Способ определения зоны поглощения в процессе бурения

 

Изобретение относится к горной промьшшенности и может быть использовано при бурении скважин на твердые полезные ископаемые, нефть, газ. Цель изобретения - повышение оперативности определения зоны поглощения . Промывочную жидкость (ШК) насосом закачивают в скважину одновременно через колонну бурильных труб 1 и кольцевое пространство 4. При движении от насоса до зоны 5 поглощения ШК движется по двум ветвям. Ветвь бурильных труб 1 заключает внутренний объем 3 бурильных труб от устья скважины до ее забоя (на протяженности L) и кольцевое пространство от забоя до зоны 5 поглощения (на протяженности L-X). Ветвь кольцевого пространства включает кольцевое пространство скважины от ее устья до зоны 5 поглощения (на протяженности X). В процессе закачивания ПЖ расходомерами 6, 7 контролируются ее расходы соответственно в обеих ветвях Q-f и кол Расстояние X от устья скважи ны до зоны 5 поглощения определяют по формуле Q ( А + Д) : 1- глубина скважины, м; 2. 3 коэффициенты гидросопротивлений соответственно в кольцевом пространстве скважины при расходе Q , внутри бурильной колонны при расходе Qyp, в кольцевом пространстве скважины при расходе Q-fp , с /м . 1 ил. i сл N9 ;о о: 5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (504 Е 21 В 47/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3899546/22-03 (22) 23.05.85 (46) 15.03,87..Бюл. 9 10 (71) Иркутское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института методики и техники разведки (72) А.Д.Елисеев (53) 622 ° 241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1084428, кл. Е 2! В 47/00, Д 984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОНЫ ПОГЛОЩЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промьппленности и может быть использовано при бурении скважин на твердые полезные ископаемые, нефть, газ.

Цель изобретения — повьппение оперативности определения зоны поглощения. Промывочную жидкость (ПХ<) насосом закачивают в скважину одновременно через колонну бурильных труб 1 и кольцевое пространство 4. При движении от насоса до зоны 5 поглощения,80, 1296716 A 1

ПЖ движется по двум ветвям. Ветвь бурильных труб 1 заключает внутренний объем 3 бурильных труб от устья скважины до ее забоя (на протяженности

L) и кольцевое пространство от забоя до зоны 5 поглощения (на лротяженности L-Х). Ветвь кольцевого пространства включает кольцевое пространство скважины от ее устья до зоны 5 поглощения (на протяженности Х). В процессе закачивания ПЖ расходомерами 6, 7 контролируются ее расходы соответственно в обеих ветвях (».рр и (»„ . Расстояние Х от устья скважикол ны до зоны 5 поглощения определяют по формуле Х=1 Q, (1 +A ): 4.,- Q „+

+ 3 (»тр, где L - глубина скважины, м; 1„,4, 1 — коэффициенты гидросопротивлений соответственно в кольцевом пространстве скважины при расходе О„ „, внутри бурильной колонны при расходе (» р, в кольцевом пространстве скважины при расходе а а (» р, с /м . 1 ил.

t 129671

Изобретение относится к способам определения местоположения зон поглощения промывочных растворов и может быть использовано при бурении скважин на твердые полезные ископаемые, нефть и газ.

Целью изобретения является повышение оперативности определения зоны поглощения.

На чертеже приведена схема нагне- 10 тания промывочного раствора в скважину.

На чертеже приняты следующие обо-. значения: I — колонна бурильных труб, 2 — герметизирующее устройство (например, превентор), 3 — внутренний объем бурильных труб, 4 = кольцевое пространство скважины, 5 — зона поглощения промывочной жидкости.

При осуществлении способа промы- 20 ночная жидкость буровым насосом закачивается в скважину (зону 5 поглощения) одновременно через бурильные трубы 1 и кольцевое пространство 4.

Устьевой герметизатор, например превентор, обеспечивает герметизацию при закачивании жидкости в кольцевое пространство. При движении жидкости от бурового насоса до зонь.. поглощения жидкость одновременно движется по двум параллельно включенным ветвям. Одна ветвь включает внутренний .объем 3 бурильных труб от устья скважины до ее забоя (на протяженности 1) и кольцевое пространство 35 от забоя,цо зоны поглощения (на протяженности .L-X), далее по тексту— ветвь бурильных труб. Другая ветвь включает кольцевое пространство скважины от ее устья до эоны 5 поглощения (на протяженности Х), далее— ветвь кольцевого пространства. В процессе закачивания жидкости в ветвях устанавливаются определенные расходы жидкости, значения которых контролируются расходомерами 6 и 7.

С учетом известных положений гидравлики потери давлений в ветвях гидравлической сети — ветвях бурильных труб и кольцевого пространства — рав- 5Î ны между собой, как гидросопротивления, включенные параллельно между двумя точками гидравлической сети.

Равенство потерь давления в параллельно включенных ветвях указанных интер- 55 валах скважины может быть представлено в следующем виде:

"дР = aP

6 где АР

1 потери давления жидкости, закачиваемой в скважину в ветви, включающей интервал кольцевого пространства от устья скважины до зоны поглощения, КПа; дР— потери давления жидкости, закачиваемой в скважину в ветви, включающей внутренний объем бурильных труб от устья до забоя скважины и кольцевое Пространство от забоя до зоны поглощения, МПа.

С учетом известных соотношений

"буровой" гидравлики равенство (1) может быть записано в следующем виде: дР1 =Л„ХЯ лР =Л 1 Q +4 (1 — Х).() к < 1 Q р з (1 Х) Р (2) где Х расстояние от устья скважины до зоны поглощения, м; глубина скважины, м; расход промывочной жидкости, который устанавливается в кольцевом пространстве при ее закачивании в зону поглощения одновременно через буровые трубы и кольцевое пространство, м /с; расход промывочной жидкости, который устанавливается внутри бурильных труб при ее закачивании в зону поглощения одновременно через бу- рильные трубы и кольцевое пространство, м з/с; коэффициент гидросопротивления промывочной жидкости при ее движении в кольцевом пространстве с расходом Г кол коэффициент гидросопротивления промывочной жидкости при ее движении в бурильных трубах с расходом Q„р,. коэффициент гидросопротивления промывочной жидкости при ее движении в кольцевом пространстве с расходом Q,р.

Q„,„

Ар

После очевидных преобразований равенства (2) выражение для определения расстояния от устья скважины до зоны поглощения может быть представлено в следующем виде:

)296716

Я „(Л,+ Лз)

Л,Q „+ß,Q, (3) (4) Выражение (3) является полным, и с его использованием может быть опре- 5 делено местоположение зоны поглощения при бурении геолого-разведочных (на твердые полезные ископаемые), нефтяных и газовых скважин.

При бурении снарядами со съемными керноприемниками, бурение которыми характеризуется малыми кольцевыми зазорами и высокими гидросопротивлениями в кольцевом пространстве в сравнении с гидросопротивлениями в бу15 рильных трубах, выражение для определения местоположения зоны поглощения может быть упрошено. При этом допускают следуюшее. слагаемым Л L Q в выражении тр

20 (2)можно пренебречь, так какпри бурении снарядами со съемными керноприемниками потери давления в кольцевом пространстве более, чем на порядок, превышают потери внутри труб, 25 что вносит погрешность менее 5Х. При определении потерь давления в кольцег вом пространстве произведение Л ь принимают равным Q„, а К= Л " Q (величина постоянная) где Л вЂ” коэффиA 30 циент гидросопротивления в кольцевом пространстве, соответствующий определенному расходу жидкости, К вЂ” постоянный коэффициент.

Такое допущение правомерно по следующим соображениям. Результатами исследований потерь давления на производственных скважинах отмечена их зависимость от расхода,. близкая к линейной, зависимость от глубины

40 также линейная. Поэтому можно предположить, что при изменении расходов произведение h< Q остается постоянН ным, а Л, . 0 = К Q„ . С учетом принятых допущений вырая<ение (2) принима45 ет следующий вид:

K" Q,.„ Х =К.Q. (L -Х), 4

Соотношение расходов, которые устанавливаются в бурильных трубах и кольцевом пространстве при закачивании промывочной жидкости в зону поглощения, характеризует соотношение гидросопротивлений и протяженностей параллельных ветвей-участков циркуляционной системы между устьем скважины и зоной поглощения, поэтому способ использован для оценки местоположения зоны поглощения.

Способ осуществляют следующим образом.

Бурение скважин осуществляется снарядом с муфто-замковым соединением с наружным диаметром бурильных труб 50 мм. Основной диаметр бурения 76 мм. В качестве промывочной среды использован глинистый раствор с параметрами Р(плотность) = 1,15" ,л10 кг/и, Т (условная вязкость) з з

20 с. При глубине 730 м отмечено частичное поглощение промывочной жидкости, которое проявлялось только с возобновлением процесса бурения с интенсивностью 35 л/мин, при расходе промывочной жидкости в процессе бурения 70 л/мин. Для определения местоположения зоны частичного поглощения по предлагаемому способу от нагнетательной линии бурового насоса промывочная жидкость подается в бурильные трубы и одновременно посредством устьевого герметизатора в кольцевое пространство. Расход нагнетания промывочной жидкости Q ь

70 л/мин, при этом расход нагнетания в кольцевое пространство О

- кол — 40 л/мин, а в бурильные трубы—

Q,p = 30 л/мин. С использованием известных соотношений гидравлики определены коэффициенты гидросопротивлений в кольцевом пространстве. — соответствующий расходу Q ко

Д

= 0,05; в бурильных трубах соответствующий расходу (), A = 0,04; в кольцевом пространстве соответствующий расходу Q ð, Л = 0,07.

Исходя из вырая<ения (4), расстоя50 ние от устья скважины до поглощения промывочной жидкости при бурении снарядами со съемными керноприемниками может быть определено по следую55 щей формуле:

Х =

Я ол +1

<тр

Используя выражение (3), определяют местоположения зоны поглощения

Л Qт (Лг+Л )

Х вЂ”вЂ”

Л,-QÄ .„+Л, Q,*, 730 900 0 11

0,05 1600+0,07.900

С учетом технологии бурения вышележащих интервалов скважины нетрудно где L — 4е 14ал

1 и 9

Составитель В.Булыгин

Техред В.Кадар Корректор О.Луговая

Редактор 3.Слиган

Заказ 726/35 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

5 129671 предположить, что промывочный раствор уходит в ранее затампонированный интервал (глубина 508-512 м). Скважинной расходометрией подтверждено, что зона поглощения находится на глу- 5 бине 508-512 м. После оценки местопо- ложения зоны поглощения она успешно затампонирована. Способ осуществляется буровой бригадой беэ участия

% специальной геофизической службы и 10 без использования специального геофи-; зического оборудования.

Реализация способа возможна с использованием двух расходомеров промы- f5 вочной жидкости или одного, и системы винтелей, посредством которых он может быть включен в требуемую гидравлическую линию.

При использовании насосов с короб"., кой передач (с заранее известной, установленной производительностью} расходы могут быть определены также с использованием одного расходомера, датчик которого установлен или в лиа нии нагнетания в бурильные трубы, или в кольцевое пространство. При этом расход в параллельной ветви может быть определен разностью между извест-3О ной, установленной производитель-ностью насоса и показаниями расходомера.

При выполнении исследований уста- 35 навливаются фактические режимы двине ния жидкости на участках циркуляционной системы.

6 6

Формула изобретения

Способ определения зоны поглощенйя в процессе бурения путем нагнетания промывочной жидкости в скважину через бурильную колонну и определения расхода ее нагнетания, нагнетания промывочной жидкости в скважину в, кольцевое пространство и определения расхода ее нагнетения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения оперативности, нагнетают промывочную жидкость в скважину через бурильную колонну и кольцевое пространство одновременно, а расстояние от устья скважины до зоны поглощения определяют по следующей формуле:

Ь Q (А,+ Л,) х- — — > ——

h, (к- + з Ч„ глубина скважины, м; расходы промывочной жидкости, которые устанавливаются при ее эакачивании в зону поглощения одновременно через бурильные трубы и кольцевое пространство соответственно в бурильных трубах и кольцевом пространстве, м /с; коэффициенты гидросопротивлений соответственно в кольцевом пространстве скважины при расходе Q< „, внутри бурильной колонны при расходе g, в кольцевом пространстве скважины при расходе (,, с /м .