Способ промывки буровой скважины

 

Использование: относится к технологии бурения, в частности к способу промывки кавернозных скважин. Сущность изобретения: способ промывки буровой скважины включает спуск в скважину бурильной колонны с элементом большого диаметра, установленным над долотом, и осуществление промывки скважины. Спуск бурильной колонны производят до подошвы каверны, затем осуществляют подачу жидкости в скважину. Проводят промежуточную промывку , создают удар встречных потоков в кольцевом пространстве окважины на уровне расположения каверны периодическими подъемами и спусками бурильной колонны,после чего удаляют шлам из кольцевого пространстваскважины промывкой . При этом выполняется условие: V1 + Vnpr - IvT+ vn--ГДе: V1 СК°Р°СТЬ -vn восходящего потока в кольцевом пространстве между стенками скважины и элементом бурильной колонны большого диаметра, м/с; Vnp - скорость восходящего потока, связанная с промывкой буровым насосом, м /с; FI - площадь поперечного сечения потока до входа в кавернозную зону, м2; FK - площадь поперечного сечения каверны, м ; К - коэффициент расширения потока после входа в каверну (выбирается по справочным данным). 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4759303/03 (22) 13.11,89 (46) 23.12.92. Бюл. М 47 (71) Азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной п ромы шлен ности (72) С.А.Назиров, Я.И.Сафаров и Р.В.Велиев (56) Авторское свидетельство СССР

N 884444776611, кл. Е 21 В 21/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 1469092, кл. Е 21 В 21/00, 1987, (54) СПОСОБ ПРОМЫВКИ БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ (57) Использование: относится к технологии бурения, в частности к способу промывки ., кавернозных скважин. Сущность изобретения: способ промывки буровой скважины включает спуск в скважину бурильной колонны с элементом большого диаметра,. установленным над долотом; и осуществление промывки скважины. Спуск бурильной колонны производят до подошвы каверны, затем осуществляют подачу жидкости в. Изобретение относится к технологии бурения, в частности к способам промывки кавернозных скважин.

Известен способ промывки буровой скважины, включающий спуск в скважину колонны бурильных труб, закачку в колонну промывочной жидкости и повышение ее подъемной силы путем увеличения скорости вращения труб.

Недостатком указанного способа является невозможность создания в кольцевом пространстве скорости восходящего потока, достаточной для удаления шлама из каверны и выноса его на поверхность земли,.Яц,, 1783109 А1 (5!)5 Е 21 В 21/00 скважину. Проводят промежуточную промывку, создают удар встречных потоков в кольцевом пространстве скважины на уровне расположения каверны периодическими подъемами и спусками бурильной колонны. после чего удаляют шлам из кольцевого пространства. скважины промывкой. При этом выполняется условие: ч1 +чпр

F> Рк. где: чь — скорость ч1 + чпр

К ï восходящего потока в кольцевом простран стве между стенками скважины и элементом бурильной колонны большого диаметра, м/с; чпр — скорость восходящего потока, связанная с промывкой буровым насосом, м /с, F> — площадь поперечного .сечения

Э потока до входа в кавернозную зону, м; F< г, — площадь поперечного сечейия каверны, м; К вЂ” коэффициент расширения потока г, после входа в каверну(выбирается по справочным данным). 1 з.п. ф-лы, 1 ил, из-за недостаточной мощности буровых насосоа.

Известен способ промывки, включающий спуск в скважину колонны труб ниже каверны в стволе скважины и вымывание скоплений шлама из каверны через узел с гидромониторными насадками, установленный в трубной колонне в.интервале кавер.ны, Недостатками указанного способа являются: ослабление прочности обсадной колонны и нарушение ее герметичности в связи с включением в компоновку обсадной колонны узла с гидромониторными насадками. Кроме того, создание высокого перепа1783109 да давлений в гидромониторных насадках, бурильной колонны производят для подонеобходимого для удаления из глубоких ка- швы каверны, затем осуществляют подачу верн шлама, может привести к разрыву об- .жидкости в скважину, проводят промежусадных колонн. 8 некоторых неустойчивых точную промывку, создают удар встречных породах может произойти эрозия скважи- 5 потоков.в кольцевом пространстве скважины. Применение этого способа С использо- ны на уровне расположения каверны периванием колонн бурильных труб, с точки одическими подъемами и спусками зрения предотвращения ее разрушения, .бурильной колонны, после чего при превы практически осуществимо. Однако очистка шении протяженностью каверны длины элествола скважины выполняется не только 10 мента большого диаметра удаляют шлам из удалением из каверн шлама. Качественная . кольцевого пространства промежуточной очистка ствола осуществляется удалением промывкойснизувверхс равнымиинтервашлама из каверн, их размельчением и выно- лами длиной, равной длине элемента больсом на поверхность земли. При отсутствии шаго диаметра. При этом выполняется условий для размельчения шлама его "вынос 15 условие:

Обеспечится только при создании высокой г1 ) пРостРанстве.. ...ч1+ v„p

Таким образом. изаастнми способ мауп лоэффективен, . .. 20

Известен также способ промывки, где vI скорость восходящего потока в кольвключающий спуск в скважину бурильной цевом пространстве между стенками скваколоннысутяжеленнымитрубамибольшого жины и элементом бурильной колонны диаметра, устанавливаемыми над долотом, . большого диаметра, м/с, определяется из поток жидкости, образуемый между наруж- 25. соотношения ной поверхностью элемента и стенкой скважины в каверне, и удаление шлама из d2 каверны за счет использования эффекта vI 2. 2 ис, Π— d разрыва сплошности кавитирующего пото, ка с вакуумообразованием, . 30

Основным недостатком указанного спо- YIIP - cKQPocTb ВосхоДЯЩего rIOTOK8, свЯсоба является нарушение целостности ствое ие целостности ство- заннаЯ с пРомывкой бУРовыми насосами,и ла скважины под элементом большого -Р --- фоР Ул диаметра из-за образования вакуума.

Кроме ТОГО, при нахождении B каверне 35 указанного элемента большого диаметра не г(— d ) будет достигнут эффект, достаточный для удаления шлама из каверны, не исключены где D, б и Ue — диаметры ствола скважины, возможности поглощения промывочной элемента бурильной колонны большого дижидкости при обратной промывке и повтор- 40 аметра и скорость спуска бурильного инстном осаждении в каверне неразмельченных румента, м/с:

3 частиц твердых пород, а также образование 0 — производительность насосов, м /с, сальника под элементом из-за сцепления их чп — скорость движения потока.по инерс помощью вязкихглинприпрямой промыв- ции в. направлении забоя скважины после ке.. 45 прекращения подъема, м/с, определяется .

Таким образом, указанный способ ма- из соотношения: лозффективен и может привести к серьезным осложнениям.

О2» 2 где елью изо ретения является повыше- . ние эффективности удаления шлама из ка-. 50

FI — площадь поперечного сечения пове ны за счет использования эффекта расширения сечения восходящего потока в тока до входа в кавернозную зону м2

КаВЕРНЕ ПРИ УДаРЕ ЕГО О ПОТОК ДВИжУЩИйСЯ Рк — площадь поперечного сечения капо инерции во встречном направлении ве ны м2

Указанная цель достигается тем, что B 55 К вЂ” коэффициент расширения потока известном Способе пРомывки бУРовой сква-. после выхода в каверну (выбирается по жинй,.включающем спУск в скважину бу- и ав чн справочным данным . рильной колонны с элементом большого На чертеже схематически показан прииамет а, становленным над долотом, и мер выполнения способа, где обозначено: 1 осуществление промывки скважины, спуск

1783109

01= V1F1,,„г 1 2 2 c

0 — d (3) цевом пространстве в обратном. 25 г нг г г ис

О пк < (4) 30

4О

v2 = — vn

К (5) 50

55 — скважина; 2 — каверна в стенке скважины;

3 — шлам в каверне; 4 — бурильная колонна;

5 — заколонное пространство; 6 — нижняя часть бурильной колонны большого диаметра.

Способ осуществляют следующим образом, В пробуренной скважине 1 производят кавернометрические работы и.определяют местоположение и форму каверны 2, заполненную шламом 3. Спускают в скважину колонну бурильных труб 4 с нижней ее частью большого диаметра 6. Спуск бурильной колонны осуществляют до подбшвы кавернозной зоны ствола скважины. Затем осуществляют подачу жидкости в скважину и производят промежуточную промывку.

Создают удар встречных потоков в кольцевом пространстве скважины на уровне расположения каверны периодическим подъемом и спуском бурильной колонны.

При движении колонны труб вверх происходит движение потока жидкости в кольнаправлении.,В момент прекращения подьема колонны бурильных труб движение потока из-за его инерции не прекращается, В это время мгновенное изменение направления движения колонны бурильных труб с момента начала спуска бурильного инструмента приводит к движению потока жидкости без опоздания вверх. По всему стволу в кольцевом пространстве происходит встреча и удар двух противоположных потоков. В результате этого увеличивается сопротивление движению восходящего потока и создается условие расширению его сечения.

При этом ввиду свойства несжимаемости жидкости и принужденности потока расширение его сечения происходит. только в каверне. Путем выбора определенного соотношения параметров промывки сечение потока увеличивается до сечения каверны и размывается шлам. Неоднократное повторение встречи потоков интенсифицирует удаление шлама от стенки ствола. После удаления шлама or стенки ствола в каверне производят промывку в течение времени, достаточного для подьема частиц выбуренной породы на длину нижней части бурильной колонны с большим диаметром.

Затем поднимают колонну бурильных труб на высоту, равную длине нижнеи ее части, производят расхаживание колонны и промывку. Таким образом, указанный процесс повторяют до кровли кавернозной зоны ствола скважины, после чего производят промывку до полной очистки ствола скважины.

Параметры промывки каверн определяют с использованием следующих соотношений.

Расходы жидкости в кольцевом пространстве перед входом в каверну Ql и выше (в каверне) 0г, соответствующие максимальной скорости спуска колонны бурильных труб, определяют Ilo формуле:

02 = v2 F2 (2) где F1 и Гг — площади поперечных сечений потока соответственно для каверны и в каверне:

v> и чг — скорости восходящего потока в кольцевом пространстве между стволом скважины и элементом бурильной колонны большого диаметра соответственно до входа в каверну и в каверне. Определяются по формулам: где D, Опк, d u чг — диаметры ствола скважины, потока в каверне, элемента бурильной колонны большого диаметра и скорость спуска бурильного инструмента.

Известно, что при входе в каверну происходит расширение поперечного сечения потока. Кроме того, расширение потока в каверне происходит из-за встречи его с потоком, движущимся по инерции в противоположном направлении после прекращения подъема бурильного инструмента. Поэтому скорость потока после входа в каверну уменьшается и будет; где К вЂ” коэффициент, характеризующий расширение потока после входа в каверну, определяется экспериментальным путем; чп — средняя скорость движения потока в направлении забоя скважины, соответствующая периоду увеличения скорости спуска до его максимального значения (имеется ввиду. что спуск начинается мгновенно после прекращения подъема). Определяется по формуле; г

vn= г г Un, (6)

D — d

1783109 использования эффекта расширения сечения восходящего потока в каверне при ударе его об поток, движущийся по инерции во встречном направлении, спуск бурильной

5 кблонны производят до подошвы каверны, затем осуществляют подачу жидкости в скважину и проводят промежуточную промывку, создают удар встречных потоков в кольцевом пространстве скважины на уров-"

10 не расположения каверны периодическими подьемами и спусками бурильной колонны, после чего удаляют шлам из кольцевого пространства скважины промывкой, при этом выполняется условие

F2=

v1

F1, v1 — — un

К (8) 15

F1 F», где ч1 — скорость восходящего потока в коль20 цевом пространстве между стенками сква(9) жины и элементом бурильной колонны большего диаметра, определяемая из соотношения:

Рг = 1.

Ч! + Vc

Чо 2 ч = ос, М/C:

D — d (10) 4Q

30 где 0 — производительность насосов.

Для обеспечения удаления шлама из каверны полученная по указанной выше формуле (9) площадь поперечного сечения потока в каверне должна быть больше площади сечения каверны. т,е. должно быть выполнено условие:

Рг F», где F»- площадь поперечного сечения ка- 40 верны.

Из полученного выражения (9) видно. что площадь сечения восходящего потока в каверне увеличивается с ростом чл. Поэтому спуск бурильной колонны следует осущест- 45 влять таким образом, чтобы встреча потоков в кольцевом пространстве произошла при высоких значениЯх чл, С этой Целью необходимо скорость спуска довести до ее максимального значения на небольшой промежуток времени. ао

> ((г — ) Формула изобретения

1, Способ промывки буровой скважины, включающий спуск в скважину бурильной 5 колонны с элементом большего диаметра. установленным над долотом, и осуществление промывки скважины, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности удаления шлама из каверны эа счет где и является скоростью подъема бурильного инструмента, Из-за неразрывности струй расход жидкости не изменяется и будет:

Q1= 02 и из (1) и (2) получим:

F2 - — Fi. (7)

v2

Подставив значения чг в (7), будем иметь:

С учетом промывки ствола скважины формула (8) примет вид: где ч р — скорость восходящего потока, связанная с промывкой буровыми насосами, и определяется по формуле:

Чпр- скорость восходящего потока, связанная с промывкой буровыми насосами, определяемая по формуле

D, б и u< — диаметры ствола скважины, элемента бурильной колонны большого диаметра и скорость спуска бурильного инструмента, м/с;

0 — производительность насосов, мз/с;

v> — скорость движения потока по инерции в направлении забоя скважины после прекращения подъема, определяемая из соотношения;

„г

Чп — г 2 Оп, М!С;

0 .-d

un — скорость подъема бурильного инструмента, м/с;

F1 — площадь поперечного сечения потока до входа в кавернозную зону, м;

2, F„- площадь поперечного сечения каверны, м;

К вЂ” коэффициент расширения потока после входа в каверну (выбирается по справочным данным).

2, Способпо п,1, отличающийся тем, что при превышении протяженностью каверны длины элемента большого диамет10

1783109 ра, промежуточные промывки осуществля- ной, равной длине элемента большого диают снизу вверх с равными интервалами дли- метра.

Составитель Я.Сафаров

Редактор. М;Кузнецова Техред М.Моргентал . Корректор П. Гереши

Заказ 4496 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