Способ определения пластового давления в процессе бурения скважины

 

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАШНЫ, включающий циркуляцию промывочной жидкости, создание нагрузки на долото и измерение механической скорости проходки долотом интервала скважины, отлич.аюцийся тем, что, с 1делью повьшения точности определения путем уменьшения влияния tf.Sw/. -де технологических и геологических помех , циклически создают различные давления промывочной жидкости на забой скважины, при каждом цикле измеряют в пределах интервала проходки забойное давление, а величину пластового давления Р„ определяют при условии совпадения его значений для двух пар последовательно пробуренных, интервалов по формуле o,HPl-.Pf-i) р РИгде р. значения забойного и давления при проходке соответственно -гo и (i-l)-ro интервала; V. 1 значения механической Vi-1и скорости проходки соответственно i-ro и (i-l)-ro интервала. rs/r-r/tf - fff СО СР ЭО СО СО ffДГ /,7 W 4 C5I35

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 4 g Е. 21 В 47 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (21) 3650850(22-03 (22) 06.10.83 .(46) 15.02 ° 85. Бюп. Р 6 (72) С.Г.Фурсин и Б.Л.Апександров (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро промысловой геофизики (53) 622.241(088.8) (56) t. Авторское свидетельство СССР к 832081, кл. Е 21 В 47/Об, 1976.

2. Лукьянов Э.Е. Исследование скважины в процессе бурения. N., "Недра", 1979, с. 211-214 (прототип) . (54) (57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ

СКВАЖИНЫ, включающий циркуляцию промывочной жидкости, создание нагрузки на долото и измерение механической скорости проходки долотом интервала скважины, о т л и ч.а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения путем уменьшения влияния технологических и геологических помех, циклически создают различные давления промывочной жидкости на забой скважины, при каждом цикле измеряют в пределах интервала проходки забойное давление, а величину пластового давления Рп„ определяют при условии совпадения его значений для двух пар последовательно пробуренных, интервалов по формуле где P. u P — значения забойного

1 1-1 давления при проходке соответственно 1-го и (i-1)-го интервала, Ч. и Ч. — значения механической

1 i-1 скорости проходки соФ ответственно i-го и (i -1)-го интервала.

leeL

113983

2. Способпоп ° 1, отличаюшийся тем, что интервал проход- . ки для каждого цикла давления промывочной жидкости выбирают равным

0,1-1,0 м.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л и— ч ающий с я тем, что процесс бурения проводят при относительной нагрузке на долото не менее 0,6.

Ф

Изобретение относится к исследованию скважин в процессе бурения, в частности к способам определения пластового давления, и может найти применение при поисках, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений.

Известен способ определения пластового давления непосредственно в процессе бурения скважины по данным плотности или электропроводности шлама, температуры в выкидной линии, фильтрационного каротажа или каротажа по давлению (1Ä).

Недостаток известного способа— низкая точность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения пластового давления в процессе бурения скважины, включающий измерение механической скорости проходки, осевой нагрузки на долото, оборотов долота, диаметра долота и плотности промывочной жидкости. Способ основан на зависимости механической скорости проходки от прочностных свойств пород, которые, в свою очередь, зависят от величины пластового давления с увеличением пластового давления прочностные свойства пород уменьшаются, а скорость проходки соответственно возрастает. Указанная зависимость используется для определения величины пластового давле-. 35 ния f2).

Недостатком этого способа является низкая точность определения пластового давления, что объясняется существенным влиянием технологических и геологических помех, не подающихся простому измерению и учету. способа бурения, конструкции скважины, компоновки бурильной колонны, механики разрушения пород на забое, гидроди2 намики и реологических свойств промы" вочной жидкости, типа и степени износа породоразрушающего инструмента, литологических особенностей проходимых пород, их прочностных и емкостнофнльтрационных особенностей и др.

Цель изобретения — повьппение точ" ности определения путем уменьшения влияния технологических и геологических помех.

Поставленная цель постигается тем, что согласно способу определения пластового давления в процессе бурения скважины,.включающему циркуляцию промывочной жидкости, создание нагрузки на долото и измерение механической скорости проходки долотом ин тервала скважины, циклически создают различные давления промывочной жидкости на забой скважины, при каждом цикле измеряют в пределах интервала проходки забойное давление, а величину пластового давления 1д опреде« пл ляют при условии совпадения его .зна- . чений для двух пар последовательно пробуренных интервалов, по формуле где Р1 и Р;„— значения забойного давления при проходке

I соответственно 1-го и (j-1)-го интервала1

V1 и 4,»„, — значения механической скорости проходки со-, ответственно 8-го и (t -1)-го интервала.

Кроме этого, интервал проходки для каждого цикла давления промывочной жидкости выбирают равным О, 11 90 ма

Процесс бурения проводят п6и относительной нагрузке на долото не менее 0,6.

1139833

В изобретении для повышения точности определения пластового давления использовано то условие, что короткий интервал разреза ввиду его однородности и кратковременности npoqec+à 5 бурения может быть раэбурен в одинаковых технологических и геблогических условиях. В этом случае влияние указанных технологических и геологических помех на механическую скорость10 проходки минимально.

Механическая зависимость скорости проходки от соотношения забойного и пластового давлений следующая:

Ч=С0 (PfP„„} где V — механическая скорость проходки

Р— забойное давление

Р д — пластовое давление;

С вЂ” постоянный коэффициент;. — основание натурального логарифма. . В соответствии с выражением (1) для однородного интервала, разбуренного в одинаковых условиях при двух значениях забойного давления, можно получить следующую систему уравнений:

Ч„=сЮ (Р/PÄ )

V,=ñå Р,(P„„I

30 где Ж и М вЂ” механическая скорость

2 проходки при забойном давлении соответственйр, P1иР

Решая систему уравнений (2), определяем искомое пластовое давление:

Рпп

Забойное давление и механическую 45 скорость проходки измеряют известными способами. Забойное давление так« же может быть определено расчетным путем.

Выполнение условия однородности разбуриваемого интервала контролируют путем определения нескольких (не менее двух) значений пластового давления на ограниченном участке разреза.

Для этого измерения проводят не ме- 55 нее чем для трех последовательно раэбуриваемых при различном забойном давлении коротких интервалов проходки. При этом забойное давление изменяют циклически (каждый второй интервал разбуривают при повышенном или пониженном относительно проектного значения давлении) путем создания избыточного давления на устье скважины, изменения степени аэрации промывочной жидкости или ее расхода. Изменение забойного давления создают на уровне 2-3 МПа, что является технологически допустимым, а также достаточным для обеспечения соответствующего приращения механической скорости проходки.

Способ предполагает, во-первых, использование минимально возможного интервала проходки для каждого цикла давления; во-вторых, этот интервал должен быть достаточно большим, что-, бы обеспечить необходимую точность

t измерения механической скорости про- ходки. Проведенные исследования по-, казали, что указанным условием удов летворяет интервал проходки длиной

0,1-1 м. Для хорошо разбуриваемых пород (V ъ 5 м/ч) интервал проходки берут длиной порядка 0,5-1 и, а для плохо разбуриваемых пород (Ч < 5 м/ч)О, 1-0,2 м.

Влияние забойного давления на механическую скорость проходки существенно в области усталостно-объемного разрушения породы, а при бурении в области поверхностного разрушения и истирания оно незначительно. Поэтрму процесс бурения проводят при относительной удельной нагрузке на долото

G ) 0,6, соответствующей области усталостно-объемного разрушения. Отно- сительную удельную нагрузку G опре-.. .деляют известным способом.

Способ осуществляют следуннцим образом.

В процессе бурения скважины при относительной удельной нагрузке С, ъ

>0,6 циклически создают, например путем изменения избыточного давления на устье, различные давления промывочной жидкости на забой и при каждом цикле измеряют в пределах интервала проходки О, 1-! м забойное давление и соответствующее ему значение механической скорости проходки: и Ч, P u V ..., а и V

Р и Ч„ . При этом режимны.. параметры (нагрузку на долото его обороты и расход промывочной жидкости) для двух последовательно разбуривае,1139833

Составитель В.Стрельченко

Редактор И.Ковальчук Техред С.Мигунова Корректор.О.Тигор

Заказ 244/23 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 мых интервалов выдерживают постоянными, в противном случае влияние этих параметров учитывают путем их измерения. Изменение забойного давле.ния создают на уровне 2-3 МПа.,Измерения. проводят для 3-5 последовательно разбуриваемых при различном забойном давлении интервалов. Затем .для последовательно пробуренных ин тервалов определяют 2-4 значения

:пластового давления по следукщему соотношению: где M„» и Ч - механическая скорость проходки при забойном давлении соответ- ственно Р1» » и- Р„ .

ЙЪпученные значения пластового давления сравнивают между собой и в ,случае их. равенства считают, что па- ры последовательно пробуренных интер- валов действительно(разбуривались ,в одинаковых принятых условиях и что вычисленные значения пластового давления истинны. В противном случае, процесс измерения повторяют аналогич-ЗО ным образом.

Н р и м е р. Интервал 26802681,5 м разбурен долотом ЗУ294И при осевой нагрузке 20 тс (С р 0,6) с циклйческим изменением забойного давления через 0,5 проходки. Исходные данные: P. = 48,8 МПа;

=6,1 м/г, Р =51,8 МПа", V> =5,8 м/г, Р =48,8 МПа и Y 6,1 м/г..Данный интервал разбурен в одинаковых условиях (V» =- Ч при Р =Рэ );

Пластовое давление равно 54,7 МПа.

Сравнение результатов определения пластового давления в неоднородном разрезе скважины (см.чертеж) показывает, что предложенный способ по сравнению с известным обладает су.-щественно большей точностью. Здесь показан состав пород: глина 1, песчаник глинистый 2 и алевролит 3. Кро-. ме этого, приведены интервалы прони" цаемых, пластов 4, градиент пластового давления, определенный предлагаемым способом 5, известным способом

6 и независимым геофизическим методом 7, а также кривые плотности промывочной жидкости 8 и естественной поляризации (ПС) 9.

Геологическая эффективность предлагаемого способа заключается в повы:шении точности определения пластового давления пород непосредственно в процессе бурения скважин.

Зкономическая эффективность способа достигается за счет сокращения объема геофизических и гидродинами.ческих исследований и составляет в год около 4 тыс.руб на одну скважину.