Способ распознавания повреждения бурильной колонны

 

СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ПОВРВаСДЕНИЯ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ, включающий контроль изменения.давления промывочной жидкости и механической скорости бурения, отличающий с я тем, что, с целью повышения достоверности данных о повреждении труб и сокращения времени устранения повреждения путем повышения точности определения его координаты , производят измерения осевых нагрузок, соответствующих торМОЗНСИ4У моменту турбобура до повреждения бурильной колонны и после него, и по их отношению судят о наличии повреждения и определяют его координату. , I (Л

Заю Е 21 В 47 ОО.

Г0сУДФУ(тВенный КОмизжт оооР

М ЭН В й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I-,. д

Н АВТОФСКОММ СОФДВТЮЪСТВМ

Г

1 (21 ) 3495370/22-03 (22) 39.09.62 .(4á) 97.93.64. Бюл. 9 9 (72) И-.В.Рабин„ Г.N.Кузнецов, В Р,Соколов и В.Ф.Бобров (7И грозненское научно-производственное объединение Промавтомати каа г (53) 622.245(088.8) (56) 1:. Анализ аварийности в глубокоМ бурении и пути ее снижения—

ТОТО, Сер. Бурение, И., ВНИИОЭНТ, 1977,.с.62.

2, Филатов В.Ф.< Степанов H.Â. шадрин О.И. Диагностика ситуаций иа буровой. - РНТС Автоматизация и телемеханизация нефтяной провишленности . И., ВНИИОЭНГ, 1975, с.19., (54» {57) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ, включающий контроль изменения. давления проьвавочной жидкости и механической скорости бурения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения достоверности данных о повреж-. дении труб и сокращения времени устранения повреждения путем повышения точности определения его координаты, производят измерения осевых нагрузок, соответствующих тормозному моменту турбобура до повреждения бурильной колонны и после него, и по их отношению судят о наличии повреждения и определяют его координату.

1078038

Изобретение относится к исследованию скважин и может быть использовано для контроля и прогнозирования аварийных ситуаций в процессе бурения нефтяных и газовых скважин турбинным способом. 5

Известен способ предупреждения, аварий, связанных с промывом и сло,мом бурильных труб, основанный на контроле качества металла бурильных труб до их спуска в скважи- 10 ну Г17.

Недостатком данного способа является то, что он не позволяет обнаружить повреждение бурильных труб в процессе бурения и локализо- 15 вать место промыва.

Известен также способ, согласно которому в процессе бурения контролируют давление промывочной жидкости на входе в скважину и механическую скорость бурения и по их отклонению от номинальных значений принимают решение о возникновении промыва бурильной колонны 2 .

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет определить место размыва труб, что увеличивает время на ликвидацию аварий, связанных с промывом бурильн труб Это обусловлено следую- 30 щими причинами. Наиболее часто нарушение целостности бурильной трубы, ее промыв, возникает в зоне соединения замков с бурильной тру.. бой, где наиболее значительны концентрации напряжений в металле труб. При подьеме бурильной колонны с целью ликвидации аварии, кромки замковых соединений, как правило, срезают породу, образующую стенки скважины, которая забивает и замазывает место промыва (отверстие), затрудняя при этом его визуальное обнаружение. Выпадающий шлам, задерживаясь на выступах замковых соединений, также способствует заби- 45 ванию и замазыванию отверстия.

По указанным причинам персоналу буровой приходится тщательно очищать каждое замковое соединение для того, чтобы обнаружить мес- .50 то промыва, что увеличивает время на ликвидацию аварии.

Другим недостатком этого способа является недостаточная достоверность принятого решения, когда 55 из-за наличия помех, которые на буровой всегда значительны, или неисправности датчиков давления и механической скорости принимаются ложные решения, т.е. могут принимать60 ся решения о наличии промыва буриль-. ной колонны, когда его нет, что приводит к затратам средств и времени на ликвидацию несуществующей аварии, и могут приниматьс реше.ния об отсутствии промыва, когда в действительности он есть, что приводит к работе в условиях недостаточной очистки забоя от шлама и, как следствие, к ухудшению техникоэкономических показателей бурения, образованию сальников и прихватов.

Целью изобретения является повышение достоверности данных о повреждении труб и сокращение времени устранения повреждения путем повышения точности определения его координаты.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему контроль измерения давления промывочной жидкости и механической скорости бурения, дополнительно производят измерения осевых нагрузок, соответствующих тормозному моменту турбобура до повреждения бурильной колонны и после него, и по их отношению судят о наличии повреждения и определяют его координату.

Расход промывочной жидкости через сечение бурильных труб на участке от устья, скважины до момента промыва )(равен измеренному его значению на входе а скважину Q„> а расход промывочной жидкости через турбобур и долото равен некоторому значению Яп сй„ эа счет перетока части раст%ра через отверстие(2Д.

Известно, что крутящий момент турбины описывается выражением! тогда при тормозной осевой нагрузке, т.е при n = 0 получим а о Ð (1) где Ит р — тормозной момент после тпр промыва колонны; .

И вЂ” тормозной момент до проо т мыва колонныу

Яп и Я„ - расход промывочной жидкости через турбобур после и до промыва соответственно.

Связь момента на валу турбобура с осевой нагрузкой описывается зависимостью

М = G ° И где G - осевая нагрузка;

М, - удельный момент.

Счйтая, что буримость пород до и после промыва не изменилась, т.е. М = const., выражение (1) примет вид

Я 2 яр о лр т т а

1078038 пр

a «g — ()

2 2 т ер ивм о т откуда

ЯЙ пр о вр вх вх (2

X иЗм

)2 +2„ 2 )(Ш„- QÄ<)2 или с учетом (2)

flP пр о т вх вх Gв

Х т (4) )2,.2,.2,)а»„ - о 12 (т. Сумма коэффициентов (Zz+Z<+Z ) уточняется по мере углубления сквагде G, G+- измеренные тормозные

22Р осевые нагрузки после промыва колонны и до него соответственно.

Соотношение (2} полностью подтверждается соотношением из теории турбин.

Таким образом, по отношению тормозных осевых нагрузок после промыва бурильной колонны и до него определяем количество жидкости, протекающее через турбобур и доло-.то после промыва бурильной колонны.

Если это отношение равно единице, то промыва нет.

Давление на входе скважины до .

-промыва бурильной колонны равно где 2 — обобщенный коэффициент, учитывающий потери в системе

Z= У +2 „+2 0+Z„f+0Z3=const;

Z p - коэффициент, учитывающий перепад давления в турбо- буре;

2 „ — коэффициент, учитывающий перепад давления на долоте;

Zт - коэфФициент, учитывающий потери давления в трубах;

Z), - коэффициент, учитывающий потери давления в кольцевом пространстве;

Z3 — коэффициент, учитывающий потери давления в замках бурильных труб.

Разность между давлением на входе в скважину после промява Р "р и вх прогнозируемым давлением Р определяется потерями давления эа счет протекания по трубам н кольцевому пространству длиной Х жидкости с расходом Й„ .. Эти потери определяются соотношением и мам жины непосредственно в процессе бурения в соответствии с выражением

z(e, ) -г(е„>

2Т"Zк+Ев= Е - У

2 1 где 2 (tZ) и 2 (e, ) - значения обобщенных коэффициентов соответственно на глубине 0 и У,, 10 Если экспериментально сумму этих. коэффициентов определить не удается, то лучше определить коэфФициенты Z 40ë H Z 1 р Формулы 2 ,чения которых более точно отражают

15 действительности

0>5(Р т>р n T+ZK+Z3 Z-ZA ZT P

М Ю Я где М - коэффициент расхода зави20 сит от формы . промывочного канала долота и наличия насадоку суммарная площадь про2ывочных каналов долота; я

25 P — паспортные значения перепада давления на турбобуре при расходе Я".

На чертеже схематично представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит датчик 1 давления промывочной жидкости, датчик 2 механической скорости, датчик

3 осевой нагрузки, регулятор 4 подачи, блок 5 запоминания тормозного осевого усиления, анализатор 6 наличия промыва бурильной колонны, анализатор 7 изменения буримости породй, блок 8 для определения координаты прон)2ва.

Устройство работает следующим

40 образом.

Измеренные значения давления промывочной жидкости на насосах и механической скорости от соответствующих датчиков 1 и 2 поступают на анализатор б наличия проьива бурильной колонны. Одновременно значения механической скорости и осевого усилия от датчиков. 2 и 3 поступают на анализатор 7 изменения буримости породы. Если буримость породы изменилась, последний выдает сигнал на регулятор 4 подачи,. который доводит осевую нагрузку до тормозного значения G . Текущее .0 значение тормозного осевого усилия запоминается в блоке 5 запоминания тормозного осевого усилия; При наличии промыва бурильной- колонны анализатор 6 наличия прорыва буриль60 ной колонны выдает сигнал íà регулятор 4 подачи, который доводит осевую нагрузку до тормозного значения 6."Р, а блок 5 запоминает это значение. Дальнейшие расчеты осущест65 вляются с помощью блока 8 для опре1078038

Составитель В.Сидоров

РеДахтоР Г.Волкова ТехРед В.ДалекоРей КоРРектоР Л Пилипенко

Эаказ 889/23 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.. Проектная, 4 деления координаты проьыва, куда вво+ дятся и другие необходимые данные Мам i V+ jc+ В ° Т °

Предложеннйй способ позволяет повысить достоверность получаемых данных путем устранения ложных сигна- 5 лов о промыве в случае неисправности датчика давления или значительных ошибках при измерении давления на входе в скважину, а также позволяет с достаточной точностью on- 30 ределять координату промыва бурильной колонны, что позволяет сократить время ликвидации аварии.

Так, если по показаниям датчиков давления и механической скорости принято решение о наличии про.мыва бурильной колонны, но при этом осевая нагрузка, соответствующая тормозному моМенту на турбобуре, .не уменьшилась, т. е,G " /G 4 р 1, то очевидно, что это решение ложное и нет необходимости поднимать колонну бурильных труб для ликвидации аварии с вытекающими отсюда дополнительными затратами средств и времени.

Если показания датчика свидетельствуют об отсутствии пролива бурильных труб, но при этом осевая нагрузка, соответствующая тормозному моменту, и механическая скорость уменьшилась, то, очевидно, произошел провыв бурильной колонны и необходимо немедленно поднимать колонну бурильных труб во избежание более тяжких аварий, связанных с образованием сальников и прихватов инструМента нэ-эа плохой очистки забоя от выбуренной породы.