Способ контроля за искривлением скважины

 

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить точность и надежность контроля искривления скважин. Измеряют продольное перемещение ΔL бурильной колонны и нагрузку Р на породоразрушающий инструмент. Осуществляют разгрузку бурильной колонны до величины, превышающей расчетную массу ее утяжеленного низа в скважине. По результатам измерения определяют передаваемую утяжеленным низом или его частью с наибольшей жесткостью нагрузку Р<SB POS="POST">1</SB> на инструмент. По изменению нагрузки Р<SB POS="POST">1</SB> до Р<SB POS="POST">2</SB> с глубиной скважины контролируют изменение угла искривления. Способ позволяет сократить количество прямых замеров угла искривления в скважине и снизить затраты на его исправление. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИИ (51)4 Е 21 В 47/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯЫ

ПРИ ГННТ СССР

К Д BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3998083/23-03 (22) 30.12.85 (46) 23,07.89. Бюл, Ф 27 (71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов (72) В.С.Котельников, Н.Н,Мельник и Ю.Г.Буримов (53) 622.242(088.8) (56) Калинин А.Г, Искривление буровых скважин. — М.: Гостоптехиэдат, 1963, с. 242-243, Авторское свидетельство СССР

1ь 1167310, кл. F. 21 В 47/02, 1983. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ 3A HCKPHBJIEHVEIi

СКВАЖИН (57) Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить точность и

Изобретение относится к горному делу и предназначено для контроля искривления вертикальных и наклоннонаправленных скважин.

Цель изобретения — повышение точности и надежности контроля искривления скважин..

На фиг.1 показано положение утяжеленного низа бурильной колонны в искривленной скважине; на фиг .2 — зависимости продольного перемещения (Д 1) колонны от нагрузки (Р) на долото.

При разгрузке бурильной колонны на забой скважины бурильная колонна изменяет длину. Согласно закону Гука изменение длины колонны прямо пропорционально изменению нагрузки на породораэрушающий инструмент — доло„„Я0„„149543О А l надежность контроля искривления скважин. Измеряют продольное перемещение

gI бурильной колонны и нагрузку P на породоразрушающий инструмент, Осущест— вляют разгрузку бурильной колонны до величины, превышающей расчетную массу ее утяжелснного низа в скважине.

По результатам измерения определяют передаваемую утяжеленным низом или его частью с наибольшей жесткостью нагрузку Р, на инструмент. По измененыо нагрузки Р „ до Р с глубиной скважины контролируют изменение угла искривления. Способ позволяет сократить количество прямых замеров угла искривления в скважине и снизить затраты на его исправление.

2 ил. то. При превышении усилия разгрузки критической величины низ бурильной колонны теряет устойчивость и изгибается с образîBëíèåì полуволны, При дальнейшей разгрузке колонны на забой происходит изгиб вышележащего участка колонны с образованием второй полуволны и т.д.

Для создания нагрузки на долото в нижней части бурильной колонны устанавливают утяжеленный низ, имеющий значительно больший наружный диаметр и толщину стенки по сравнению с бурильными трубами. В состав утяжеленного низа могут входить утяжеленные бурильные трубы (УБТ), забойные дви- гатели, центрирующие устройства. Деформации изгиба для утяжеленного низа имеют значительно меньшую величину, 149543 чем для менее жестких бурильных труб, Так для УБТ диаметром 0,203 м первая критическая нагрузка (вес разгруженной на забой части УБТ которые под дейстФ

5 вием собственного веса изогнутся ) равна 78 кн, а для бурильных труб диаметром 0,127 м критическая нагрузка со- ставляет 11 кн, т,е. в семь раз меньше, следовательно, бурильные трубы будут изгибаться примерно в семь раз чаще, чем УБТ. Кроме того, для бурильных труб будет больше и величина отно- . сительного продольного перемещения концов каждой полуволны по сравнению с УБТ иэ-эа меньшего диаметра бурильных труб, Указанное справедливо и для УБТ разных диаметров.

При разгрузке бурильных колонн на забой скважины сначала раэгружается утяжеленный ниэ, а затем бурильные трубы. Как только начинается разгрузка УБТ с меньшей жесткостью (меньшего диаметра) или бурильных 25 труб, темп перемещения бурильной колонны увеличивается за счет появлений или роста деформаций изгиба. Полный вес утяжеленного низа 1 (фиг.1) в скважине 2 может быть разложен на 30 процольную и поперечную составляющие, которые определяются уравнениями

G, = G.сов с(; Г 2= Gisin î(, (1) где 11 — реакция забоя, Сила Г трения утяжеленного низа о стенки скважины равна 50

F " -f -G 2 = f . G ° . sine( (3) где Е - коэффициент трения утяжеленного низа о стенки скважины.

Как следует из выражения (2 ) с увеличением угла искривления создаваемая утяжеленным низом нагрузка на долото уменьшается, а при уменьшении где Г ; продольная составляющая веса 35

1 утяжеленного низа;

G — вес утяжеленного низа в

KHQK0C TH

G — поперечная составляющая ве.2 са утяжеленного пиза; 40 с — угол искривления скважины.

Передаваемая утяжеленным низом нагрузка Р на долото равна разности между продольной составляющей веса и силой трения утяжеленного низа о стенки скважины

P N G,-Р -=С(сов (К-sin d ), (2) угла искривления нагрузка увеличивается. Величина нагрузки может изменяться от полного веса утяжеленного низа в жидкости для. вертикальной скважины до нуля при углах искривления, когда сила трения превышает продольную составляющую веса утяжеленного низа, Способ осуществляется следующим образом.

Устанавливают породоразрушающий инструмент — долото на забой скважи-, ны и осуществляют разгрузку бурильной колонны на долото до величины, превышающей расчетный вес ее утяжеленного низа в скважине, При этом измеряют продольное перемещение верхней части бурильной колонны и нагрузку на долото, Строят график изменения перемещения бурильной колонны от нагрузки на долото. По резкому изменению угла наклона кривой определяют нагрузку, передаваемую утяжеленным низом или его частью с наибольшей жесткостью. Полученную величину нагрузки сравнивают с ее значениями при меньших глубинах скважины и в слу .ае несовпадения их значений,, т.е, при изменении нагрузки, контролируют изменение угла .искривления скважины, Исправляют угол искривления или спускают в скважину измерительный прибор для более точного определения угла искривления. Измерение перемещений бурильной колонны можно проводить как при увеличении нагрузки на долото, так и при ее уменьшении после предварительного нагружения долота до нагрузки, заведомо превышающей расчетный вес утяжеленного низа. Мак-! симальную величину создаваемой нагрузки на долото в процессе измерений определяют из условия надежного получения точки перегиба кривой. При наличии эффектов зависаний бурильной колонны ее в процессе измерений периодически проворачивают. Для измерения продольных перемещений бурильной колонны используют показания датчика перемещения бурильной колонны или измерительную линейку. Нагрузку на до,пото контролируют путем измерения веса на крюке или используют показания устьевых.или забойных датчиков нагрузки.

Для повьш ения точности контроля угла искривления эа счет уменьшения длины контролируемого низа утяжелен14 ный низ компонуют с разной жесткостью, Контроль угла искривления скважины осуществляют в этом случае по участку утяжеленного низа с максимальной жесткостью.

Для более .надежного определения точки перегиба кривой и передаваемой утяжеленным низом или его частью на-. грузки на долото в компоновку низа устанавливают амортизатор продольных колебаний или другое приспособление, создающее возможность относительного продольного перемещения частей компоновки низа, Наиболее эффективно применение амортизаторов с большим рабочим ходом и с небольшой жесткостью упругого элемента.

Величину угла o(Hñêðèâëåíèÿ определяют иэ выражения 20

95430 ления, которые были определены более точными методами.

Кривая I (фиг.2) соответствует глубине скважины Н, а кривая II — глубине скважины Н, причем Н, (Н . При глубине Н1 создаваемая утяжеленным низом или его частью нагрузка на долото равна Р 1,,а при глубине Н наrpy3Ka равна P . Уменьшение величины нагрузки P происходит за счет увеличения угла искривления скважины, Предлагаемый способ, кроме повышения. точности контроля искривления скважин, позволяет сократить количество прямых замеров угла искривления в скважине и снизить затраты его на исправление.

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я

Р = К. G (co s а(- f sin с(), (4) где P — - передаваемая утяжеленным низом или его частью нагрузка на долото;

К вЂ” опытный коэффициент;

G — вес утяжеленного низа или

его части в промывочной жидкости — коэффициент трения труб о стенки скважины.

Коэффициенты Г и К определяют пуl тем подстановки значений P и d, определенных для ранее пробуренных искривленных участков скважины или для ранее пробуренных скважин, в уравнение (4) при известных углах, искривСпособ контроля за искривлением скважины, включающий измерение про дольных перемещений бурильной колонны и нагрузки на породоразрушающий

25 инструмент, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью повышения точности и надежности контроля, осуществляют разгрузку бурильной колонны до величины, превышающеи расчетный вес ее

gp утяжеленного низа в скважине, а по результатам измерений определяют передаваемую утяжеленным низом или его частью с наибольшей жесткостью нагрузку на породоразрушающий инстру35 . мент, по изменению которой с глубиной скважины контролируют изменение угла искривления, 1 493430

Составитель А.1:ветков

Редактор Л.Зайцева Техред A.Кравчук КоРРектоР О.Кравцова

Заказ 4223/28 Тираж 514 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101