Способ определения работоспособности породоразрушающего инструмента

 

Использование: в бурении нефтяных и газовых скважин с применением гидроциклона для очистки промывочной жидкости. Сущность: способ включает гранулометрический анализ частиц выбуренной породы. В процессе бурения скважины замеряют изменение градиента давления в гидроциклоне. Определяют угол наклона кривой градиента давления к оси абсцисс. Для предельного износа инструмента устанавливают эталонное значение угла наклона кривой градиента давления к оси абцисс. Для момента подъема инструмента сравнивают текущее значение угла наклона кривой градиента давления с эталонным значением. 1 ил.

Изобретение относится к области контроля и измерения параметров в процессе бурения нефтяных и газовых скважин с применением устройств для разделения суспензии под действием центробежных сил для очистки промывочной жидкости от выбуренной породы и может быть использовано при оценке технического состояния породоразрушающего инструмента с целью определения его эффективной отработки.

Известно устройство для разделения промывочной жидкости, включающее цилиндроконический корпус, тангенциальный питающий патрубок, сливной и песковый патрубки, устройство для предотвращения зашламования, которое выполнено в виде электродов разрядного контура, установленных соосно корпусу и электрически связанных с рабочей полостью гидроциклона [1].

Данная конструкция гидроциклона решает задачу повышения эффективности разделения дисперсной фазы в условиях резкого изменения гранулометрического состава путем предотвращения забивки пескового патрубка за счет регулирования мощности разряда в зависимости от градиента давления в рабочей полости гидроциклона. Но для определения момента подъема породоразрушающего инструмента применения данного устройства недостаточно. Необходимо на базе этого гидроциклона разработать приборное обеспечение, позволяющее решить поставленную задачу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ определения износа элементов вооружения и опоры долота, заключающийся в измерении толщины частиц шлама через каждые 20-30 мин после начала бурения с помощью двух сит и штангенциркуля для замера толщины. Износ долота прогнозируется по графику уменьшения текущей толщины частиц шлама в сравнении с начальной толщиной [2].

Недостатком известного способа является то, что для получения достоверных данных необходимо замерять толщину 100-200 частиц шлама одной и той же фракции. Для прогнозирования технического состояния долота необходима среднестатистическая величина, что довольно трудоемко для операторов, реализующих данный способ.

Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет непрерывного автоматического контроля за гранулометрическим составом шлама.

Для достижения поставленной цели замеряют изменение градиента давления в гидроциклоне и определяют угол наклона кривой градиента давления к оси абсцисс. Для предельного износа инструмента устанавливают эталонное значение угла наклона кривой градиента давления к оси абсцисс. Для момента подъема инструмента сравнивают текущее значение угла наклона кривой градиента давления с эталонным значением.

Предложенный способ позволяет диагностировать техническое состояние породоразрушающего инструмента в зависимости от изменения скорости увеличения давления в рабочей полости гидроциклона при наличии крупных и мелких частиц шлама, а именно углом наклона кривой градиента давления к оси абсцисс. Способ дает возможность контролировать смену горных пород, долота для конкретных технологических и геологических условий. Способ применим для бурения в мягких и упруго-пластичных породах, желательно горизонтальное напластование горных пород, при этом твердость и буримость должны изменяться монотонно, без резких изменений в пропластках. Все это позволяет предотвратить аварии с долотом, произвести его своевременную замену и рационально использовать время бурения.

На чертеже показана зависимость изменения градиента давления в процессе бурения скважин.

П р и м е р. В качестве примера приведены результаты промысловых испытаний при бурении скважины на Южно-Сергеевской площади Уфимского УБР ПО "Башнефть" в интервале 2210-2260 м, долото Ш-215,9 ТЗ-ГНУ-R-0,5, серийный гидроциклон диаметром 468 мм. Гидроциклон снабжен датчиком градиента давления, имеющим чувствительный элемент в рабочей полости, регулятором мощности, принимающим сигнал от датчика градиента давления, устройством связи и сопряжения, анализатором кривой градиента давления.

В начале долбления, когда долото новое и в гидроциклон поступают крупные частицы шлама, в песковом патрубке гидроциклона будет накапливаться твердая фаза, расход сгущенного продукта сократится и давление в рабочей полости увеличится. Сигнал о повышении давления фиксируется датчиком давления и на анализаторе имеем определенный угол α₂ наклона кривой градиента давления к оси абсцисс. В конце бурения в рассматриваемом интервале долото находилось в предотказном состоянии, в гидроциклон поступают частицы более мелкой фракции, угол наклона кривой градиента давления к оси абсцисс характеризуется углом α₂ . В процессе бурения ведется контроль за изменением угла наклона семейства касательных ( α_i) к зависимости P=f(t). В любой момент времени угол наклона касательной определяется как отношение α_i=ΔP_i/Δt_i . При достижении (α) критического значения (установленные опытным путем) принимается соответствующее решение. Для рассмотренного случая угол наклона кривой градиента давления к оси абсцисс изменялся с α₁=10 до α₂=50. Приняв α₂= 50 в качестве эталонного при дальнейшем бурении с ним сравнивается текущее значение, а их равенство определяет момент подъема долота.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, включающий гранулометрический анализ частиц выбуренной породы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет непрерывного автоматического контроля за гранулометрическим составом шлама, замеряют изменение градиента давления в гидроциклоне и определяют угол наклона кривой градиента давления к оси абсцисс, для предельного износа инструмента устанавливают эталонное значение угла наклона кривой градиента давления к оси абсцисс, а для момента подъема инструмента сравнивают текущее значение угла наклона кривой градиента давления с эталонным значением.

РИСУНКИ

Рисунок 1