Способ определения профиля бурящейся скважины
Владельцы патента RU 2568208:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)
Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при определении профиля скважин. Техническим результатом является сокращение временных затрат путем совмещения технологических операций, т.е. непосредственно в процессе бурения определения профиля скважины. Способ включает разделение промывочной жидкости, поступающей из скважины, на фракции с помощью комплекса вибросит, сбор шлама, разделенного на фракции, в емкостях, взвешивание их с помощью датчиков, данные которых поступают в блок обработки информации, в котором определяют разницу между текущими значениями выходного напряжения датчика силы, соответствующего весу выбуренной и собираемой в специальную емкость горной породы, и напряжением, соответствующим расчетному значению веса породы, определяемого номинальным диаметром скважины, а затем по этой разнице вычисляют приращение диаметра скважины против легко разрушаемых под действием промывочной жидкости пород по математическому алгоритму. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано для определения их профиля.
Известен способ определения профиля проницаемости нефтяного пласта (пат. РФ №2353767, оп. 27.04.2009). Техническим результатом изобретения является расширение границ его применения и получение возможности проведения количественного определения профиля проницаемости нефтяного пласта вдоль ствола скважин, повышение эффективности использования теплоносителя и уменьшения потерь в оборудовании при разработке месторождения путем предварительного прогрева нефтяного пласта перекрытия затрубного пространства скважины. При этом циркуляцию пара внутри скважины осуществляют в объеме, необходимом для частичного поглощения флюида в околоскважинном пространстве. Затем останавливают циркуляцию пара и измеряют температуру по всей длине скважины, на основании этих измерений строят модель кондуктивного теплообмена, по которой определяют профиль проницаемости пласта.
Недостатком изобретения является то, что определяется профиль проницаемости нефтяного пласта в процессе разработки месторождения, а не бурящейся скважины.
Увеличение диаметра скважины обусловлено образованием каверн против глинистых разрезов. Интенсивность разрушения глин зависит как от физико-химического их состава, так и промывочной жидкости. Фактический диаметр против крепких пород, безглинистого материала обычно совпадает с номинальным (dс=dн), определяемым диаметром долота. Определение профиля скважины обычно осуществляют после процесса бурения геофизическим прибором профилеметром (каверномером). Последовательное проведение рассматриваемых технологических операций, т.е. бурение и исследование, требует больших временных затрат, что и является недостатком последовательного проведения работ.
Задача изобретения - сокращение временных затрат путем совмещения технологических операций, т.е. непосредственно в процессе бурения определения профиля скважины.
Поставленная задача достигается тем, что способ определения профиля бурящейся скважины включает разделение частичное или полное промывочной жидкости, поступающей из скважины, на фракции с помощью комплекса вибросит, сбор шлама, разделенного на фракции, в емкостях, взвешивание их с помощью датчиков, данные которых поступают в блок обработки информации, в котором определяют разницу между текущими значениями выходного напряжения датчика силы, соответствующего весу выбуренной и собираемой в специальную емкость горной породы, и напряжением, соответствующим расчетному значению веса породы, определяемого номинальным диаметром скважины, а затем по этой разнице вычисляют приращение диаметра скважины против легко разрушаемых под действием промывочной жидкости пород по алгоритму
где ΔD - приращение величины диаметра;
Uф - текущее значение выходного напряжения датчика, соответствующее фактическому весу выбуренной породы и измеренному датчиком силы;
Uт - расчетное (теоретическое) значение напряжения, соответствующее номинальному диаметру скважины, определяемому диаметром долота, т.е. установка или мера сравнения;
- размерный коэффициент;
U0 - значение выходного напряжения датчика силы, соответствующее весу пустой емкости;
P0 - известный вес пустой емкости;
ΔH=Hi-Hi-1 - интервал контролируемой глубины скважины;
D - диаметр долота;
ρп - плотность разбуриваемой горной породы.
Кроме того, фактическое выходное напряжение определяют как сумму напряжений, соответствующих весам фракций шлама, собранных в отдельные и взвешиваемые емкости, по алгоритму
где i=1, 2, 3, 4 - номера (индексы) фракций.
Кроме того, сравнивают величины напряжений датчиков, соответствующих весам фракций шлама между собой, например, с помощью отношений вида
; 
; 
или 
; 
; 
,
которые назовем шламовыми коэффициентами и на анализе которых можно получить информацию о характерных особенностях взаимодействия изнашиваемого вооружения различных типов долот в различных геологических забойных условиях, определяемых твердостью и абразивностью.
Способ поясняется чертежом, на котором приведена система определения профиля бурящейся скважины, на котором позициями указаны:
1. Желоб;
2. Вибросита;
3. Лотки;
4. Емкости для сбора фракций шлама;
5. Датчики силы;
6. Электропривод;
7. Емкость для сбора шлама (сбросовая емкость);
8. Блок управления, сбора, предварительной обработки информации и передачи ее на более высокий уровень;
9. Емкость для сбора очищенной промывочной жидкости;
10. Шламовый насос;
11. Гидроциклон.
Промывочная жидкость из затрубного пространства частично или полностью (на чертеже полностью) по желобу 1 сбрасывается на вибросита 2, на которых осуществляется отделение жидкой фазы промывочной жидкости от шлама, который, в свою очередь, сортируется на фракции с помощью вибросит 2. Каждая фракция шлама по лоткам 3 поступает в соответствующие емкости 4. Емкости взвешиваются с помощью датчиков 5, данные которых поступают в блок 8 для обработки по приводимым выше алгоритмам. По мере заполнения емкостей 5 срабатывает электропривод 6, выдвигающий днища емкостей, шлам из которых сбрасывается в сборную емкость 7. Фракция шлама, которая не удерживается самым мелким ситом и оседает в сборной емкости 9 для промывочной жидкости, подается шламовым насосом 10 в гидроциклон 11. В гидроциклоне за счет сепарирования отделяется самая мелкая фракция, которая затем поступает в емкость 9, в которой собирается шлам фракции.
Выходное напряжение датчика силы, на который воздействует сила веса пустой емкости с известным весом P0, определяется выражением
из которого находим
где U0 - величина выходного напряжения датчика силы (mВ);
k - коэффициент преобразования измерительной схемы (датчика), в которую может входить и усилитель;
q - ускорение свободного падения;
P0 - известный вес емкости для сбора шлама.
Расчетное (теоретическое) значение выходного напряжения определяется выражением (mВ)
С учетом формулы (2) выражение (3) примет вид (mВ)
Аналогично получим для напряжения датчика силы, соответствующего фактическому весу выбуренной породы, которая имеет вид (mВ)
Разница между фактическим значением напряжения и теоретическим (установкой) будет
Расчетное (теоретическое) значение веса выбуренной породы из скважины, бурящейся в устойчивых горных породах и имеющей номинальный диаметр, определяется выражением
Фактический же вес выбуренной породы, собранной и взвешенной в виде шлама в емкости, можно определить по выражению
Подставим (7) и (8) в выражение (6), получим
Из (9) имеем
Полученное выражение (10) позволяет определить приращение диаметра скважины и его изменения против образующихся каверн, а в конечном варианте сформировать профиль бурящейся скважины. Величину Uф можно представить в виде суммы напряжения датчиков, измеряющих вес всех фракций разрушаемой породы и собранных пофракционно в различные емкости, т.е.
где i - индекс фракции, которых существует четыре, причем каждая фракция определяется своим виброситом, имеющим сетку с соответствующим размером ячеек. С учетом (11) выражение (10) примет вид
Конструктивная реализация выражения (12) сложнее, чем выражения (10), поскольку реализация выражения (12) требует четыре емкости, четыре датчика силы по сравнению с одной емкостью и одним датчиком, реализующими выражение (10).
Однако в этом случае можно получить дополнительную информацию, например, в виде
; 
; 
или 
; ; .
Назовем эти отношения шламовыми коэффициентами. Анализируя значения этих коэффициентов, можно выявить характерные особенности взаимодействия изнашиваемого вооружения различных типов долот в различных геологических забойных условиях, определяемых твердостью и абразивностью.
Способ определения профиля бурящейся скважины, включающий разделение промывочной жидкости, поступающей из скважины, на фракции с помощью комплекса вибросит, сбор шлама, разделенного на фракции, в емкостях, взвешивание их с помощью датчиков, данные которых поступают в блок обработки информации, в котором определяют разницу между текущими значениями выходного напряжения датчика силы, соответствующего весу выбуренной и собираемой в специальную емкость горной породы, и напряжением, соответствующим расчетному значению веса породы, определяемого номинальным диаметром скважины, а затем по этой разнице вычисляют приращение диаметра скважины против легко разрушаемых под действием промывочной жидкости пород по алгоритму
где ΔD - приращение величины диаметра;
Uф - текущее значение выходного напряжения датчика, соответствующее фактическому весу выбуренной породы и измеренному датчиком силы;
Uт - расчетное (теоретическое) значение напряжения, соответствующее номинальному диаметру скважины, определяемому диаметром долота, т.е. установка или мера сравнения;
- размерный коэффициент;
U0 - значение выходного напряжения датчика силы, соответствующее весу пустой емкости;
Р0 - известный вес пустой емкости;
ΔH=Hi-Hi-1 - интервал контролируемой глубины скважины;
D - диаметр долота;
ρп - плотность разбуриваемой горной породы.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фактическое выходное напряжение определяют как сумму напряжений, соответствующих весам фракций шлама, собранных в отдельные и взвешиваемые емкости, по алгоритму
где i=1, 2, 3, 4 - номера (индексы) фракций.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что сравнивают величины напряжений датчиков, соответствующих весам фракций шлама, между собой, например, с помощью отношений вида
или
которые назовем шламовыми коэффициентами и на анализе которых можно получить информацию о характерных особенностях взаимодействия изнашиваемого вооружения различных типов долот в различных геологических забойных условиях, определяемых твердостью и абразивностью.
