Способ определения оптимального времени работы долота режуще-истирающего типа на забое скважины

 

Изобретение относится к горной прбм,- сти и позволяет повысить точность способа определения относительного времени работы долота в произвольных, но неизменных горно-технических условиях. Для осуществления способа отрабатывают контрольное и исследуемое долота с фиксацией продолжительности каждого долбления, фиксируют потери диаметра (Д) долота и износа его породоразрушающей поверхности по глубине образующейся на ней кольцевой выработки (KB). Контрольное долото отрабатывается до достижения потерей Д и глубиной KB максимально допустимых значений с фиксацией времени достижения этих значений. Для исследуемого долота, работающего в новых горно-технических условиях, параметры износа фиксируются по трем долблениям в зоне нормального износа. По полученным данным для каждого долота определяют зависимость их износа по Д и глубине KB от времени в виде функций l(t) = at''. Вычисляют для найденных функций козффициенты аи b и из условия равенства ресурсов контрольного и исследуемого долот определяют время использования ресурса исследуемого долота по Д и глубине KB в соответствии с выражением Т2= nriTi , где TI - время достижения максимально допустимого износа контрольного долота по Д или глубине KB: гл = [(ai/a? '{(62 + 1): (b2 + + 1) Г/Ь2 + 1. ^=(131 + 1): (b2 + 1). За оптимальное время работы исследуемого долота на забое скважины прин1'мают меньшее из значений времени использования его ресурса по потере Д или глубине КВ. Исключение передержки или недоработки долота на забое скважины сокращает непроизводительные затраты времени и средств в процессе проводки скважины. 2 ил.i;ёГОел ^ьо>&Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а точнее к способам определения продолжительности работы долот на забое.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ оп- • ределения времени подъема долота с забоя, включающий фиксирование проходки ДЬза каждое долбление At, суммарного времени работы долота на забое к рассматриваемому моменту и определение времени подъема долота как соответствующего максимуму функцииА = Имакс = -дг 'Т,?

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЬЬ

A = Ьмакс = — 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 4767117/03 (22) 11.12,89 (46) 15.02,92. Бюл. М 6 (71) Институт проблем глубинных нефтегазовых месторождений АН АЗССР (72) Г.M. Зфендиев, Р.Д, Джеваншир, В.Т. Кулиев и Е,С, Жидков (53) 622.24.051.44:622.24 (088,8) (56) Дверий B.Ï. Бурение скважин лопастными долотами. M.: Недра, 1977, с. 155-158.

Зубков М,М. Опыт эффективной отра- ботки долот на забое при больших глубинах скважин. — Нефтяное хозяйство, 1960, М 10, с. 48-52; (54) СПОСОБОПРЕДЕЛЕНИЯОПТИМАЛЬНОГО

ВРЕМЕНИ РАБОТЫ ДОЛОТА РЕЖУЩЕ-ИСТИРАЮЩЕГО ТИПА НА ЗАБОЕ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к горной промсти и позволяет повысить точность способа определения относительного времени работы долота в произвольных, но неизменных горно-технических условиях. Для осуществления способа отрабатывают контрольное и исследуемое долота с фиксацией продол)кительности каждого долбления, фиксируют потери диаметра (Д) долота и износа его породораэрушающей поверхности по глубине образующейся на ней кольцевой выработки (КВ). Контрольное долото отрабаИзобретение относится к нефтегазовой промышленности, а точнее к способам определения продолжительности работы долот на забое, Наиболее близким к ггредлагаемому по технической сущности является способ определения времени подъема долота с забоя, включающий фиксирование проходки Лh ЙХ,, 1712572 А1 (я)5 Е 21 В 10/00, 10/46 тывается до достижения потерей Д и глубиной КВ максимально допустимых значений . с фиксацией времени достижения этих значений. Для исследуемого долота, работающего в новых горно-технических условиях, 1 параметры износа фиксируются по трем долблениям в зоне нормальйого износа.

По полученным данным для каждого долота определяют зависимость их износа по

Д и глубине КВ от времени в виде функций

il (t) = at . Вычисляют для найденных функЬ ций коэффициенты а и Ь и из условия равенства ресурсов контрольного и исследуемого долот определяют время использования ресурса исследуемого долота по Д и глубине

КВ в соответствии с выражением Т2= вТ1, где Т1 — время достижения максимально допустимого износа контрольного долота по

Д или глубине КВ: т =((а /аг ((Ьг+ 1); (Ьг+

+ 1}) 2; p= (Ь1+ 1): (Ь2+ 1). За оптимальное время работы исследуемого долота на забое скважины принимают меньшее из значений времени использования его ресурса по потере Д или глубине КВ. Исключение передержки или недоработки долота на забое скважины сокращает непроизводительные затраты времени и средств в процессе проводки скважины. 2 ил. эа каждое долбление h.t, суммарного времени работы долота на забое к рассматриваемому моменту и определение времени подьема долота как соответствующего максимуму функции

1712572

10 щим к промывочным каналам. В 15

30

55 с учетом допустимого еремени передержки долота t >n, установленного опытным путем: 15-20 мин при турбинном и 25-40 мин при роторном способе бурения. Если за время галоп значение функции А вновь начнет возрастать, то бурение следует продолжить.

Как показала практика, основным недостатком этого способа является то, что, позволяя с той или иной мерой достоверности определять время сработки рабочих элементов долота, обеспечивающих эффективное внедрение долота в породу, он не позволяет судить о сработке долота, например, по диаметру, или участкам, прилегаюрезультате на практике долото, поднятое .по указанному критерию оказывается сработанным по диаметру сверх допустимых пределов, что в дальнейшем приводит к осложнению в процессе бурения или необходимости проработки ствола скважин, т. е. к непроизводительным затратам времени и средств.

Кроме того, на практике нередко наблюдается повторное нарастание критерия А через промежутки времени, значительно превышающие время допустимой передержки долота на забое (tzp>). Это существенно осложняет объективную оценку определения момента подъема долота с забоя

Цель изобретения — повышение точности определения времени использования ресурса долота с учетом достижения допустимого износа не только по рабочей поверхности, но и по диаметру.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем фиксирование общего времени работы долота после каждого долбления, в произвольных. но неизменных геолого-технических условиях до полного износа отрабатывают контрольное долото, фиксируют значения потери - диаметра и глубины кольцевой выработки рабочей поверхности долота после каждого долбления в зоне нормального износа и время достижения максимально допустимых значений этих величин, а для долота, работающего в новых геолого-технических условиях фиксируют значения потери диаметра и глубины кольцевой выработки после каждого из трех долблений в зоне нормального износа, из условия равенства ресурсов контрольного и исследуемого долот определяют время использования ресурса исследуемого долота по потере диметра и глубине кольцевой выработки по формуле 2=гп Т1Р где Tz — время использования искомого ресурса исследуемого долота, ч;

T1 — время использования аналогичного ресурса контрольного долота, ч;

1 а1 bz+1 > bz y1

az b1+ 1!

Ь1+1

Ь2+ f где 31, b1, а2, b2 — коэффициенты, аппроксимирующие зависимости скорости расхода ресурса соответственно контрольного и исследуемого долот в виде А= at, и за время подъема исследуемого долота принимается меньшее из значений вре". ени использования его ресурса по потере диаметра или по глубине кольцевой выработки.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что в качестве контролируемого параметра используется не только сработка рабочей поверхности долота, но и износ долота по диаметру. Кроме того, предлагаемый способ предусматривает отработку контрольного долота и сопоставление его ресурса с ресурсом исследуемого долота, Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна", Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от известного, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники, и следовательно, обеспечивают ему соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлены зависимости скорости расхода ресурса контрольного (кривые 1 и 2) и исследуемого долот (кривые

3 и 4) соответственно по потере диаметра и глубине кольцевой выработки; на фиг. 2— зависимость измерения параметра А во времени для исследуемого долота.

Способ осуществляется следующим образом.

В произвольных, но неизменных геолого-технических условиях производят огработку контрольного долота до тех пор, пока потеря диаметра и глубина кольцевой выработки на рабочей поверхности долота не достигнут максимально допустимых значений соответственно 5 мм и 14 мм, и фиксируют время .Т1 и Т1, достижения этих о к значений, т. е. время полного использования (расхода) ресурса долота, После каждого долбления в зоне норма„ьного износа фиксируют время долбления и значения потери диаметра и глубины кольцевой выработки на рабочей поверхнс ги долота, Определяют приращения каждого вида износа (hg) за время каждого долбления (Л t), их среднеарифметические значения

1712572

5 Ь1+1

Ь2+1 (ЯУ

Т2 = min(T2; Т2 ), Л1 =а1 т где (hg и Лt), дисперсию величины приращео X(Ë вЂ” ЛП ния износа о- = - и по заи — 1

Висимостям определяют среднее время работы долота (T) и дисперсию времени работы долота (4 ) при допустимой величине износа (М) для потери диаметра равной 5 мм и глубине кольцевой выработки равной 14 мм, Задаваясь произвольными значениями времени работы долота (t), определяют интенсивность отказов то) — ехр ()

2 По ,и по полученным данным строят зависимость скорости расхода ресурса долота в данных (контрольных) условиях бурения, Для износовых повреждений эта зависимость имеет вид параболы. Аппроксимируют эти зависимости в виде и статистическими методами(например, методом наименьших квадратов) определяют значения а1 и Ь1.

При работе исследуемого долота в новых геолого-технических условиях фиксируют значения потери диаметра и глубины кольцевой выработки только после трех долблений в зоне нормального износа.

По полученным данным, по описанной для контрольного долота схеме строят зависимость интенсивности отказов и, аппроксимируя ее в виде Л = а2 (2, определяют значения параметров а2 и b2 для глубины кольцевой выработки и потери диаметра, Из условия равенства ресурсов контрольного и исследуемого долот определяют время Т2 для потери диаметра и глубины кольцевой выработки исследуемого долота

v т2=гп Т1, >

1 . b2+1 ) Ь2+1. а2 Ь +1 /

В зависимости от геолого-технических условий максимально допустимая сработка по диаметру может наступить раньше, чем по глубине кольцевой выработки, и наоборот, Поэтому за время использования ресурса, т. е. за время подъема долота принимается меньшее иэ двух значений времени износа где Т2 и Т2 — время достижения критического износа по диаметру и по глубине кольцевой выработки.

Точность определения времени использования ресурса долота предлагаемым способом оценивалась в промысловых условиях при отработке долот ИСМ 267 в скважинах Санчагальского МУБР (Азербайджанская CCP). Правильно (для сопоставления) определялось время рациональной отработки этих же долот по известному способу, Долото ИСМ-267 М 16140 отработано в качестве контрольного в скв. hL 338 и 340 в породах Сураханской.и Сабунчинской свит в интервале 2020-3750 м при средней осевой нагрузке 60-80 кН, В процессе отработки. фиксировались время каждого долбления Л t и значения потери диаметра и глубины кольцевой выработки на рабочей поверхности долота, Результаты замеров приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы максимально допустимая величина диаметра контрольного долота (Мг) = 5 мм) достигнута через 200 ч его работы (Т1 = 1200 ч), а

45 максимально допустимая величина по глубине кольцевой выработки — через 900 ч (Т) = 900 ч).

По зафиксированным данным построе- . ны зависимости скорости расхода ресурса

50 долота по потере диаметра и глубине коль- цевой выработки (соответственно кривые 1 и 2 на фиг. 1), Обработкой данных методом наименьших квадратов установлены аналитические зависимости, описывающие эти параболы

Лр (1) = 4,95 10 т (кривая 1)

Лк (t) = 1,3 10 t2 06 (кривая 2).

Таким образом, при износе по диаметру контрольного долота а1 = 4,95 10 и

1712572

b1-1,67, а при износе по глубине кольцевой выработки а1 = 1,3 10 и b1 = 2,06, Исследуемое долото ИСМ-.267 Ф 16143 отрабатывалось в скв. ММ414, 438, 404 и

409 в породах Сураханской и Сабунчинской свит в интервале l925-3825 м при средней осевой нагрузке 80-100 кн.

В процессе четырех долблений фиксировались время каждого долбления Л1 и значения потери диаметра и глубины кольцевой выработки на рабочей поверхности долота (таблица). Три последних долбления

М 2 — в таблице) попали в зону нормального износа и все последующие расчеты проводились по замерам именно этих долблений.

Результаты расчетов приведены также в таблице.

Оо зафиксированным данным построены зависимости скорости расхода ресурса исследуемого долота по потере диаметра и глубине кольцевой выработки (соответственно кривые 3 и 4 ка фиг. 1).

Обработкой данных методом наименьших квадратов установлены аналитические зависимости, описывающие эти параболы

Яр (1) = 9,9 10, t (кривая 3)

Як (t) = 0.18 10 .t (кривая 4)

Таким образом при износе по диаметру исследуемого долота а2 = 9,9 .10 и b2=

-1,64, а при износе по глубине кольцевой выработки а2 = 0,18 10 и b2 = 7,15, Из условия равенства ресурсов контрольного и исследуемого долот определено время использования ресурса исследуемого долота для потери диаметра

b1+1 1 (ь2+1 4,95 2,64 3 2,64 (9,9 2,67!

2,67, 1200 2,64 = 836 ч и для глубины кольцевой выработки

Ь1+1 .

° ь2 +-1 1,3 10 8,15

° 1к) 2

0,8 .,0-21 3,06

3,06

900 6» =1280ч

Время подьема долота

Т2 = мин(ТЮ, Т2К) = 836 ч.

Фактически у долота ИСМ-267 М 16143 (исследуемого) поднятого после 830 ч работы сработка по диаметру составила 4,95 мм, т, е. оказался практически равной максимально допустимой величине износа долота по диаметру равной 5 мм. Это убедительно свидетельствует о точности определения времени использования ресурса долота предлагаемым способом.

Одновременно, для сопоставйения, проводилось определение времени рациональной отработки исследуемого долота по известному способу, т. е. по перимс1ру А.

Зависимость изменения этого параметра во времени показана на фиг. 2.

Как видно на фиг. 2, зависимость параметра А по временидля исследуемогодолота N 16143 имеет максимум, соответствующий 700 ч его работы на забое, Следовательно, если на 130 ч раньше, чем оно достигло максимально допустимой сработке по диаметру, Таким образом, предлагаемый способ позволяет с более высокой точностью определять время подъема долота с забоя, что предотвращает возможные осложнения s процессе бурения, необходимость проработки ствола скважины, т. е. сокращает непроизводительные затраты времени и .средств в процессе проводки скважин.

Формула изобретения

Способ определения оптимального времени работы долота режуще-истирающего типа на забое скважины в различных горнотехнических условиях, включающий фик-. сацию продолжительности каждого долбления, суммарного времени работы долота.и интенсивности износа долота во времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения относительного времени работы долота в произвольных, но неизменных горно-технических условиях, осуществляют бурение контрольным долотом и исследуемым долотом аналогичного типоразмера. фиксируют после каждого долбления потерю диаметра долота и износ его породоразрушающей поверхности по глубине образующейся на ней кольцевой выработки, причем для контрольного долота указанные величины износа фиксируют на протяжении всего времени работы долота до момента достижения максимального допустимых значений фиксируемых параметров, а для исследуемого

Глубина кольце- Приращениетлувой выработки, бины кольцевой мм - . выработки, мм алга долб- Общее время Время каждого Потеря диаметра, Приращение лолений работы долота. долбления Ь t ч мке тери диаметра

Т,ч долота Ьло, мм

Конт nwoe олото ИСМ-267 лл 16140

2,8

2,7

3,4

1,4

1,9

1,6

2,8

5,5

8,9

10.3

12.2

13,8 г,о

О.б

О.б

0.4 оэ

0.4

0.3

0.6 г.о

2,6

3,2

3,6

3,9

4,3

4.6

5,2

1ОО

»о

- 150

13О

12О

18О

Ьт7 0,46 мм

h.0 0.24 мма

O -О,О16

Т «14Э7ч гоо

62О

77О

ГЭОО

Ьтт" 2,85 мм

XV=8505 мма а -0.38 мм

Г-704 ч аг «4.95 10. о1 1,67 а!-1.3 104 ь! -г,об

Я -4721,7« т1 9оо,ч

4 51750 ч

Т> «1200 ч емое лото ИСМ г.1

2.7

3,5

4,3 ат « 9.9 10

Ьт » 1,64 теы - 836

-267 — 16143 .

Иссле

37О

670

2,6

2,0

2,3 г,1 аа - 0.18 10

1р 7;15

Tã « 1280 v

2.6

4,2. 6,9

9,0

Ьлк 21 мм

Ет1к - 4.5 мм (P «046 мм тк-9&Оч с 15026 ч

2.1

0,6 о,в

0,&

Ьу- 0,7 мм

Ьба 0,55 мм

o ãó» 0.01 мм

1 о -954 ч ат -260Э ч

Э. 4

9 1712572 10

Ч долота, работающего в новых горно-тех- соответствии с выражением Тг- mT1, где нических условиях. — по трем долблениям в Г1 — время достижения максимально допузоне нормального износа, по полученным стимого износа контрольного долота по диданнымдлякаждогодолотаопределяютза- аметру или глубине кольцевой выработки висимости их износа по диаметру и глубине 5 кольЦевой выРаботки на поРОДОРазРУша1о- п1 = j . 2+ ьг+1 @1 — 1 при а1 Ьг +1. Ь1+1 щей поверхности от времени в виде функ- a2 "1+ 1 )

Ь2+1 ций д (t) - ат", вычисляют для найденных этом за оптимальное время работы исследуфункций коэффициенты а и Ь из условия емого долота на забое скважины принимравенства ресурсов контрольного и иссле- 1О ют меньшее из значений времени дуемого долот определяют время использо испол зо аниЯ его РесУРса по потеРе диавания ресурса исследуемого долота по ме ра или з осУ породоразрушающей подиаметру и глубине кольцевой выработки в

1712572 л,-„1

06 аг гоо ио ооо воо rooo гоо тьъ е т"

1-контрольное долото по елуоине ланьфооькярооотни г- иссжууепое оопмю по потере дианютро

О- исслесуеиое долото по елуоине ноль едой сьдсо сотни

4- контрольное долото по попере

giA1i% neo

9 иг. I

7оо ооО гоа

mo гоа ооо доО SoO Ооо ооо Воо юг.Р (b

Составитель

Редактор И.Сегляник Техред M.Moðãåíòàë Корректор А.Осауленко .Заказ 518 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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