Способ определения гидродинамического давления в скважине

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения нефтяных и газовых скважин (С). С целью повышения точности определения гидродинамического давления измеряют глубину и диаметр С. Определяют (шощадь (FT- ), длину и средний диаметр спускаемой колонны труб (КТ). Определяют коэффициент- (р) упругого изменения объема системы С - промывочная жидкость. Измеряют скорость V спуска КТ. При спуске КТ измеряют время движения промывочной жидкости из кольцевого пространства С после окончания спуска КТ с помощью секундомера или с помощью установленного в желобной системе уровнемера . Измеряют интервал времени между окончанием спуска КТ и окончанием движения жидкости из С. По нему определяют время запаздывания (tj) начала движения жидкости из кольцевого пространства КТ при спуске трубы. Затем вычисляют гидродинамическое давление Ра. по формуле /|i(0,5V,), где V, - объем кольцевого пространства С, м ; 2 объем части С ниже батмака КТ, м . 4 ил. § (Л со о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4 E 21 В 47/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ р\ °

» »

$»

» !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (, (21) 3876288/22-03 (22) 14.02.85 (46) 15 04 87. Бюл. № 14 (71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов (72) В.С.Котельников и Г.Г.Панченко (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 945402, кл. Е 21 В 47/06, 4980.

Сеид-Рза и др. Исследование времени запаздывания выхода бурового раствора на процесс спуска колонн.—

Азербайджанское нефтяное хозяйство, № 11, 1981 с. 34. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНЕ (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения нефтяных и газовых скважин (С), С целью повьппения точности определения гидродинамического давления измеря.— ют глубину и диаметр С. Определяют площадь (F, ), длину и средний диаметр спускаемой колонны труб (КТ), Определяют коэффициент (P) упругого изменения объема системы С вЂ” промывочная жидкость. Измеряют скорость

V спуска КТ. При спуске КТ измеряют время движения промывочной жидкости из кольцевого пространства С после окончания спуска КТ с помощью секундомера или с помощью установленного в желобной системе уровнемера. Измеряют интервал времени между окончанием спуска КТ и окончанием движения жидкости из С. По нему определяют время запаздывания (t Ä) начала движения жидкости из кольцевого пространства КТ при спуске трубы.

Затем вычисляют гидродинамическое давление Р> по формуле Р =F, V t / С

9 р оп

/ (0,5V, +Ч ), где Ч, — объем кольце 3. вого пространства С, м; V — объем части С ниже башмака КТ, м . 4 ил, 1303707 Ч= Ч<+ Ч,, 5

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения — повышение точности определения гидродинамическо го давления.

На фиг. 1 схематично показано положение колонны труб в скважине до начала движения очередной трубы или бурильной свечи; на фиг. 2 — то же, в момент начала движения промывочной жидкости из скважины; на фиг. 3— эпюра гидродинамических давлений по скважине в момент страгивания промывочной жидкости; на фиг. 4 — данные контрольного замера на скважине.

Сущность способа заключается в следующем.

Запишем закон Гука для системы скважина — промывочная жидкость где ЬР— изменение давления в скважине;

QV — упругое изменение объема системы скважина — промывочная жидкость при изменении давления на величину 5P

1 коэффициент упругого изменения объема системы скважина — промывочная жидкость;

V — объем жидкости в скважине, Упругое изменение объема системы скважина — промывочная жидкость (hV) за время запаздывания начала выхода жидкости из скважины и, равно объему спущенных за это время труб (V, ), т.е.

Чтр тр . тр оп т т . тр т оп где F — площадь поперечного сечения спускаемых труб; — длина спущенных труб за время запаздывания; скорость спуска труб.

С другой стороны, изменение упругого объема жидкости в скважине равно где AV, — упругое изменение объема в кольцевом пространстве скважины; ьЧ вЂ” упругое изменение объема в части скважины ниже башмака (низа) спускаемой колонны, Согласно закону Гука и эпюры распределения гидродинамических давлений в скважине (фиг. 3) получаем Ч, = V, -, ЬЧ,= Ч, Р, Р где Ч вЂ” обьем кольцевого простран— с тв а с к в ажины;

V — объем части скважины ниже

50 башмака колонны.

Подставляя последние три выражения в равенство 6U=F,,, получим следующее уравнение для определения величины гидродинамического давле55 ния (Р ):

F 2т т тт за и ф P(0,5V, +Vz) P(0,5V, +Vz )

Проведенные на скважинах экспери20 ментальные исследования показали, что время движения жидкости иэ скважины после окончания спуска трубы (свечи) и время запаздывания начала ее движения совпадают или близки по

25 величине.

Измерение времени движения жидкости из скважины после окончания спуска трубы (свечи) можно осущетвлять с помощью установленных в

З0 желобной системе расходомера или поплавка, что значительно упрощает измерения по сравнению с известным способом для случаев, когда уровень жидкости находится ниже устья скважины и расширяет возможности применения предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

При спуске колонны труб 1 измеря— ют время движения промывочной жидкости из кольцевого пространства скважины 2 после окончания спуска трубы (свечи) с помощью секундомера или используют для этой цели, например, установленные в желобной системе уровнемер или расходомер, Затем определяют время запаздывания начала движения жидкости из кольцевого пространства (t, „), используя для этого

50 ранее выполненные контрольные замеры времени движения жидкости после спуска трубы (t ) и времени (с „). Определяют длину спущенной трубы (свечи) за время t с начала

3<4 и

55 спуска,.используя для этого данные тахограммы спуска или показания датчика проходки, или путем умножения средней скорости спуска на „. При выполнении контрольных замеров

Площадь поперечного сечения скважины (F „), к D 3,14 О 216 г

F = -- — = -- — -- -- — =0,0366 м, «6 4 4

Объем кольцевого пространства сква40 жины (V) ) Ч< =(Рскь Утр ) Ь=(0 0366 — 0,0127) т

«3000=7) 7 мз

Объем скважины ниже долота (Ч ) Vz =Fc e (H h) =О ° 0366 (3500-3000

=18,3 м .

Время запаздывания начала движения жидкости из скважины равно времени движения жидкости из скважины после окончания спуска свечи, т.е, 50

t n " в 9c

По данным тахограммы спуска свечи или по показаниям датчика проходки определяют длину спущенных труб за

9 с, f =9 м. Объем спущенных труб

3 )3037 и t»„скважину перед спуском очередной трубы (свечи) заполняют жидкостью до устья с целью получения ис— тинного значения величины t

На фиг 4 приведень| данные кон- 5 трольного замера на скважине времени спуска бурильной свечи 3, времени запаздывания начала движения промывочной жидкости из скважины 4 и времени движения жидкости из скважины 10 после окончания спуска свечи 5 в зависимости от длины бурильной колонны (h). По данным контрольного замера следует, что t = „ ° Забой скважины при проведении контрольного за- )5 мера равен 2822 м, параметры раствора следующие: плотность 1,16 кг/дм ;

3, условная вязкость 20-22 с; статическое напряжение сдвига нулевое.

Пример. Глубина скважины Н=

=3500 м, средний диаметр скважины

D=0, 216 м, длина спущенной колонны

Ь=3000 м, диаметр спускаемых труб

6=0,127 м,. коэффициент упругого изменения объема системы скважина промывочная жидкость Р=4,5 ° 10 1/МПа, замеренное время движения жидкости из скважины после окончания спуска трубы равно t =9 с. Длина спущенных труб за время 9 с составляет ). =9 м. 30 Г

Определяют площадь поперечного сечения труб (F») к d 3 14 О 127 г — 0,0 27 р 4 4

07 4 определяют за время запаздывания (V ), V =F Х =0,0)27 9=0,114 м тР >f tP

Определяют максимальную величину гидродинамического давления (P ) в скважине

Чтр

p(P,5 V, +V ) 0 114 — — — -4,7 МПа, 4,5 ) О "(0,5 ° 71,5+) 8, 3) Влияние перетока жидкости в бурильные трубы через промывочные отверстия в долоте на величину Г опре1 деляют, например, следующим образом, По известным зависимостям определяют объем жидкости (Ч,„), поступившей в бурильные трубы за время t „, и в уравнение для Рт вместо V подставляют разность (V, -V ). Коэффициент

Р определяют путем опрессовки скважины, Формула и э о б р е т е н и я

Способ определения гидродинамического давления B скважине, включающий измерение геометрических размеров скважины и труб, определение коэффициента упругого изменения объема системы скважина — промывочная жидкость, измерение скорости спуска труб, определение времени запаздывания начала движения жидкости из кольцевого пространства колонны труб при спуске трубы и вычисление гидродйнамического давления по формуле Р + t»A

)

P(0,5V, +Ч где F — площадь поперечного сечения спускаемых труб, м; — скорость спуска труб, м/с; время запаздывания начала 3ОО выхода жидкости из скважины с; коэффициент упругого изменения объема системы скважина — промывочная жидкость

1/МПа;

V< — объем кольцевого пространз ства скважины, м

U — объем части скважины ниже

3 башмака колонны, м отлич ающийся тем, что, с целью повышения точности определения гидродинамического давления, г, ген.

4,м

2000 22ОО 2ФОО 26ОО 7ВОО

Qua

Составитель Н.Кривко

Редактор 10.Середа Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар

Заказ 1284/33

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 13О37О 6 измеряют интервал времени между окон- по которому определяют время запазчанием спуска трубы и окончани- дывания начала движения жидкости из ем движения жидкости из скважины, скважины.