Способ определения гидродинамического давления в скважине при спуско-подъемных операциях с колоннами труб Советский патент 1982 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к горной пр мышленности и предназначено для использования при бурении и эксплуатац скважин, в частности для определени гидродинамического давления в скважи не .при спуско-подъемных операциях с колоннами труб. Гидродинамическое давление в сква не, вызываемое движением колонн при спуско-подъемных операциях, приводит fc осложнениям. При подъеме колонны давление в скважине уменьшается, что способствует поступлению в буров раствор пластовых флюидов вплоть до их выброса и открытого фонтанирования. При спуске колонны повышение да ления может вызвать гидроразрыв плас тов и поглощение бурового раствора. Кроме того, колебания гидродинамического давления, обусловленные движением колонны, могут привести к обвалам стенок скважины, недопуску пакеров до проектной глубины, смятию обсадных колонн в процессе их спус ка и другим осложнениям. Известен способ определения гидродинамического давления в скважине при спуско-подъемных операциях, заполненной жидкостью, основанный на определении разности устьевых давлений при прокачке жидкости через движущуюся и неподвижную колонны труб с разным расходом. Если при этом указанная разность н-е зависит от расхода жидкости, то считается, что она представляет собой изменения давления в скважине, происходящие при спуске или подъеме колонны без прокачки l . Однако способ не позволяет определять инерционные составляющие давления в скважине, так как изменения давления вследствие инерции жидкости в скважине и в колонне имеют различную величину и противоположные знаки. Способ не применим как при турбулентном, так и при структурном режиме движения жидкости. В первом случае это обусловлено тем, что измеряемая разность зависит от расхода жидкости, во втором - можно определить только ту часть давления, возникающего при движении колонны без прокачки, которая зависит от скорости. Кроме того, с помощью данного способа нельзя измерить величину изменений давления в наиболоо опасном случае при движении колонны с закрытым нижним концом. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаем му результату является, способ опред ления гидродинамического давления в скважине при спуско-подъемных опе рациях с колоннами труб, заключающийся в измерении реологических характеристик жидкости, геометрии скважины, скорости движения колонны и ее длины, ускорения движущейся колонны и последующем расчете {давления. При составлении экспериментальных зависимостей для определения давления получают параметры движения по указанной последовательности (из скорости-ускорение) и регистрируют соответствующее изменение гидродинамического давлендя Р в скваж не. Определение давления Е , зависящего только от скорости движения колонны, производят выч.итанием из гидродинамического давления Ра инер ционной составляющей давления Р, РТ Р - РИ , 1) Инерционное давление Р определяют по известной формуле (3) Сз. Недостатком способа является то, что замеряют осредненное,, а не истинное значение скорости. Ускорение рассчитывают по осредненному значен скорости, при этом сянибка в определении его величины может быть как угодно большой. Давление рассчитывают по формуле полученной на основании общих физических представлений без подтверж дения ее экспериментальными данными При этом сделано допущение, что ускорение колонны передается жидкости как твердому телу, что не правомерн Целью изобретения является повышение достоверности и точности определения гидродинамического давления в скважине при спуско-подъемных операциях с колоннами труб, Указанная цель достигается тем, что согласно способу измеряют ускорение движения колонны, определяют длину погруженной в жидкость части колонны, а давление рассчиты вают по формулам ламинарный режим р()иад-|г оД5рьС)а(-ь)-|-. (2 турбулентны:й режим Рда)о.е75л)).и ( lto,2.pu(t)a(0-у- (3 гидродинамическое давление, ria; плотность жидкости, кг/м ; кинематическая вязкость жидкости, наружный диаметр колонны, м; эквивалентный диаметр кольцевого пространства, м; -ускорение движения колонны, -скорость движения колонны, м/с; -дайна погруженной в жидкость части колонны, м; -время, с. На фиг.1 показана осциллограмма ускорения; на фиг,2 - график скорости, полученный интегрированием измеренного ус сорения. ( П р и м е р.В скважину диаметром ,118 м, заполненную жидкостью г плотностью Р 2000 кг/м- и вязкостью З10 , спускают колонну диaмeтpo p ,089 м и длиной L 1000 м. На верхнем конце колонны устанавливают акселерометр с помощью специального переводника. Ускорение движения колонны a(t) записано на фотобумагу с помощью виброизмерительной станции ВИ G-G ТН и осциллографа Н-700, соединенных с акселерометром кабелем (фиг.1). Скорость U(t) движения колонны во времени (фиг.2) получают графическим интегрированием осциллограммы ускорения (фиг,1). Путь движения колонны может быть получен дальнейшим интегрированием графика скорости, а длина L(t) погруженной в жидкость части колонны - суммированием длин одиночных труб (пути колонны за время спуска или подъег/ia одной трубы) с начала движения колонны, когда начальная ее длина известна (Б частном случае ). Имея зависимости a(t), U(t), L(t), рассчитывают гидродинамическое давление РО() в любой момент времени по формулам (2) или (3) в зависимости от режима обтекания, в данном случае по формуле (2), Для сравнения давление Рп (t) рассчитано по формулам (3) и (19), приведенных в Е2. Результаты расчетов представлены в таблице.

Известный Предлагаемый

0,00

1000

О . О -20,00 1000 16,68 О

Продолжение таблицы