продольную и поперечную составляющие, которые определяются уравнениями

G « G-COS о(; (,

(1)

угла искривления нагрузка увеличивается. Величина нагрузки может изменяться от полного веса утяжеленного низа в жидкости для-вертикальной скважины до нуля при углах искривления, когда сила трения превышает про- дольн то составляющую веса утяжеленного низа.

Способ осуществляется следующим образом.

Устанавливают породоразрушающий инструмент - долото на забой скважи- ны и осуществляют разгрузку бурильной колонны на долото до величины, превыщающей расчетньш вес ее утяжеленного низа в скважине. При этом измеряют продольное перемещение верхней части бурильной колонны и нагрузку на долото. Строят график изменения перемещения бурильной колонны от нагрузки на долото. По резкому изменению угла наклона кривой определяют нагрузку, передаваемую утяжеленным низом или его частью с наибольшей жесткостью. Полученную величину нагрузки сравнивают с ее значениями при меньших глубинах скважины и в случае несовпадения их значений, т.е. при изменении нагрузки, контролируют изменение угла-искривленияскважины. Исправляют угол искривления или спускают в скважину измерительный прибор для более точного определения угла

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить точность и надежность контроля искривления скважин. Измеряют продольное перемещение ΔL бурильной колонны и нагрузку Р на породоразрушающий инструмент. Осуществляют разгрузку бурильной колонны до величины, превышающей расчетную массу ее утяжеленного низа в скважине. По результатам измерения определяют передаваемую утяжеленным низом или его частью с наибольшей жесткостью нагрузку Р₁ на инструмент. По изменению нагрузки Р₁ до Р₂ с глубиной скважины контролируют изменение угла искривления. Способ позволяет сократить количество прямых замеров угла искривления в скважине и снизить затраты на его исправление. 2 ил.

где G.,

f -«I

40

продольная составляющая веса 5 искривления. Измерение перемещений

бурильной колонны можно проводить как при увеличении нагрузки на долото, так и при ее уменьшении после предварительного нагружения долота до нагрузки, заведомо .превышающей расчетный вес утяжеленного низа, Максимальную величину создаваемой нагрузки на долото в процессе измерений определяют из условия надежного дг получения точки перегиба кривой. При наличии эффектов зависаний бурильной колонны ее в процессе измерений периодически проворачивают. Для измерения продольных перемещений бурильной колонны используют показания датчика перемещения бурильной колонны или измерительную линейку. Нагрузку на долото контролируют путем измерения веса на крюке или используют показания устьевых-или забойных датчиков на-- грузки.

Для повьшгения точности контроля угла искривления за счет уменьшения длины контролируемого низа утяжеленутяжеленного низа; вес утяжеленного низа в жидкости;

поперечная составляющая веса утяжеленного низа; угол искривления скважиньи Передаваемая утяжеленным низом нагрузка Р на долото равна разности между продольной составляющей веса н силой трения утяжеленного низа о стенки скважины

,(coso(-f-sino), (2)

где N - реакция забоя.

Сила F трения утяжеленного низа о стенки скважины равна

F f-G f-G .sinc( ,

где f - коэффициент трения утяжеленного низа о стенки скважины.

50

(3)

Как следует из выражения (2 ) с увеличением угла искривления создаваемая утяжеленным низом нагрузка на долото уменьшается, а при уменьшении

55

ный низ компонуют с разной жесткость Контроль угла искривления скважины Осуществляют в этом случае по участку утяжеленного низа с максимальной жесткостью.

Для более .надежного определения точки перегиба кривой и передаваемой утяжеленным низом или его частью нагрузки на долото в компоновку низа устанавливают амортизатор продольных колебаний или другое приспособление j создающее возможность относительного продольного перемещения частей компоновки низа. Наиболее эффективно при- менение амортизаторов с большим рабочим ходом и с небольшой жесткостью упругого элемента.

Величину угла о( искривления определяют из выражения

Р K-G(coso(-f-sinc( ), (4) где Р

передаваемая утяжеленным низом или его частью нагрузка на долото;

К - опытный коэффициент; G - вес утяжеленного низа или

его части в промьшочной жидкости;f - коэффициент трения труб о

стенки скважины.

Коэффициенты f и К определяют путем подстановки значений Рис/, определенных для ранее пробуренных искривленных участков скважины или для ранее пробуренных скважин, в уравнение (4) при известных углах .искрив

5

0

5

0

5

ления, которые были определены более точными методами.

Кривая I (фиг.2) соответствует глубине скважины Hj, а кривая II - глубине скважины Н, причем Н . При глубине Н создаваемая утяжеленным низом или его частью нагрузка на долото равна Pj, а при глубине Н нагрузка равна PJ. Уменьшение величины нагрузки Р происходит за счет увеличения угла .искривления скважины.

Предлагаемый способ кроме повышения-, точности контроля искривления скважин, позволяет сократить количество прямых замеров угла искривления в скважине и снизить затраты его на исправление. ФормулЙ изобретения

Способ контроля за искривлением скважины, включающий измерение продольных перемет,ентл бурильной колонны и нагрузки на породоразрушающий инструмент, отличающийся тем, что, с целью повьш ения точности и надежности контроля, осуществляют разгрузку бурильной колонны до величины, превьш1ающей расчетньш вес ее утяжеленного низа в скважине, а по результатам измерений определяют передаваемую утяжеленным низом или его частью с наибольшей жесткостью нагрузку на породоразрушающий инструмент, по изменению которой с глубиной скважины контролируют изменение угла искривления.

V