Способ определения начала проявления и выброса при бурении скважин и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК E21B45/00 

удельного веса выходящего раствора является опасным. Если при этом забой ное давление остается больше пластово го, то нет оснований для прекращения процесса бурения. Следовательно, использование таких признаков, как изменение механической скорости и удельного веса выходящего раствора, не позволяет однозначно и своевременно распознать проявление и выброс. Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий распознавание одного параметра - разности расходов жидкости на входе и выходе из скважины ГЗЗ Но зтот способ не всегда позволяет однозначно оценить сложившуюся ситуацию, так как разность расходов может быть получена и вследствие других осложнений: образования сальника обвала, набухания стенок скважины и др Цель изобретения - повьшзёние точности определения начала проявления и выброса при бурении скважин. Это достигается тем, что используется совокупность двух наиболее информативных признаков - объема (уровня ) промывочной жидкости в приемных емкостях и давления на стояке, и выполняется следующий порядок действий перед началом долбления рассчитывают значение допустимого прироста объема жидкости в приемных емкостях по формуле допустиг4 1й прирост объема жидкости в приемных емкостях, исключая прирост за счет ввода различных добавок в циркулирующий рас вор, получаемый путем поступления пластового флюи да в скважину (определяет ся на начало каждого долб , 3 ления, м ; - площадь поперечного сечения кольцевого пространства скважности, м ; jTo - глубина скважины, м; - пластовое давление по гео лого-техническому наряду для глубины скважины на начало очередного долблени кгс/см-; в начале бурения после выхода на 1проектный режим промывки замеряют и фиксируют исходные значения объема (уровня) пром1 шочной жидкости в приемных емкостях и давления на стояке в процессе бурения замеряют текущие значения объема жидкости в приемных емкостях V и давления на стояке Р и сравнивают их с исходными значениями; при превышении текущего объема жидкости над исходным (V Vg) вычисляют разность между текущим V и исходным УО значениями объема жидкости. Эту разность (V - Vp) сравнивают с величиной допустимого прироста объема жидкости V, вычисленного перед началом долбления. При этом обращают внимание на характер изменения давления на стояке. Если разность объемов равна или больше допустимого прироста (V - Vjjij 7 V) , а текущее давление на стояке не превьш1зет исходное (РС.РСК фиксируют выброс. Если эта р.зность объемов меньше допустимого прироста (V - Vg V) , а давление на стояке также не превьш1ает исходное ( то фиксируют проявление; при превьш1еиии текущего объема жидкости и давления на стояке над их исходными значениями (V VQ и Р ) фиксируют выброс. Известно устройство для определения выброса при бурении скважин, которое определяет начало выброса по снижению удельного веса выходящей промывочной жидкости по сравнению с удельным весом жидкости на входе в скважину. Удельный вес жидкости замеряется при помощи специальных датчиков, установленных на входе и выходе из скважины. Система оборудована сигнально-звуковым предупредительным устройством, которое включается, когда удельный вес жидкости больше или меньше допускаемых величин. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, которое устанавливает начало выброса по разности расходов промывочной жидкости на выходе и входе в скважииу t Основу системы составляют два расходомера, подключенные к блоку сигнализации, включающемуся при определенной разности расходов, указывающих на возможиость выброса. Однако известные устройства не различают неопасные проявления и опасный вброс. Устройство для реализации предложенного способа в отличии от известнего,содержащего датчик объема промывочной жидкости, снабжено реле времени, двумя запоминакяцими элементами, тремя схемами сравнения, вычитающим элементом, датчиком давления промывочной жидкости, блоком уставки, тремя схемами И, схемой ИЛИ и двумя индикаторами, при этом выход датчика объема промывочной жидкости через первый ключ подключен к реле времени и к входу второго запоминающего элемента, выход которого подключен к входу . второй схемы сравнения и к одному из входов вычитающего элемента, другой вход которого подключен к выходу датчика объема промывочной жидкости и через вторую схему сравнения подключен к входам первой и третьей схем И, а выход второй схемы сравнения подключен через второй ключ, последовательно соединенные первый запоминающий элемент и первую схему сравнения к входам второй и третьей схем И, выход которой подключен к входу второго индикатора, причем выход датчика давления подключен ко второму ключу и через последовательно соединенные пер вую схему сравнения, первую схему И и схему ИЛИ к входу первого индикатора, при этрм выход вычитающего элемен та подключен через последовательно со единенные третью схему сравнения и вторую схему И к входу схемы ИЛИ, а выход блока уставки подключен через третью схему сравнения к входу третье схемы И. На чертеже представлена блок-схема этого устройства. Устройство содержит датчик 1 давления, датчик 2 объема, реле 3 времени, схему 4 уставки, ключи 5 и 6, запоминающие элементы 7 и 8, вычитающий элемент 9, схемы 10-12 сравнения. схемы И 13-15, схему ИЛИ 16, индикато ры 17 и 18. Сигнал пуска после включения бурового насоса поступает на реле 3 време ни, которое осуществляет задержку, не обходимую для стабилизации уровня про мывочной жидкости и приемных емкостях после чего отпираются ключи 5 и 6. Ис ходное значение объема промывочной жидкости в приемных емкостях, измерен ное датчиком 2 объема, поступает в за пог 1нающий элемент 7, где принимается равным V , после чего ключи 5 и 6 закрываются. Схема 11 сравнивает текущее значение объема жидкости с запомненным значением VQ и при V VQ вы836 рабатывает сигнал логического О на выходе, подключенном к входам схем И 13 и 15. В случае, когда ,j, схема вырабатывает сигнал логической 1 Текущее давление на стояке Р, измеренное датчиком 1 давления, через ключ 6 поступает в запоминающий элемент 8, При поступлении сигнала от реле времени закрывается ключ 6, и значение Р , запомненное элементом 8, принимается равным . Схема 10 сравнивает текущее значение давления Р.. с запомненным значением РСЦИ при PC - Сн вырабатывает сигнал логической 1 на выходе, подклю ченном к схеме И 13, и сигнал логического О на выходе, подключенном к схемам И 14 и 15. При Р| i PC ц сигналы из схемы 10 поступают наоборот - логическая 1 к схеме И 14 и 15, а логический О к схеме И 13. Элемент 9 вычитает из текущего значения объема жидкости V запоминающее значение VQ и вырабатывает сигнал, пропорциональный разности V - VQ. Далее схема 12 сравнивает значение допустимого прироста объема жидкости V, получаемого из схем 4 уставки, с разностью V - VQ и при V VQ V вырабатывает сигнал логической 1 на выходе, подключенном к схеме И 14, и логического О на выходе, подключенном к схеме И 15. При V - VQ V сигналы по ступают наоборот - логическая 1 k схеме И 15, а логический О к схеме :И 14. Сигналы с выходов схем сравнения ;10-12 поступают на входы схем И 1315, которые вырабатывают сигналы логической 1 при V Л/о и PC РСН (схема 13), V - УО V и Pt i PtH (схема 14), V - Vj,, V - V и (схема 15). В остальных случаях схемы И 10-12 вьфабатывают сигнал логического О. Сигналы с выходов схем И 11 и 12 поступают на схему ИЛИ 16, которая вырабатывает сигнал логической 1 при V VQ и PC РСН или VP 5- V и PC. РСН Этот сигнал включает индикатор 17, что соответствует ситуации выброс. В остальных случаях схема 16 вырабатывает сигнал логического нуля. Сигнал логической Г от схе1 1 И 15 включает индикатор 18, что соответствует ситуации проявление. Использование новой совокупности признаков и последовательности измерения параметров с разработкой соответствующего устройства позволяет своевременно распознавать выброс на ранней стадии его развития. Это способствует предотвращению развития выброса в открытый фонтан, а также ликвидации выброса в минимальные сроки и с минимальными затратами. Возможность различать неопасное проявлениеи опасный вброс позволяет в случае проявления продолжать процесс бурения. Все это снижает стоимость буровых работ и повышает их безопасность Формула изобрете.ния 1. Способ определения начала проявления и выброса при бурении скважин включающий измерение и запись во времени объема промывочной жидкости в приемных емкостях, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определе шя, перед началом долбления рассчитывают допустимое значение прироста объема жидкости в приемных емкостях, в начале процесса бурения после выхода на проектный режим промывки определяют одновременно исходные значения объема промывочной жидкости в приемных емкостях и давле ния на стояке, в процессе бурения одновременно измеряют текущие значения объема и давления жидкости, сравнива ют их с исходными значейнями, а факти ческий прирост объема жидкости в при емных емкостях -. с его допустимым зн чением и по изменению объема и давления судят о наличии проявления и выб роса в соответствии со следующими неравенствами: проявление - V Vo и V-VoCV при PC РСНвыброс- V и при Р Р С Ън или при где V - текущий объем промывочной жидкости в приемных емкостях j м ; VQ - объем промывочной жидкости в приемных емкостях на начало бурения после установления проектного режима про мывки, м ; V допустимый прирост объема жидкости в приемных емкоспоступления .пла тях за счет стового флюида в скважину,м - текущее давление на стояке, кгс/см ; давление на стояке на начало бурения после установления проектного режима промывки, кгс/см, 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее датчик v объема промывочной жидкости в приемных емкостях, отличающееся тем, что оно снабжено репе времени, двумя запоминающими элементами, тремя схемами сравнения, вычитающим элементом, датчиком давления промывочной жидкости, блоком уставки, тремя схемами И, схемой РШИ и двумя индикаторами, при этом выход датчика объема промывочной жидкости через первый ключ подключен к реле времени и к входу второго запоминающего элемента, выход которого подключен к входу второй схемы сравнения и к одному из входов вычитающего элемента, другой вход которого подключен к .выходу датчика объема промывочной жидкости и через вторую схему сравнения подключен к входам первой и третьей схем И, а выход второй схемы сравнения под ключей через второй ключ, последовательно соединенные первый запоминаюпрй элемент и первую схему сравнения к входам второй и третьей схем И, выход последней подключен к входу второго индикатора, причем выход датчика давления подключен ко второму ключу и через последовательно соединенные первую схему сравнения, первую схему И и схему ИЛИ к входу первого индикатора, при этом выход вычитающего элемента подключен через последовательно соединенные третью схему сравнения и вторую схему И к входу схемы ИЛИ, а выход блока уставки подключен через третью схему сравнения к входу третьей схемы И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Отчет по теме № 76-6. Разработка методических указаний по предупреждению выбросов и фонтанов при бурении нефтяных и газовых скважин. Баку, 1977. 2.Предупреждение выбросов при бурении скважин, ОЗЛ., М., ВНИИОЭНГ, 1971, с. 40. 3.Средства и методы дпя автоматического обнаружения осложнений, ОЗЛ., М., ВНИИОЭНГ, 1975. 4.Информация для руководящих работников нефтяной прокыщленности, М., ВНИИОЭВГ, 1974, вып. 20.