Способ турбинного бурения одноразмерного интервала

Способ турбинного бурения одноразмерного интервала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к бурению глубоких скважин. Цель - повышение эффективности бурения одноразмерного интервала путем обеспечения оптимальных режимов при бурении, различных по буримости пачек горных пород, составляющих данный интервал. Для этого рабочую характеристику турбобура выбирают в зависимости от минимального технологически необходимого для данного интервала расхода бурового раствора для режима бурения при максимальной осевой нагрузке на забой и минимальной частоте вращения из оптимальных значений для всех пачек горных пород интервала. Долота с насадками для каждого долбления выбирают в зависимости от расхода, обеспечивающего максимальную из оптимальных частот вращения при бурении пачек вращения пород в каждом долблении. В процессе каждого долбления при переходе из одной пачки горных пород в другую регулируют расход бурового раствора до значения, соответствующего оптимальной частоте вращения для данной пачки горных пород. Контролируют переход на новый режим по давлению нагнетания, определяемому для каждой пачки горных пород. Характеристика предварительно выбранного турбобура должна обеспечивать при минимально возможном расходе и максимальной нагрузке на забой минимальную частоту вращения из всех частот, оптимальных для данного интервала. 1 ил.

СОЮЗ СОВБТСНИХ социАлистичвсних

РБСПУБЛИН

„„SU„„1583578 (S1) 5 Е 21 В 4/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изОБРетениям и отнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4266915/23-03 (22) 23.06.87 (46) 07,08. 90. Бюл. У 29 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) А. И. Вайнер, М.О. Крист, А.И. Симдянов, С. Л, Симо нянц и B. С. Токарев (53) 622.243.92(088.8) (56) Справочник инженера по бурению.

/ Под ред. В.И.Мещевича и Н.А.Сидорова, т.1. — М.: Наука, 1973, с.520. (54) СПОСОБ ТУРБИННОГО БУРЕНИЯ ОДНОРАЗМЕРНОГО ИНТЕРВАЛА (57) Изобретение относится к бурению глубоких скважин. Цель — повышение эффективности бурения одноразмерного интервала путем обеспечения оптимальных режимов при бурении различных по буримости пачек горных пород, составляющих данный интервал. Для этого рабочую характеристику турбобура, выбирают в зависимости от минимального технологически необходимого для данного интервала расхода бурового раствора для режима бурения при

Изобретение относится к бурению глубоких скважин, в частности к бурению скважин с использованием гидравлических забойных двигателей.

Целью изобретения является повышение эффективности турбинного бурения однораэмерного интервала путем обеспечения оптимальных режимов при бурении различных по буримости пачек горных пород, составляющих данный интервал.

2 максимальной осевой нагрузке на забой и минимальной частоте вращения из оптимальных значений для всех пачек горных пород интервала. Долота с насадками для каждого добления выбирают в зависимости от расхода, обеспечивающего максимальную из оптимальных частот вращения при бурении пачек вращения пород в каждом долблении. В процессе каждого долбления при переходе из одной пачки горных пород в другую регулируют расход бурового раствора до значения, соответствующего оптимальной частоте вращения для данной пачки горных пород. Контролируют переход на новый режим по давлению нагнетания, определяемому для каждой пачки горных пород. Характеристика предварительно выбранного турбобура должна .обеспечивать при минимально возможном расходе и максимальной нагрузке на забой минимальную частоту вращения из всех частот, оптимальных для данного интервала. 1 ил.

На чертеже изображена схема изменения режимов бурения одноразмерного интервала скважины по пачкам проходимых пород данным турбинным способом.

Режим бурения для интервала 1 скважины, состоящего иэ различных по свойствам и бурнмости пачек горных пород, включает несколько долблений 2, определяемых количеством отрабатываемых долот в этом интервале, 1 583578 характеризуется оптимальными частоами вращения долота п (поле значеий 3) в различных пачках пород,рас ходом бурового раствора Q (кривая 4), Изменяемым с целью регулирования раР бочей характеристики трубобура,и давлением нагнетания Р (кривая 5).

Способ заключается в следующем.

Бурение одноразмерного интервала скважины, т.е. интервала скважины, оторый бурится одним размером долоа и который состоит из различных по войствам и буримости пачек горных поод, ведут с использованием предвари- Р5 ельно выбранного для всего интерала типа турбобура с регулируемой арактеристикой и проводят рядом олблений, определяемым количеством рабатываемых в этом интервале долот, 20 предварительно выбранными для кажого долбления долотными насадками.

Характеристика предварительно выранного турбобура должна обеспечиать приминимально возможном расходе и максимальной нагрузке на забой миниМальную частоту вращения из всех частот, оптимальных для данного интервала, т.е. в соответствии со схемой построения технологии рабочая харакеристика турбобура должна обеспечить устойчивую работу долота с минимальной частотой вращения п из on1 т имальных частот п для всех пачек гор. ых пород интервала при расходе О

- м н ближайшем большем значении, чем ехнологически необходимый расход). агрузку на долото для упрощения можно считать постоянной.

Суммарная площадь сечения насадок долота должна обеспечить заданное

40 предельное рабочее давление нагнетания при расходе, который обеспечи- вает максимальную частоту вращения из частот, оптимальных для пачек горных

Пород, проходимых. за данное долблеНие, т.е . в соответствии со схемой, приведенной на чертеже,, для обеспеЧения максимальной частоты вращения

При первом долблении п из оптимальНых и, и» и 4 и и требуется расход

О,,и при предельном рабочем давлении . нагнетания буровых насосов Р, на1

: садки должны иметь суммарную площадь Г . Аналогично поступают и при выборе насадок долот при других долб55 ленияха

Бурение каждой пачки горных пород интервала проводят на опткчальных режимах, для чего для каждого долбления Р например для первого, соответственно оптимальным частотам вращения и» п, и и и, определяют значения расхода бурового раствора С, 0 1 2Р

0> и 0 для каждой пачки и с учетом выбранного для долбления размера насадок Р определяют давления нагнетания буровых насосов P 1 Р Р, Рэ и Р4.

Переход на оптимальный для каждой пачки режим бурения в процессе проведения долбления осуществляют изменением рабочей характеристики турбобура, для чего меняют расход до достижения заранее определеннîro значения давления нагнетаниядтя данной точки, в результате частота вращения долота будет соответствовать оптимальному режиму. Буровые насосы должны обеспечивать регулирование расхода в требуемом диапазоне.

Так, например, при первом долблении для первой пачки горных пород оптимальными условиями бурения являются п Р g, Р1. В процессе бурения при переходе во вторую пачку требуется изменить режим на п, 0,, Р который достигается переходом на новое значение расхода Q . Контролируют переход по достижению давления н агн е тания Р .

При переходе от одного долбления к другому возможно изменение рабочей характеристики турбобура за счет изменения типа и числа секций турбобура с учетом обеспечения минимального и максимального по частоте вращения режимов бурения.

Пример. Технологический процесс бурения под эксплуатационную колонну по предлагаемому способу испы» тан при строительстве скважины. Геологический разрез представлен чередованием глин, аргиллитов, алевролитов и песчанников. Характерной особенностью геологии является наличие пропластков известковистых и полинитовых песчанников повышенной твердости, имеющих незначительную (обычно менее 1 м) мощность„ Эти пропластки распространены по всему разрезу в свитах D РР С.

Свиты А, С, Е, В составляют первую пачку горных пород по буримости, оптимальная частота вращения долота

800-900 мин . Эта же частота вращения соответствует оптимальным условиям отработки долот для 607 разреза

5 15835 свиты F.. Оптимальная частота вращения при разбуривании твердых пропластков 300-400 мин -, при превышении частоты вращения более 450 мин происходит резкое снижение проходки на долото. Пачка горных пород низа свиты F должна разбуриваться при частоте вращения 700-800 мин, свита

К вЂ” при 500-600 мин . Оптимальная нагрузка на долото 150-180 кН и уточняется в процессе бурения с целью получения максимальной механической скорости.

Значение технологически необходимого расхода бурового раствора, обеспечивающего нормальный вынос шлама по кольцевому пространству>26 л/с.

Бурение ведется трубобуром ТРХ (состоит из 110, ступеней А7 ПЗ и 2О

220 ступеней 26/16,5), который при

26 л/с обеспечивает устойчивую работу долота при нагрузке до 180 кН с частотой вращения 400 мин -1, перепад давлений при этой рабочей характери- 25 стике 7 МПа. При расходе 35 л/с и этой же нагрузке частота вращения будет 900 мин -1, перепад давлений

12,7 МПа.

На первом долблении необходимо 30 иметь возможность работать на двух режимах: первый при частоте вращения

800-900 мин, второй — при 400450 мин . Максимальное значение расхода при проведении первого долбления, удовлетворяющее этим условиям, 35 л/с, при этом расходе предельное давление нагнетания (с учетом надежности работы буровых насосов) 18 МПа и из расчета баланса давлений в скважине получаем размеры насадок — одна 13 мм и две по 15 мм. В конце первого долбления потери давления в скважине составляют 18 МПа при расходе 34 л/с и при этом расходе частота вращения долота 810 мин" . При входе в твердые пропластки уменьшают расход до тех пор, пока давление на насосах: не будет равно 11,5 MIIa, т.е. величи. не потерь давления в скважине при 50 расходе 26 л/с, при котором достигается оптимальный режим бурения с частотой вращения 400 мин . После выхода из пропластка расход опять увеличив ае тся до до стижения давления нагнетания 18 ИЧа.

На втором долблении устанавливаются насадки: одна 11 мм и две по 13 мм.

78 6

В этом случае предельное рабочее давФ ление нагнетания 18 МПа в начале дойбления получается при расходе 32 л/с и частоте вращения долота 750 мин- °

На пропластках свиты G расход снижается до достижения давления 13ИПа, а после входа в свиту К 16,5 МПа.

За счет этого достигаются оптимальные условия отработки долот по всему разрезу.

Формулаизобретения

Способ турбинного бурения одноразмерного интервала, включающий выбор для каждого долбления этого интервала регулируемой рабочей характеристики турбобура и долот с насадками по предельному рабочему давлению нагнетания буровых насосов при использовании значений расхода бурового раствора, больших технологически необходимого для данных горно-геологических условий и размеров инструмента, с последующим выполнением ряда долблений одноразмерного интервала посредством турбобура и долот с насадками, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения одноразмерного интервала путем обеспечения оптимальных режимов при бурении различных по буримости пачек горных пород, составляющих данный интервал, рабочую характеристику турбобура выбирают .в зависимости от минимального технологически необходимого для данного интерва- ла расхода бурового раствора для режима бурения при максимальной осевой.нагрузке на забой и минимальной частоте вращения из оптычальных значений для всех пачек горных пород интервала, а долота с насадками для каждого долбления выбирают в зависимости от расхода, обеспечивающего максимальную из оптимальных частот вращения при бурении пачек горных пород в каждом долблении, а в процессе каждого долбления при переходе из одной пачки горных пород в другую регулируют расход бурового раствора до значения, соответствующего оптимальной частоте вращения для данной пачки горной породы, и контролируют переход на новый режим по давлению нагнетания, определяемому для каждой пачки горных пород.

1583578 ти

Углероды 5реиаю

-1аказ 2238 Тираж 474 Подписное

9НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101

Составитель А, Хромин

Редактер С. Пекарь Техред II. Сердюкова Корректор Т.Малец

Ф ф

4 ф

Ъ ф