Способ раннего обнаружения газопроявления при бурении скважин
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - повышение точности определения газопроявления. Для этого измеряют амплитуду пульсации давления бурового раствора на входе и выходе из скважины. Вычисляют соотношение а.мплитуд пульсации и определяют по величине их соотношений степень загазованности бурового раствора. Способ позволяет осушествлять раннюю диагностику газопроявлений и с высокой точностью определять опасное газосодержание.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5ц 4 Е 21 В 47 !0 i+/ "ывы
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ где Пв-. — показатель соотношения амплитуд пульсаций;
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4291338/23-03 (22) 28.07.87 (46) 28.02.89. Бюл. № 8 (71) Среднеазиатский научно-исследовательский институт природного газа (72) С. А. Алехин, В. Н. Пашковский, P. И. Борн и С. С. Махмудов (53) 550.83 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 619626, кл. Е 21 В 47/00, 1978.
Авторское свидетельство СССР № 1209836, кл. Е 21 В 47/00, 1986.
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к методам определения газопроявлений на забое.
Цель изобретения — повышение точности определения газопроявления.
Сущность способа закл ючается в следующем.
Для создания циркуляции бурового раствора в трубном и затрубном пространствах обычно используются высоконапорные поршневые буровые насосы, в которые в отличие от центробежных подают раствор порциями, в результате чего в момент, когда одна порция выжата поршнем из цилиндра в трубопровод, а другая только начинает выжиматься, возникают пульсации раствора, вызывающие упругие колебания в растворе, распространяющиеся от выхода насоса до выхода из затрубного пространства скважины. Возникающая при этом пульсация увеличивает показания давления на 7 — 1000, что выше среднего давления в потоке раствора. Для определения величины амплитуды пульсации давления измеряемая максимальная величина давления, возникающего в
„„Я0„„1461890 (54) СПОСОБ РАННЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ ГАЗОПРОЯВЛЕНИЯ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения — повышение точности определения газопроявления. Для этого измеряют амплитуду пульсации давления бурового раствора на входе и выходе из скважины. Вычисляют соотношение амплитуд пульсации и определяют по величине их соотношений степень загазованности бурового раствора. Способ позволяет осуществлять раннюю диагностику газопроявлений и с высокой точностью определять опасное газосодержание. потоке раствора в процессе его циркуляции, и по разнице величин максимального значения давления и среднего давления в растворе определяют величину амплитуды пульсации давления:
А=Р к.- — Р . (1) где P - — максимальное давление в потоке раствора, Па;
Р. — среднее давление в потоке раствора, Па.
Для измерения максимальных величин давления в растворе на входе в трубное пространство и на выходе из затрубного устанавливают датчики давления, подключенные к манометрам.
О степени загазованности бурового раствора, т. е. о скорости и количестве поступающего в раствор из вскрытого пласта газа судят по изменению соотношения величин амплитуд пульсаций в выходящем и входящем буровом растворе, т. е.
Авык (Рвакв.вык. — Рв) ва (2)
А вв (Рвакв.вк.— Рв ) -
1461890
А..
1 — 0,7
0,7 — 0,5
0,5 — 0,3
0,3 — 0
Формула изобретения
50 — величина амплитуды пульсации давления в выходящем из скважины буровом растворе, Па;
А.х — величина амплитуды пульсации давления во входящем в скважину раство-, ре, Па;
P.. акс.ныл. — величина максимального давления в выходящем буровом растворе, Па;
P. — величина максимального давления во входящем растворе, Па.
Пример 1. При бурении скважин в зонах, осложненных парогазопроявлениями, в солевой толще повышенные газопоказания фиксируются за несколько десятков метров до вскрытия газонасыщенных пород или пластов-индикаторов. При вскрытии на глубине
2500 м кровли пластов терригенных пород максимальные давления по показаниям ма- 20 нометров датчиков составили:
Р." .. .=10,79 10 Па (110 ат), Р." -. =10,29 ° 10 Па (105 ат).
Величина среднего давления в буровом растворе на этой же глубине составила Р„=
=9,8 10 Па (100 ат). Отсюда величина амплитуды пульсации во входящем в скважину растворе составила:
Авх = Рынкс вых.— Рк = 10,78 10 — 9,8 10
=9,8 ° 10 Па (10 ат), а величина амплитуды пульсации в выходя- 30 щем из скважины растворе:
Аныл = Рыакс.выл. =. Рн = 1 0,29 1 0 — 9,8 Q
) 10 =4,9 10" Па (5 ат).
Тогда показатель соотношения амплитуд пульсаций будет равен:
А-. 35
Пс; = — =0,5.
Aì
Затухание величины амплитуды пульсации в два раза и больше характеризует степень загазованности бурового раствора свыше 1504.
Пример 2. При дальнейшем вскрытии пласта — индикатора, характеризующего возможные опасные газопроявления, и нижележащей солевой толщи на глубине 3000 м при среднем давлении в потоке раствора: 45
Р„=10,78 ° 10 Па (110 ат), величины максимального давления во входящем и выходящем растворе составили:
Р; к ° =11,76 10 Па (120 ат)
Р. .; . =11,07 ° 10 Па (113 ат), тогда А =11,76 10 Па — 10,78 ° 10 =
=9,8 10 Па (10 ат)
А,.к=11,07 10 — 10,78 10 =2,9 10 Па (3 ат), 2,9 10
П-. =- — к=0,29.
9,8 10 55
При А, менее 0,3 степень газонасыщения бурового раствора составляет более 20Я, что является опасным и может привести к резкому снижению плотности бурового раствора и газовому выбросу.
Пример 8. Степень загазованности бурового раствора зависит как от интенсивности поступления газа из пласта в раствор, так и от параметров раствора, таких как плотность, вязкость, динамическое напряжение сдвига, а также высоты столба жидкости.
Эксперименты показали, что с достаточной степенью точности можно получить зависимости между степенью загазованности раствора и изменением пульсации (изменением соотношения амплитуд пульсаций) выходящего и входящего растворов. Ниже показаны эти зависимости;
Содержание газа Псн в растворе
0 — 5
5 — 15
15 — 20
Более 20
Содержание газа в растворе до 5Я может быть получено в процессе приготовления раствора на эжекторных смесителях, когда при смешивании порошкообразных материалов с водой эжектор подсасывает воздух и загазовывает раствор. По мере углубления скважины этот фактор начинает влиять на величину упругих колебаний, и амплитуда пульсации выходящего раствора несколько уменьшается. Таким образом, величина П1 — 0,7 безопасна для процесса бурения. При загазованности раствора 5 — !5Я снижается плотность раствора, и даже при малой интенсивности поступления газа из пласта в раствор уже возникает необходимость принятия мер по дегазации раствора на поверхности. При загазованности раствора 15—
20Я возникает опасность выброса бурового раствора, так как плотность его резко падает а забойное давление снижается. При загазованности раствора более 20Я возможно образование газовой пробки и газового фонтана. Опасным является уже содержание газа 15 — 20Я, т. е. при П- 0,5 — 0,3.
Предлагаемый способ позволяет осуществлять раннюю диагностику газопроявлений и с высокой точностью определять опасное содержание газа.
Способ раннего обнаружения газопроявления при бурении скважин, включающий измерение амплитуды пульсации давления бурового раствора на выходе из скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения газопроявления, дополнительно измеряют амплитуду пульсации давления бурового раствора на входе в скважину и по соотношению измеряемых амплитуд пульсации определяют степень загазованности бурового раствора.
