Способ регулирования режимом бурения Советский патент 1981 года по МПК E21B44/08 

(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОМ. БУРЕНИЯ

I

Изобретение относится к бурению скважин, а точнее - к способам регулирования режимом бурения.

Известны способы регулирования режимом бурения, заключающиеся в измерении параметров режима бурения: стати- 5 ческой нагрузки, скорости вращения долота, расхода промывочной жидкости и установлении тех значений параметров, которые обеспечивают максимальную механическую скорость проход- 10 ки l.

Однако указанные способы не учитывают влияния колебаний долота на показатели его работы. Известно, что долото, работая на забое, генерирует 5 упругие продольные колебания, энергия которых обуславливает динамическую нагрузку на долото. При этом энергия колебаний частично уходит в бурильную колонну и расходуется в ней в ви- Ю де потерь, а частично передается горной породе. Энергия, переданная горной породе, определяет работу, затраченную на динамическое разрушение забоя, которое более эффективно , чем разрушение под действием статической нагрузки. Количество энергии колебаний, генерируе в гх долотом, зависит от геологических, технических и технологических факторов. При бурении в.:однородной породе с неизменной совокупностью технических средств (долото, вид привода долота, бурильная колонна и т.д.) количество энергии зависит только от параметров режима бурения. На этом основаны способы регулирования режимом бурения, заключающиеся в измерении энергетических характеристик колебаний долота и установлении режимных параметров, соответствукицих определенным значениям этих характеристик.

Наиболее близок к предлагаемому способ, согласно которому в ходе од-7 ного долбления при различных режимах бурения определяется .энергия упру- гих колебаний долота, непроизводительно расходуемая в бурильной колонне, и устанавливается режим бурения (совокупность режимных параметров), соответствующий минимуму указанной энергии. При осуществлении указанного способа бурение ведется при минимальных абсолютных потерях колебательной энергии 2.

Однако количество колебательной энергии долота, передаваемое породе, которое определяет работу, затраченную на динамическое разрушения забоя, не учитывается. В результате бурение может осуществляться в режиме, который характеризуется относительно небольшим количеством колебательной энергии долота, передаваемьш породе, которое недостаточно для эффективного разрушения- забоя.

Цель изобретения - устранение указанного недостатка и повышение эффективности бзфения.

Цель достигается тем, что в ходе долбления при различных режимах бурения одновременно с определением энергии упругих колебаний долота, непроизводительно расходуемой в бурильной колонне, определяют энергию упругих жолёбаний, распространяющихся от долота в толще горных пород, определяют отношение энергии, распространяющейся в породе, к энергии, непроизводительно расходуемой в бурильной колонне, или разность указанных энергий и устанавливают параметры режима бурения: скорость вращения долота, статическую нагрузку, расход промывочной жидкости, соответствующие максимуму

820 810 780 740 690 610

30 При бурении на каждом из подинтер- йзалов упругие колебания, генерируемые олотом 3 на забое 4, распространяются по двум каналам: по бурильной

Отношения этих энергий или их разности.

На чертеже приведена одна из возможных схем осуществления предлагаемого способа.

На вертлюге 1, соединенном с бурильной колонной 2, которая нижним концом с долотом 3 опирается о забой 4, установлены сейсмоприемники динамического типа 5, например СВ-10 Аналогичные приемники 6 установлены на поверхности земли, на некотором . расстоянии от буровой 7. Приемники 5 и 6 экранированным приводом 8 связаны с сейсмостанцией 9, например типа Поиск, оборудованной стандартной аппаратурой, в том числе магнитным носителем 10 и квадратором 1.

В процессе осуществления способа интервал выбора, в котором производится выбор режима бурения, разбивается на подинтервалы по числу исследуемых режимов. Например, для турбинного бурения на площадях.Татарии характерна разбивка интервала (5-6 м) на 5-6 подинтервалов с различной величиной статической нагрузки в каждом подинтервале (расход промывочной жидкости поддерживается постоянным, скорость .вращения долота определяется величиной статической нагрузки). Нагрузка изменяется через 1 м бурения с шагом в 2 т в диапазоне 18-20 т.

В табл. 1 представлены примеры типичных сочетаний режимных параметров для условий бурения в В. Фалинском горизонте Северо-Альметьевской площади.

Т а б л и ц а 1

30 30

30 30 колонне 2, а также по горной породе, и воспринимаются соответственно сейсмоприемниками 5 и 6. Колебания, принятые сейсмоприемниками 5 и 6, регистрируются с помощью сейсмостанции 9 на магнитный носитель 10 синхронно в один и тот же момент времени. Для калодого подинтервала с помощью квадратора 11 определяются энергии, зарегистрированные сейсмостанцией 9 по обоим каналам, и определяется отношении энергии колебаний, приняinniEin

Номер подинтервала

Общая энергия колебаний долота

Энергия, пере- ; данная породе

Энергия, переданная бурильной колонне

Отношение энергии , переданной породе, к энергии, переданной бурильной колонне

Разность энергий, переданных породе в бурильной колонне 3

Максимум отношения, энергии, передаваемой породе к энергии, ушедшей в бурильную колонну, получен при бурении четвертого подинтервала. Аналогичный результат получается и при сопоставлении подинтервалов по разности указанных энергий.

Дальнейшее бурение осуществляется при сочетании режимных параметров, соответствующих четвертому подинтервалу (табл. 1). Бурение на выбранном режиме ведется на всем протяжении интервала, характеризукяцегося постоянством геологических и технических условий.

Так как выбор режима осуществляется с учетом максимального превьвоения величины колебательной энергии, передаваемой породе, по отношению к потерям колебательной энергии (а не по абсолютному значе.нию потерь, как в известном способе), то преимуществом

638426

тых сейсмоприемниками 6, к энергии колебаний, принятых сейсмоприем псами 5,

В табл. 2 в качестве примера приведены количественные значения энергии колебаний долота в условных единицах, соответствующие различных режимам бурения.

.Таблица2

13

13

12

10

1,75 0,7 1,6 3,3 1,0 0,5

-1

-2

предлагаемого способа является стабильная передача большей части колебательной энергии породе для ее разрушения, что обеспечивает повышение эффективности бурения. Указанное преимущество изобретения особенно важно при бурении на больших глубинах, где эффект от его применения по техни- . чёским показателям составит до 30%.

Формула изобретения

50

Способ регулирования режимом бурения, заключакицийся в измерении энергии упругих колебаний, распространяющихся по бурильной колонне и опре55делении оптимальных энергий упругих колебаний долота, отличающийс я тем, что, с целью повышения точ-ности регулирования за счет предотвр 7

щения непроизводительных затрат мощности забойного двигателя, дополнительно измеряют энергию упругих колебаний, распространяющихся от долота в.толще горных пород, а оптимальную энергию упругих колебаний долота определяют по экстремальному соотно шению энергий упругих колебаний, рас пространянщихся от долота в толще горных пород, и энергии упругих коле

638428

баний, распростр.аняющихся по буриль ной колонне.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе J 1. Федоров B.C. Проектирование режимов бурения. М., Гостоптехиздат, 1958.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2448493, кл. Е 21 В 44/00, 1979 (прототип).