Способ определения реологических характеристик буровой промывочной жидкости

 

Назначение: определение реологических характеристик промывочной жидкости, в частности структурной вязкости и динамического напряжения сдвига вязкопластичных промывочных жидкостей.-Применяется в системах контроля технологических параметров процесса бурения. Сущность изобретения: в качестве гидравлического тракта используют колонну бурильных труб и затрубное пространство скважины и o/ipe- деляют гидравлические потери в местных сопротивлениях циркуляционной системы. Цикл операций повторяют при вторичной подаче жидкости насосом. Структурную вязкость и динамическое напряжение сдвига Определяют по приведенной формуле. 1 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s G 01 N 11/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) »О. » ,: @ММ6

)!йг::. -",-,(,ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4815730/25 (22) 05.03.90 (46) 07.04.93.Бюл, М 13 (71) Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола (72) В.А»Фишер и IO,À,Ìîëîòêáa (56) Леонов Е.Г., Исаев В,И. Гидроаэромеханика в бурении, M.: Недра, 1987, с.304.

Гукасов Н.А,Гидравлика гаэожидкостных смесей в бурении и добыче нефти, М,:Недра, 1988, с,14-17, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БУРОВОЙ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к способам определения реологических характеристик промывочных жидкостей, в частности, структурной, вязкости и динамического напряжения сдвига вязкопластичных промывочных жидкостей.

Оно может найти применение в системах контроля технологических параметров процесса .бурения.

Цель изобретения — повышение достоверности и оперативности определения структурной вязкости и динамического напряжения сдвига буровой промывочной жидкости.

Изобретение поясняется чертежом.

Способ осуществляют следующим образом.

Прокачивают промывочную жидкость последовательно через колонну бурильных труб 6 и затрубное пространство 9. При этом создают первичной подачей жидкости насосом 10 структурный режим течения замеряют манометром 2, установленным на (в> . Ыдо 1807330 А1 (57) Назначение: определение реологических характеристик промывочной жидкости, в частности структурной вязкости и динамического напряжения сдвига вязкопластичных промывочных жидкостей. Применяется в системах контроля технологических параметров процесса бурения, Сущность изобретения; в качестве гидравлического тракта используют колонну бурильных труб и затрубное пространство скважины и определяют гидравлические потери в местных сопротивлениях циркуляционной системы, Цикл операций повторяют при вторичной подаче жидкости насосом. Структурную вязкость и динамическое напряжение сдвига определяют по приведенной формуле. 1 ил, » манифольде 1, давление в нагнетательной. линии циркуляционной системы Р1, Рассчи- . . тывают гидравлические потери в местных ф сопротивлениях циркуляционной системы (в манифольде 1, буровом шланге 3, вертлюге 4, ведущей трубе 5, секции утяжеленных ееюЪ бурильных труб 7, промывочных отверстиях C© бурового долота 8) по известной формуле. С1

4 лр1 = zalpc8, (3) Сд

i Сд

С> где at — коэффициенты гидравлических сопротивлений элементов циркуляционной . системы с переменной формой и размерами; каналов, м 4; р — плотность промывочной жидкости, кгlм, »

Цикл операций повторяют при вторичной подаче буровых насосов Ог. При этом измеряют давление в нагнетательной линии циркуляционной системы Р2 и рассчитыва1807330 (2) =850873 Па=0,85 МПа.

Подставляют полученные значения в формулу (1) и рассчитывают величину структурной вязкости промывочной жидкости у.

Используя найденное значение у, определяют величину динамического напряжение сдвига промывочной жидкости то из выражения (2).

Пример реализации способа. Способ определения реологических характеристик промывочной жидкости с использованием устьевой информации был опробован при бурении разведочной скважины Р-35 на Геологической площади.

Замеры проводили в обсаженной части ствола скважины во время промежуточной промывки.

Бурильная колонна длиной i=3540 м была составлена из бурильных труб ПК-114,3х8,56, для которых d„=0,1143 м, dâ=0,09 718 м. Диаметр обсаженной части ствола скважины

dc--0,2215 м. В компоновку низа бурильной колонны входили трехшарошечное долото диаметром 0,2159 м с тремя гидромонитор- 3 ными коноидальными насадками диаме ром по 0,0127 м (ад=-43 l0 м ) и секция утяжеленных бурильных труб УБТ-178х90 длиной 1.4 м (ay=3,9 .10 м, а кл.у= Э 5 -4

=2,1 10 м ). Наземная обвязка циркуляционной системы включала в себя манифольд диаметром 0,127 м (aM=3,4. 10 м ), буровой шланг диаметром проходного сечения0,076м(аш=1,2 10 м"), вертлюгУВ-400 с диаметром проходного сечения 0,075 м (а =0,9 10 м ), ведущую трубу условного размера 0,140 м(а,т,=0,9 10 м ). Плотность, промывочной жидкости =- 1420 кг/м .

Расход промывочной жидкости замеряли объемным методом, Создали первичной подачей бурового раствора 0 =0,0104м /с структурный режйм течения жидкости в колонне бурильных труб и в затрубном пространстве скважины. . При этом замерили образцовым манометром давление в нагнетательной линии циркуляционной системы, оно составило P1=5,67

МПа. Рассчитали по формуле (3) гидравлические потери в местных сопротивлениях циркуляционной системы при первичной подаче насоса 0 =0.0104 м fc;

Затем цикл операций повторили. Созда10 ли вторичной подачей бурового насоса

02=0,0089 м /с структурный режим течения жидкости в колонне бурильных труб и в затрубном пространстве скважины. При этом давление в нагнетательной линии циркуляционной системы составило Pz=5,35 МПа.

Рассчитали гидравлические потери в местных сопротивлениях циркуляционной системы по формуле (4):

Подставив полученные значения в фор25 мулу (1), получили значение структурной вязкости r

Затем подставили исходные данные в

40 формулу (2) и вычислили величину динамического напряжения сдвига р: о= ((5,67-0,85) 10—

+

„))

0,097184

=11,3 Па.

I ют гидравлические потери в местах сопротивлениях циркуляционной системы ЛР по формуле

ЛР =(ам+ацРа aBT+af+aKA у+ад) х хр Q> =(3,4 10 +1,2 10 +0,9 10 +

+0,9 10+3,9 10+2,1 10) 1420х х 0,0104 =55,4 10 1420 0,0104 =

АР =55,4 10 1420 0,0089 =

=623129 Па=0,62 МПа. х(0,2215 + 0,1143 5,67 — О, 65L — 0,1143) (0,2215 + 0,1143) + — 0,0305 Па с

+ 0,09718 ) 128 0,0104 3540 0,0305

3,14 х

+ (0,2215 - 0,1143) (0,2215 + 0,1143) Предлагаемый способ определения реологических характеристик промывочной

1807330 жидкости обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества; — определение реологических характеристик буровой промывочной жидкости производят при ее циркуляции в реальном объекте-буровой скважине, поэтому исключаются погрешности, появляющиеся при переходе от модели к реальному объекту; отпадает необходимость в пересчете параметров, от которых зависят структурная вязкость и динамическое напряжение сдвига (гидравлическое давление в скважине, распределение температур по стволу скважины); это позволяет повысить достоверность их определения; — использование предлагаемого способа позволяет отказаться от применения специальных приборов для определения реологических характеристик буровой промывочной жидкости в лабораторных условиях и производить замеры этих характеристик непосредственно на буровой, что также ведет к повышению достоверности и опера" тивности получаемых данных.

Формула изобретения

Способ определения реологических характеристик буровой промывочной жидкости при бурении скважины в интервале залегания поглощающего пласта, включающий ее прокачивание через гидравлический тракт с созданием B последнем структурного режима течения первичной подачей насоса.,измерение давления на выходе в гидравлический тракт, определение структурной вязкости и динамического нэпряжения сдвига, отличающийся тем, что,с целью повышения достоверности и оперативности определения, в качестве гидравлического тракта используют колонну

5 бурильных труб и аатрубное пространство скважины, определяют гидравлические потери в местных сопротивлениях циркуляционной системы, при этом цикл операций повторяют при вторичной подаче жидкости

10 насосом, структурную вязкость у и динамическое напряжение сдвига т вязкопластичной буровой промывочной жидкости определяют по формулам, л3ь1 дс 4 8 дс+с P1 — Ь 1 — I 2 — Ьрг ) з

Я r

128I(Q -Q2)(dc — 4) (4c+C4)+Clb) к4 з

1280 1I 1

20 (4 — 4) (с+4)

1> з1ь 4 — (4 где I — длина колонны бурильных труб, м;

d< — диаметр ствола скважины, м;

d„и d> — наружный и внутренний диаметры бурильных труб,м;

Q1 и Ог — подача буровых насосов, м /с, з

Р1 и Рг — давление в нагнетательной линии циркуляционной системы соответственно при подаче буровых насосов Q1 и Qz, Па;

АР1 и Pz — гидравлические потери в местных сопротивлениях циркуляционной

Зо системы соответственно при подаче буровых насосов, Q1 и Ог, Па.

1807330

Составитель В. Фишер

Техред М.Моргентал Корректор F. Папп

Редактор

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

Заказ 1373 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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