Способ определения оптимального времени работы долота режуще-истирающего типа на забое скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B10/00 E21B10/46 

с учетом допустимого времени передержки долота tflon, установленного опытным путем: 15-20 мин при турбинном и 25-40 мин при роторном способе бурения. Если за время Тдоп значение функции А вновь начнет возрастать. тб бурение следует продолжить.

Как показала практика, основным недостатком этого способа является то, что, позволяя с той или иной мерой достоверности определять время сработки рабочих элементов долота, обеспечивающих эффективное внедрение долотд в породу, он не позволяет судить о сработке долота, например, по диаметру, или участкам, прилегающим к промывочным канал.ам. В результате на практике долото, поднятое по указанному критерию оказывается сработанным по диаметру сверх допустимых пределов, что в дальнейшем приводит к осложнению в процессе бурения или необходимости проработки ствола скважин, т. е. к непроизводительным затратам времени и средств.

Кроме того, на практике нередко наблюдается повторное нарастание крите эия А через промежутки времени, значительно превышающие время допустимой передержки долота на забое (1доп). Это существенно осложняет объективную оценку определения момента подъема долота с забоя.

Цель изобретения - повышение точности определения времени использования ресурса долота с учетом достижения допустимого износа не только по рабочей поверхности, но и по диаметру.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем фиксирование общего времени работы долота после каждого долбления, в произволоных. но неизменных геолого-технических условиях до полного износа отрабатывают контрольное долото., фиксируют з,чачения потери диаметра и глубины кольцевой выработки рабочей поверхности долота после каждого долбления в зоне нормального износа и время достижения максимально допустимых значений этих величин, а дл| долота, работающего в новых геолого-технических условиях фиксируют значения потери диаметра и глубины кольцевой выработки после каждого из трех долблений в зоне нормального износа, из условия равенства ресурсов контрольного и исследуемого долот определяют время использования ресурса исследуемого долота по потере диметра и глубине кольцевой выработки по формуле

Т2 m TI ,

где Т2 - время использования искомого ресурса исследуемого долота, ч;

Ti - время использования аналогичного есурса контрольного долота, ч;

1

. b2jtl Ь2 +1

I)

m

а2 bi +

а2

bi +1

р b2 + f

где ai, bi, a2, b2 - коэффициенты, аппроксимирующие зависимости скорости расхода ресурса соответственно контрольного и исследуемого долот в виде Я at, и за время подъема исследуемого долота принимается

меньшее из значений времени использования его ресурса по потере диаметра или по глубине кольцевой выработки.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что в качестве контролируемого параметра используется не только сработка рабочей поверхности долота, но и износ долота по диаметру. Кроме того, предлагаемый способ предусматривает отработку контрольного долота и сопоставление его

ресурса с ресурсом исследуемого долота.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию новизна, Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от известного, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники, и следовательно, обеспечивают ему соответствие критерию существенные отличия.

На фиг. 1 представлены зависимости скорости расхода ресурса контрольного (кривые 1 и 2) и исследуемого долот (кривые 3 и 4) соответственно по потере диаметра и глубине кольцевой выработки; на фиг. 2 зависимость измерения параметра А во времени для исследуемого долота.

Способ осуществляется следующим образом.

В произвольных, но неизменнь1х геолого-технических условиях производят отработку контрольного долота до тех пор, пока потеря диаметра и глубина кольцевой выработки на рабочей поверхности долота не достигнут максимально допустимых значеНИИ соответственно 5 мм и 14 мм, и фиксируют время Ti и Ti , достижения этих значений, т. е. время полного использования (расхода) ресурса долота. После каждого долбления в зоне норма-.ьного износа

фиксируют время долбления и значения потери диаметра и глубины кольцевой выработки на рабочей поверхности долота.

Определяют прирсщения каждого вида износа ()за время каждого долбле:ния (At), их среднеарифметические значения ( Л;/ и At), дисперсию величины прираще I.(A.TJ ния износа висимостям J М а At (определяют среднее время работы долота (Т) и дисперсию времени работы Долота (о )-при допустимой величине износа (М) для потери диаметра равной 5 мм и глубине кольцевой выработки равной 14 мм. Задаваясь произвольными значениями времени работы долота (t), определяют интенсивность отказов. ят---Ш Mt)--(p, 1/t-T 2 (У fW 0.(V) , и по полученным данным строят зависимость скорости расхода ресурса долота в данных (контрольных) условиях бурения. Для износовых повреждений эта зависимость имеет вид параболы. Аппроксимируют эти зависимости в видеAi ai t и статистическими методами (например, методом наименьших квадратов) определяют значения ai и bi. При работе исследуемого долота в новых геолого-технических условиях фиксируют значения потери диаметра и глубины кольцевой выработки только после трех долблений в зоне нормального износа. По полученным данным, по описанной для контрольного долота схеме строят зависимость интенсивности отказов и, аппроксимируя ее в виде Я аа t. определяют значения параметров аа и Ь2 для глубины кольцевой выработки и потери диаметра. Из условия равенства ресурсов контрольного и исследуемого долот определяют время Т2 для потери диаметра и глубины кольцевой выработки исследуемого долота Т2 m if. где 5 10 25 30 ; 35 40 45 50 55 m - . 2 + 1 ч Ь2+1 2 bl-fl/ cn-bL±l b2 -I- 1 в зависимости от геолого-технических условий максимально допустимая сработка по диаметру может наступить раньше, чем по глубине кольцевой выработки, и наоборот, Поэтому за время использования ресурса, т. е. за время подъема долота принимается меньшее из двух значений времени износа Т2 min(T2°; 12), где и 12 - время достижения критического износа по диаметру и по глубине кольцевой выработки. Точность определения времени использования ресурса долота предлагаемым способом оценивалась в промысловых условиях при отработке долот ИСМ 267 в скважинах Санчагальскрго МУБР (Азербайджанская ССР). Правильно (для сопоставления) определялось время рациональной отработки этих же долот по известному способу, , Долото ИСМ-267 MS 16140 отработано в качестве контрольного в скв. № 338 и 340 в породах Сураханской и Сабунчинской свит в интервале 2020-3750 м при средней осевой нагрузке 60-80 кН. В процессе отработки.фиксировались время каждого долбления А t и значения потери диаметра и глубины кольцевой выработки на рабочей поверхности долота. Результаты замеров приведены в таблице. Как видно из данных таблицы максимально допустимая величина диаметра контрольного долота (MD 5 мм) достигнута через 1200 ч его работы (Ti 1200 ч), а максимально допустимая величина по глубине кольцевой выработки - через 900 ч (Ti 9004). По зафиксированным данным построе-. ны зависимости скорости расхода ресурса долота по потере диаметра и глубине кольцевой выработки (соответственно кривые 1 и 2 на фиг. 1). Обработкой данных методом наименьших квадратов установлены аналитические зависимости, описывающие эти параболы АО (t) 4,95 10V (кривая 1) AK(t)1,3 1 (кривая 2). Таким образом, при износе по диаметру контрольного долота ai 4.95 10 bi 1,67, a при износе no глубине кольцевой выработки 81 1,3 bi 2.06. Исследуемое долото ИСМ-267 № 16143 отрабатывалось в скв. NfeNfe 414, 438, 404 и 409 в породах Сураханской и Сабунчинской свит в интервале 1925-3825 м при средней осевой нагрузке 80-100 кн. В процессе четырех долблений фиксировались время каждого долбления At и значения потери диаметра и глубины кольцевой в 1работки на рабочей поверхности долота (таблица). Три последних долбления N 2 - в таблице) попали в зону нормального износа и асе последующие расчеты проводились по замерам именно этих долблений. Результаты расчетов приведены также в таблице. По зафиксированным данным построены зависимости скорости расхода ресурса исследуемого долота по потере диаметра и глубине кольцевой выработки (соответственно кривые 3 и 4 на фиг. 1). Обработкой данных методом наименьших квадратов установлены аналитические зависимости, описывающие эти параболы До(т) 9,9 10 -. (кривая 3) ;«(t) 0.18 10 (кривая 4) Таким образом при износе по диаметру исследуемого долота а2 9.9 -10 и Ь2 1,64, а при износе по глубине кольцевой выработки аа 0,18 10 и Ьа 7.15. Из условия равенства ресурсов контрольного и исследуемого долот определено время использования ресурса исследуемого долота для потери диаметра b2 -H b2 + 1 T2D m TiD { bi +1J /isii. . 9.9 2,67 / 12002.64 8364 и для глубины кольцевой выработки /31 . Ь2-±-1 Ь2+1 . ...т- / ai D2 -t- I Т2К m TIK ( - т--г ) а2 bi + 1 / bi +1 . СГ1к)Ь2(.|) Ч.18 10 3,06/ 9(Ю8,15 12804 Время подъема долота Т2 МИН(Т2О. Т2К) 836 Ч. Фактически у долота ИСМ-267 Ns 16143 (исследуемого) поднятого после 830 ч работы сработка по диаметру составила 4,95 мм. т. е. оказался практически равной максимально допустимой величине износа долота по диаметру равной 5 мм. Это убедительно свидетельствует о точности определения времени использования ресурса долота предлагаемым способом. Одновременно, для сопоставления, проводилось определение времени рациональной отработки исследуемого долота по известному способу, т. е. по периметру А. Зависимость изменения этого параметра ео времени показана на фиг. 2. Как видно на фиг. 2. зависимость параметра А по времени для исследуемого долота № 16143 имеет максимум, соответствующий 700 ч его работы на забое. Следовательно, если на 130 ч раньше, чем оно достигло максимально допустимой сработке по диаметру. Таким образом, предлагаемый способ позволяет с более высокой точностью определять время подъема долота с забоя, что предотвращает возможные осложнения в процессе бурения, необходимость проработки ствола скважины, т. е. сокращает непроизводительные затраты времени и средств в процессе проводки скважин. Формула изобретения Способ определения оптимального времени работы долота режуще-истирающего типа на забое скважины в различных горнотехнических условиях, включающий фиксацию продолжительности каждого долбления, суммарного времени работы долота и интенсивности износа долота во времени, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности определения относительного времени работы долота в произвольных, но неизменных горно-технических условиях, осуществляют бурение контрольным долотом и исследуемым долотом аналогичного типоразмера, фиксируют после каждого долбления потерю диаметра долота и износ его породоразрушающей поверхности по глубине образующейся на ней кольцевой выработки, причем для контрольного долота указанные величины износа фиксируют на протяжении всего времени работы долота до момента достижения максимального допустимых значений фиксируемых параметров, а для исследуемого

долота, работающего в новых горно-технических условиях. - по трем долблениям в зоне нормального износа, по полученным данным для каждого долота определя|рт зависимости их износа по диаметру и глубине кольцевой выработки на породоразрушающей поверхности от времени в виде функций Л (t) at, вычисляют для найденных функций коэффициенты а и b из условия равенства ресурсов контрольного и исследуемого долот определяют время использования ресурса исследуемого долота гго диаметру и глубине кольцевой выработки в

соответствии с выражением Т2 « mTi игде

TI - время достижения максимально допустимого износа контрольного долота по диаметру или глубине кольцевой выработки

т (11.)иу)при аа bi 4-1 / b2 + 1

этом за оптимальное время работы исследуемого долота на забое скважины принимают меньшее из значений времени

0 использования его ресурса по потере диаметра или износу породоразрушающей поверхности.

Изобретение относится к горной прбм,- сти и позволяет повысить точность способа определения относительного времени работы долота в произвольных, но неизменных горно-технических условиях. Для осуществления способа отрабатывают контрольное и исследуемое долота с фиксацией продолжительности каждого долбления, фиксируют потери диаметра (Д) долота и износа его породоразрушающей поверхности по глубине образующейся на ней кольцевой выработки (KB). Контрольное долото отрабатывается до достижения потерей Д и глубиной KB максимально допустимых значений с фиксацией времени достижения этих значений. Для исследуемого долота, работающего в новых горно-технических условиях, параметры износа фиксируются по трем долблениям в зоне нормального износа. По полученным данным для каждого долота определяют зависимость их износа по Д и глубине KB от времени в виде функций l(t) = at''. Вычисляют для найденных функций козффициенты аи b и из условия равенства ресурсов контрольного и исследуемого долот определяют время использования ресурса исследуемого долота по Д и глубине KB в соответствии с выражением Т2= nriTi , где TI - время достижения максимально допустимого износа контрольного долота по Д или глубине KB: гл = [(ai/a? '{(62 + 1): (b2 + + 1) Г/Ь2 + 1. ^=(131 + 1): (b2 + 1). За оптимальное время работы исследуемого долота на забое скважины прин1'мают меньшее из значений времени использования его ресурса по потере Д или глубине КВ. Исключение передержки или недоработки долота на забое скважины сокращает непроизводительные затраты времени и средств в процессе проводки скважины. 2 ил.i;ёГОел ^ьо>&Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а точнее к способам определения продолжительности работы долот на забое.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ оп- • ределения времени подъема долота с забоя, включающий фиксирование проходки ДЬза каждое долбление At, суммарного времени работы долота на забое к рассматриваемому моменту и определение времени подъема долота как соответствующего максимуму функцииА = Имакс = -дг 'Т,?