Способ регулирования режимов бурения

 

Изобретение относится к технике бурения глубоких скважин. Цель - повышение эффективности бурения за счет дифференциального использования поперечных и продольных колебаний породоразрушающего инструмента. Для этого в процессе бурения регистрируют осевую нагрузку G, частоту вращения N бурового инструмента и механическую скорость бурения V м и определяют зависимость V м от параметров режима бурения G и N при фиксированном значении одного из них. По результатам бурения соседних скважин задают максимальное значение рейсовой скорости V р макс, а в ходе бурения измеряют время бурения и текущее значение рейсовой скорости V р. Выделяют начало зоны резкого увеличения V м, а параметры G и N, соответствующие этой зоне, задают в качестве оптимальных. В конце бурения при V р *98 V р макс выделяют зону резкого увеличения V м и выбирают соответствующие ей параметры G и N, при которых достигается равенство текущего и заданного значении рейсовой скорости. Таким образом управление рейсовой скоростью и стоимостью метра проходки в каждом конкретном долблении происходит незасисиом от условий бурения в соответствии с поставленной задачей. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

«а «11

А1 (51)5 E 21 В 44 00 ОСУДАРСТВЕНИЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЫЕСОИ

4(с Ч161 1 г 1() (21) 4283428/23-03 (22) 11.06.87 (46) 07.09.90. Бюл. В 33 (75) С.В. Синев (53) 622.241(088.8) (56) Федоров В.С. Проектирование режимов бурения. — М.: Гостехиздат, 1958, с. 181.

Инструкция по эксплуатации шарошечнв х долот при бурении нефтяных и газовых скважин (РД39-2-51-78). -М.:

ВНИИБТ, 1978, с. 240. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ

БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике бурения глубоких скважин. Цепь — повышение эффективности бурения за счет дифференцированного использования поперечных и продольных колебаний породоразрушающего инструмента. Для этого в процессе бурения регистрируют осевую нагрузку G частоту аращения и бурового инструмента и механическую

Изобретение относится к области бурения глубоких скважин, .в частности к вращательному бурению, где бурение осуществляется вращающимся породораэрушающим инструментом (долотом), входящим в состав бурильного инструмента наряду с утяжеленными бурильными . трубами, через которые с устья скважины передается крутящий момент и буровой раствор для .очистки забоя от выбуренной породи.

2 скорость бурения V и определяют вам висимость V+ и определяют зависимость

Ч от параметров режима бурения G u м и при фиксированном значении одного иэ них. По результатам бурения соседних скважин задают максимальное значение рейсовой скорости V „,а в ходе бурения измеряют время бурения и текущее значение рейсовой скорости

V . .Вьделяют начало зоны резкого увеР личения Ч, а параметры G и и, соот. ветствующие этой зоне, задают в качестве оптимальных. В конце бурения .при Vp Z Ч t „,„„ вьщеляют зону редкого увеличения Ч и выбирают соответствующие ей параметры С и и, при которых достигается равенство текущего и заданного значений рейсовой скорости. Таким образом управление рейсовой скоростью и стоимостью метра проходки в каждом конкретном долблении происходит независ. мо от условий бурения в соответствии с постав- р и ь ленной задачей. 6 ил. 4а

Целью изобретения является повышение эффективности бурения за счет дифференцированного использования поперечных и продольных колебаний по-, родоразрушающего инструмента.

На фиг. 1 представлена зависимость механической скорости бурения от частоты вращения долота, снятой в стендовых условиях при бурении непроницаемой породы в контакте с технической водой с гидростатическим давлением

1590546

20 МПа; на фиг. 2 - зависимости механической скорости Ч от нагрузки на долото, снятой при бурении скважины в интервале 1465-1490 м(а) и 16001610 м(б) при частоте вращения долота

50 об/мин; на фиг. 3 - 5 - варианты зависимостей механической скорости от нагрузки на долото и частоты его вращения как функции двух переменных

G и и в виде поверхности сложной формы V(G,n) с перегибами, обусловленными поперечными и продольными низкочастотными колебаниями долота; на фиг. 6 — проекция поверхности сложной 15 формы и пересекающаяся с ней плоскость EF которой принадлежат зоны локального максимума скорости перед первым и вторым перегибами.

Зависимости, представленные на фиг. 1 и 2, свидетельствуют о сложном характере влияния нагрузки на долото и частоты его вращения на механическую скорость,.что требует оценки их совместного влияния. В диапазоне частот, 25 применяемых в роторном бурении, в пределах 200 об/мин отмечается достаточно стабильная зависимость V(n).

Эта зависимость показана кривой АВ (фиг. 3) в виде проекции на плоскость 30

С. Аналогичные зависимости (фиг. 4 и

5) -в виде кривых А,В, и А В < на плоскостях С и С . На поверхйости слоиной формы Ч (G, n):âûäåëåíà область резкого возрастания механической скорости бурения D (фиг. 3) с ее проекцией В на плоскость Gn, используемая в конце долбления для регулирования текущего значения рейсовой скорости. На поверхности сложнои формы 40

V (G,n) может быть выделена зона локального максимума механической скорости D, непосредственно перед вторым перегибом от начала координат и его проекция Р „ на плоскость Gn, ко- 45 ( торая определяет область рекомендуемых оптимальных G и п (фиг. 4). Область локального максимума скорости

D перед первым от начала координат перегибом поверхности сложной формы, представляющей Ч как функцию от G u и, и его проекцию 0 на плоскость Gn (фиг. 5). Проекция линии пересечения поверхности сложной формы с плос" костью, проходящей через области локального максимума на фиг. 4 и 5 на плоскости V(G) в виде точки F, указывает на границу по исключению преимущественно продольных колебаний.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В начале долбления в процессе бурения после приработки долота к забою на минимальном отрезке проходки, обеспечивающем стабильность:нараметров, производят замеры изменения механической скорости при изменении, например, нагрузки на долото при постоянной частоте его вращения. Такая операция производится для всего диапазона применяемых частот. По результатам строится функциональная зависимость от двух основных переменных в виде поверхности в координатах Ч (G,n). На этой поверхности выделяют зону непосредственно перед первым резким увеличением механической скорости бурения, принимая параметры режимов бурения,соответствующие этой зоне, в качестве оптимальных.

В ходе бурения поддерживаются параметры режима, обеспечивающие положение-выделенной зоны на поверхности сложной формыЧ (b,п) . По результатам бурения соседних скважин или по предыдущему долблению на рассматриваемой скважине определяют максимальную рейсовую скорость V p „„ „для разбуриваемого интервала. В ходе бурения определяют время с начала долбления и текущее значение рейсовой скорости. В конце бурения, которое определяется по времени бурения на соседней скважине, времени бурения на соседней скважине, или по предыдущему долблению, текущее значение рейсовой скорости V р сравнивается с заданным ее максимальным значением Ч р „„и, если V р < V на зависимости Ч (С, Tl) выделяют зону резкого увеличения механической скорости с переходом на режим, соответствукщую этой зоне, что обеспечивает равенство текущей рейсовой скорости и заданным ее максимальным значениям.

В общем случае способ регулирования режимов бурения используют в зависимости от поставленной перед бурением задачи, выбирая при этом область на V (G,n) и по проекции на плоскость Gn определяют конкретные величины нагрузки на долото и частоты вращения. Для максимальной сохранности долота от продольных и поперечных колебаний используют область

D< (фиг. 5) и параметры G,n, принадлежащие проекции этой области D .

Для максимальной сохранности долота

Vr pf

Рие. 1

Ум/у д

2 6 10 t4 1В - Г2 N Ю б;тс

5 159054 от продольных колебаний при задавленных поперечных колебаниях используют область D (фиг. 4), нагрузку на долото и частоту вращения в области

D„ . Для исключения продольных колебаний долота используют зону Г (фиг.6).

11ри сохранности долота от продольных колебаний для регулирования рейсовой скорости, например, если по текущему значению рейсовой скорости при постоянной механической скорости необходимо прекратить бурение, увеличивают механическую скорость, в ущерб долота, переходом в зону D (фиг. 3) с поддержанием G и п в области D

Использование предлагаемого способа регулирования режимов бурения дает возможность управлять рейсовой скоростью и стоимостью метра проходки 20 в каждом конкретном долблении независимо от условий бурения.

Формула и э о бр ет ения

Способ регулирования режимов буре- 25 ния, основанный на,регистрации осевой нагрузки, частоты вращения бурового б 6 инструмента и механической скорости бурения и определении зависимости механической скорости от параметров режима бурения осевой нагрузки и частоты вращения при фиксированном значении одного из них, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышени.: эффективности бурения за счет дифференцированного использования поперечных и продольных колебаний породораэрушающего инструмента, задают макси л мальное значение рейсовой скорости

Ч „„, измеряют время бурения и определяют текущее значение рейсовой скорости Чр, при этом выделяют начало зоны первого резкого увеличения меха-. нической скорости бурения, а параметры режимов бурения, соответствующие этой зоне, задают в качестве оптимальных, причем в конце бурения в случае

V p c V „ выделяют зону резкого увеличения механической скорости буре. ния и выбирают соответствующе ей параметры режима бурения, при которых достигается равенство текущего и заданного значений рейсовой скорости.

1590546

1590546

1590546

Фиг 5

0 у б о м г гг

Рие. б

Составитель В. Шилов

Техред И;Дидык Корректор Н. Ревская

Редактор Н. Бобкова

Заказ 2616 Тираж 473 Подписное

ВНИИПИ 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