Способ определения гидравлических потерь в затрубном пространстве при промывке скважины Советский патент 1990 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к бурению, в частности к способам определения гидравлических потерь напора (сопротивлений) при промывке скважин, и может быть использовано для оптимизации процесса бурения.

Цель изобретения - повышение точности определения.

Изменение веса колонны труб за счет промывки скважины обусловлено действием разнонаправленных гидравлических сопротивлений в трубах и затрубном пространствах, т.е. имеем:

AG k(PT-P3n),(1)

где Рт - гидравлические потери напора в трубах при промывке скважины;

k - коэффициент пропорциональности.

При промывке скважины на двух режимах работы буровых насосов в соответствии с выражением (1) можно получить следующую систему уравнений:

(PTi-РзпО

(PT2-P3n2),(2)

где Рт1 и Рт2 - гидравлические потери в трубах соответственно на первом и втором режиме работы насосов;

Рэп1 и Рзп2 - гидравлические,потери в затрубном пространстве соответственно на первом и втором режимах работы насосов.

Давление нагнетания бурового раствора, измеряемое на устье скважины, отражает сумму гидравлических потерь напора в трубах и затрубном пространстве. Для двух режимов работы насосов имеем:

Os

о о о сх о

Рзп1

Рн1 Рт1 + Рэп1

Рн2 Рт2 + Рзп2 .(3)

Гидравлические потери напора в за- трубном пространстве пропорциональны квадрату расхода бурового раствора. Поэтому для двух режимов работы насосов можно получить:

Рзп1 mQr

Рзп2 mQ2 ,(4)

где m - коэффициент гидравлических сопротивлений.

Тогда систему уравнений (2) можно представить следующим образом:

AGi k(PHi -2mQ) (PH2-2mQi). (5) Решая систему уравнений (5) относительно параметра т, получаем

А02Рн1 - AGlPH2.(g

2(AG2Q -AGiQ) С учетом выражения (4) искомые гидравлические потери, например, на первом режиме промывки будут равны

(А02Рн1 -AGiPH2)Q . (-7)

2(AG2Q -AGiOi) Изменение режима промывки скважины проводят путем подключения или, наоборот, отключения второго (запасного) бурового насоса. Время промывки и изме- рения на каждом режиме работы насосов устанавливают не более 2-3 мин. Это время определяется влиянием переходных про- цессов - временем распространения упру- гих колебаний по скважине. Необходимые параметры (G, Q и Рн) измеряются стандар- средствами.

Способ осуществляют следующим образом.

В процессе промывки скважины на первом режиме работы буровых насосов изме- : ряют вес колонны бурильных труб (Gi), производительность насосов (Qi) и давление нагнетания бурового раствора (PHI).

Затем изменяют режим промывки, например, путем отключения одного из действующих насосов и также измеряют вес колонны (G2), производительность (Q2) и давление нагнетания (Рн2) на втором режиме работы буровых насосов. После этого полн-остью прекращают циркуляцию, измеряют вес колонны труб без промывки (Go) и определяют приращения веса колонны, соответствующие двум режимам работы буровых насосов (AG , AG2 Go G2). Величину гидравлических потерь в затрубном пространстве рассчитывают по формуле

зп

(А02Рн1 -AGiPH2) Q .

2(AG2Q -AGiQi) Пример. При измерении в скважине Мг 10 на разных режимах работы буровых насосов получены следующие данные:

Gi 1665KH,Qi 32 л/с, Рн1 11 МПа- первый режим;

G2 1650 кН, Q2 22 л/с, Рн2 6,5 МПа - второй режим;

Go 1620кН -без промывки, соответственно GI 45 кН и G2 30 кИ.

Величина гидравлических потерь в затрубном пространстве равна р (30 X 11 -45 X 6,5) X 32 2 (30 X .x 22) 2,15МПа .

Полученная предлагаемым способом величина гидравлических потерь (2,15 МПа) хорошо согласуется с показаниями глубинного манометра (2,5 МПа), в то время, как известный способ дает явно заниженный результат (1,4 МПа).

Способ позволяет проще и оперативнее контролировать процесс бурения глубоких и сверхглубоких скважин на основе использования устьевой информации, что способствует проводке скважины в оптимальных условиях(на равновесии, при хорошей очи- стке забоя, сохранении устойчивости стенок ствола, при рациональной работе оборудования и др.).

35

Формула изобретения

Способ определения гидравлических потерь в затрубном пространстве при промывке скважины, включающий определение изменения веса колонны бурильных

0 труб и производительности буровых насосов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, промывку скважины буровым раствором проводят на двух режимах работы буровых насосов,

на которых измеряют давление нагнетания бурового раствора на устье скважины и дополнительно определяют изменение веса колонны бурильных труб и производительность буровых насосов на втором режиме

50 промывки, а гидравлические потери Рзп в затрубном пространстве находят из формулы

1AG2PH1 -AGiPH2) Q

(AG2Q AGiQ§)

где AGi и AG2 - изменение веса колонны бурильных труб за счет промывки соответственно на первом и втором режимах промывки, кН;

51609989б

PHI и Рн2-давление нагнетания бурово-Qi и Q2 - производительность буровых

го раствора на устье скважины соответст-насосов, соответствующая первому и второвенно на первом и втором режимахму режимам промывки, л/с. промывки, МПа;

Изобретение относится к оптимизации процесса бурения в нефтегазодобывающей промышленности. Цель - повышение точности определения гидравлических потерь в затрубном пространстве при промывке скважин. Для этого промывку скважины буровым раствором проводят на двух режимах работы буровых насосов. В каждом режиме измеряют давление нагнетания P_н1 и P_н2 бурового раствора на устье скважины, вес колонны бурильных труб G₁ I G₂ и производительность насосов Q₁ и Q₂. Затем прекращают циркуляцию, измеряют вес колонны труб без промывки G₀ и определяют приращения веса колонны, соответствующие двум режимам работы буровых насосов ΔG=G₀-G₁ и ΔG₂=G₀-G₂. Гидравлические потери в затрубном пространстве P_з.п определяют по формуле P_з.п=[(ΔGР_н1-ΔG₁P_н2)^.Q₁]:2[98ДG₁-ΔG₁Q₂]. На основе использования устьевой информации способ позволяет проще и оперативнее контролировать процесс бурения глубоких и сверхглубоких скважин.