Способ определения текущего гидродинамического давления на забое в процессе бурения скважин
Патент 2145382
Авторы
Классы МПК
Способ определения текущего гидродинамического давления на забое в процессе бурения скважин
Реферат
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности при строительстве скважин, в частности к способам определения текущего гидродинамического давления на забое в процессе бурения скважин с горизонтальным окончанием в высокодренированных песчаных коллекторах малой мощности. Изобретение позволяет снизить стоимость определения текущего гидродинамического давления при повышении оперативности его определения. Способ включает спуск в скважину компоновки для замера величин давлений при циркуляции бурового раствора с расходом, на котором предполагается вести бурение. Новым является то, что в скважину в посадочное устройство спускают скважинный прибор телесистемы "Пеленг" и в процессе бурения по изменению значений гамма-импульсов естественной радиоактивности проходимых пород с помощью датчика гамма-каротажа, установленного в скважинном приборе, определяют наличие песчаных пропластков в проходимом разрезе, по данным датчика дифференциального давления, также установленного в скважинном приборе, определяют величину давления при циркуляции бурового раствора в забойном двигателе и долоте, а величину давления в бурильной колонне при циркуляции рассчитывают, величину давления нагнетания буровыми насосами при циркуляции фиксируют по показаниям манометра, установленного на буровой или по станции контроля бурения и по полученным данным рассчитывают величину давления в затрубном пространстве, затем рассчитывают величину давления способа бурового раствора на данной глубине, и текущее гидродинамическое давление на забое в процессе бурения определяют математическим выражением.
Изобретение относится к области бурения в нефтяной и газовой промышленности при строительстве скважин, в частности к способам определения текущего гидродинамического давления на забое в процессе бурения скважин с горизонтальным окончанием в высокодренированных песчаных коллекторах малой мощности.
Известен способ определения гидродинамического давления расчетным путем /1/. Однако, ввиду сложности в определении режима течения бурового раствора в затрубном пространстве из-за большого наличия в нем твердой фазы (до 60%) результаты этих расчетов часто отличаются от своих истинных значений, полученных в результате прямых замеров этих величин, что снижает их точность. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ прямого замера величины давления при циркуляции глубинными манометрами /2/. Недостатком известного способа является то, что применение его возможно только после подъема долота из скважины, спуска в нее компоновки с блоком глубинных манометров и прокачки через нее бурового раствора с расходом, на котором предполагается вести бурение. Затем компоновку извлекают из скважины, данные глубинных манометров расшифровывают, после чего принимают решение о корректировке (при необходимости) расхода или плотности бурового раствора. То есть при этом способе необходим как минимум дополнительный рейс (спуск - замер - подъем инструмента), что, естественно, снижает оперативность процесса принятия решений и приводит к удорожанию бурения. Целью настоящего изобретения является повышение оперативности определения и снижение стоимости. Поставленная цель достигается тем, что в скважину в посадочное устройство спускают скважинный прибор телесистемы "Пеленг", и в процессе бурения по изменению значений гамма- импульсов естественной радиоактивности проходимых пород с помощью датчика гамма-каротажа, установленного в скважинном приборе, определяют наличие песчаных пропластков в проходимом разрезе, по данным датчика дифференциального давления, также установленного в скважинном приборе, определяют величину давления при циркуляции бурового раствора в забойном двигателе и долоте, а величину давления в бурильной колонне при циркуляции рассчитывают, величину давления нагнетания буровыми насосами при циркуляции фиксируют по показаниям манометра, установленного на буровой, и по полученным данным рассчитывают величину давления в затрубном пространстве, затем рассчитывают величину давление столба бурового раствора на данной глубине, и текущее гидродинамическое давление на забое в процессе бурения определяют из выражения Pг=Pст+[Pу-(Pб+Pз+Pд)], МПа где Pст - величина давления столба бурового раствора на данной глубине, МПа; Pу - величина давления нагнетания буровыми насосами при циркуляции, МПа; Pб - величина давления в бурильной колонне при циркуляции, МПа; Pз - величина давления в забойном двигателе, МПа; Pд - величина давления в долоте, МПа; Сущность изобретения заключается в следующем. Включают промывку. На устье скважины через винтовой двигатель и долото прокачивают буровой раствор с расходом, на котором планируется бурение в данном интервале. Затем в скважину спускают скважинный прибор телесистемы "Пеленг", состоящий из самого скважинного прибора с комплектом датчиков, блока коммутации, персонального ЭВМ, выносного пульта бурильщика и посадочного устройства для скважинных приборов /3/. В процессе бурения по изменению значений гамма-импульсов естественной радиоактивности проходных пород с помощью датчика гамма-каротажа, установленного в скважинном приборе, определяют наличие песчаных пропластков в проходимом разрезе на предмет нефтегазонасыщенности. По данным датчика дифференциального давления, установленного также в скважинном приборе, определяют величину давления при циркуляции бурового раствора в забойном двигателе Pз и долоте Pд. Величину давления Pб в бурильной колонне, где заведомо турбулентный режим и расчетные данные практически не отличаются от фактических данных, рассчитывают по методическим указаниям /4 /. Величину давления в нагнетательной линии при нагнетании бурового раствора буровыми насосами фиксируют по показаниям манометра, установленного в буровой, или по данным станции контроля бурения. Затем определяют величину давления в затрубном пространстве: Pзп=Pу-(Pб+Pз+Pд), МПа где Pз - величина давления в забойном двигателе, МПа; Pд - величина давления в долоте, МПа; Pб - величина давления в бурильной колонне при циркуляции, МПа; Pу - величина давления нагнетания буровыми насосами при циркуляции, МПа. Величину давления столба бурового раствора на данной глубине определяют Pст= 10-6gh, МПа, где - плотность бурового раствора, кг/м3; h - данная глубина, м; g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с. После этого определяют величину гидродинамического давления Pг на забое бурового раствора плотностью на глубине h Далее определяют градиент гидродинамического давления величину которого сравнивают с градиентом гидроразрыва GradPгр Если GradPгGradPгр, то в скважине возможно поглощение бурового раствора и необходимо либо уменьшить его плотность, либо расход, или то и другое вместе. Пример. В процессе бурения на плотности бурового раствора = 1200 кг/м3 скважины "Юбилейная" долотом 215,9 МСЗГАУ на глубине h = 3950 м были проведены работы по определению величины давления в затрубном пространстве Pзп. При этом величина давления нагнетания буровыми насосами при циркуляции Pу по данным манометра, установленного в буровой, или по станции контроля бурения составила Pу = 11,3 МПа. Расчетное значение давления в бурильной колонне при циркуляции Pб = 8,2 МПа определяли по методическим указаниям, а сумму давлений в забойном двигателе и долоте (Pз+Pд) = 1,8 МПа определяли по результатам замера скважинного прибора. С учетом этого величина давления в затрубном пространстве Pзп была определена из выражения Pзп=Pу-(Pб+Pз+Pд)=11,3- (8,2+1,8)=1,3, МПа Величину давления столба бурового раствора на данной глубине определяли из выражения Pст= 10-6gh, МПа. Тогда гидродинамическое давление определяли из выражения: Использование предлагаемого способа позволит повысить оперативность и точность определения текущего гидродинамического давления на забое в процессе бурения наклонных и горизонтальных участков скважины. Предлагаемый способ позволит предотвращать поглощение бурового раствора в песчаных высокодренированных пропластках. Источники информации 1. Б. И. Есьман, Г.Г.Габузов. Термогидравлические процессы при бурении скважин. -М.: Недра, 1991, с. 105. 2. Б. И. Есьман, Г.Г.Габузов. Термогидравлические процессы при бурении скважин. -М.: Недра, 1991, с. 163-177-прототип. 3. Телеметрический комплекс для проводки скважин с горизонтальным окончанием ствола "Пеленг". Проспект РАО "Газпром" НТЦ п "Кубаньгазпром", 1998 г. 4. Инструкция по составлению гидравлической программы бурения (оптимизированный вариант). РД-39-0147009-516-86, с. 10-17.Формула изобретения
Способ определения текущего гидродинамического давления на забое в процессе бурения скважин с горизонтальным окончанием, включающий спуск в скважину компоновки для замера величины давлений при циркуляции бурового раствора с расходом, на котором предполагается вести бурение, отличающийся тем, что в скважину в посадочное устройство спускают скважинный прибор телесистемы "Пеленг" и в процессе бурения по изменению значений гамма-импульсов естественной радиоактивности проходимых пород с помощью датчика гамма-каротажа, установленного в скважинном приборе, определяют наличие песчаных пропластков в проходимом разрезе, по данным датчика дифференциального давления, также установленного в скважинном приборе, определяют величину давления при циркуляции бурового раствора в забойном двигателе и долоте, а величину давления в бурильной колонне при циркуляции рассчитывают, величину давления нагнетания буровыми насосами при циркуляции фиксируют по показаниям манометра, установленного на буровой и по полученным данным рассчитывают величину давления в затрубном пространстве, затем рассчитывают величину давления столба бурового раствора на данной глубине, и текущее гидродинамическое давление на забое в процессе бурения определяют из выражения Pг = Pст + [Py - (Pб + Pз + Pд)], МПа, где Pст - величина давления столба бурового раствора на данной глубине, МПа; Py - величина давления нагнетания буровыми насосами при циркуляции, МПа; Pб - величина давления в бурильной колонне при циркуляции, МПа; Pз - величина давления в забойном двигателе, МПа; Pд - величина давления в долоте, МПа.