Способ регулирования режимом бурения

 

Всесоюзныи ордена Трудового Красного Знаме и научно исследовательский институт буровой техники

/ .ц. (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ УЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖК(ОМ .БУРЕНИЯ

Изобретение относится к бурению скважин, а точнее — к способам регулирования режимом бурения.

Известны способы регулирования режимом бурения, заключающиеся в измерении параметров режима бурения: статической нагрузки, скорости вращения долота, расхода промывочной жидкости и установлении тех значений параметров, которые обеспечивают максимальную механическую скорость проход- 1О к (1).

Однако указанные способы не учитывают влияния колебаний долота на показатели его работы. Известно, что долото, работая на забое, генерирует 15 упругие продольные колебания, энергия которых обуславливает динамическую нагрузку на долото. При этом энергия колебаний частично уходит в бурильную колонну и расходуется в ней в ви- ® де потерь, а частично передается горной породе. Энергия, переданная горной породе, определяет работу, затрачен- ную на динамическое разрушение забоя, которое более эффективно;. чем разрушение под действием статической нагрузки. Количество энергии колебаний, генерируемых долотом, зависит от геологических, технических и технологических факторов. При бурении в..однородной породе с неизменной совокупностью технических средств (долото, вид привода долота, бурильная колон-. на и т.д.) количество энергии зависит только от параметров режима бурения. На этом основаны способы регулирования режимом бурения, заключающие ся в измерении энергетических харак" теристик колебаний долота и установлении режимных параметров, соответствуняцих определенным значениям этих характеристик.

Наиболее близок к предлагаемому способ, согласно которому в ходе од". ного долбления нри различных режимах бурения определяется энергия упругих колебаний долота, непроизводи863842

Номер подинтервала

Статическая нагрузка, т

10 12 14 16 18 20

Скорость вращения долота, об/мин

820 . 81.0 780 740 690 610

Расход промывочной жидкости, л/с

30 30 30 30 30 30 тельно расходуемая в бурильной колон. не, и устанавливается режим бурения (совокупность режимных параметров), соответствующий минимуму указанной энергии. При осуществлении укаэанного способа бурение ведется при минимальных абсолютных потерях колебательной энергии (2 ).

Однако количество колебательной энергии долота, передаваемое породе, которое определяет работу, затрачен- ную на динамическое разрушения забоя, не учитывается. В результате бурение может осуществляться в режиме, который характеризуется относительно небольшим количеством колебательной энергии долота, передаваемым породе, которое недостаточно для эффективного разрушения забоя.

Цель изобретения — устранение указанного недостатка и повышение эффективности бурения.

Цель достигается тем, что в ходе долбления при различных режимах бурения одновременно с определением энергии упругих колебаний долота, непроизводительно расходуемой в бурильной колонне, определяют энергию упругих колебаний, распространякнцихся от долота в толще горных пород, определяют отношение энергии, распространяющейся в породе, к энергии, Heпроизводительно расходуемой в бурильной колонне, или разность указанных энергий и устанавливают параметры режима бурения: скорость вращения долота, ста35 тическую нагрузку, расход промывочной жидкости, соответствукнцие максимуму

При бурении на каждом из подинтерI

Малов упругие колебания, генерируемые долотом 3 на забое 4, распространяются по двум каналам: по бурильной

4 отношения этих энергий или их разности.

На чертеже приведена одна из возможных схем осуществления предлагаемого способа.

На вертлюге 1, соединенном с бурильной колонной 2, которая нижним концом с долотом 3 опирается о забой 4, установлены сейсмоприемники динамического типа 5, налример СВ-10

Аналогичные приемники 6 установлены на поверхности земли, на некотором расстоянии от буровой 7. Приемники 5 и 6 экранированным приводом 8 . связаны с сейсмостанцией 9, например типа "Поиск", оборудованной стандартной аппаратурой, в том числе магнитным носителем 10 и квадратором

В процессе осуществления способа интервал выбора, в котором производится выбор режима бурения, разбивается на подинтервалы по числу исследуемых режимов. Например, для турбинного бурения на площадях. Татарии характерна разбивка интервала (5-6 м) на 5-6 подинтервалов с различной величиной статической нагрузки в каждом подинтервале (расход промывочной жидкости поддерживается постоянным, скорость. вращения долота определяется величиной статической нагрузки). Нагрузка изменяется через 1 м бурения с maroM в 2 т в диапазоне 18-20 т.

В табл. 1 представлены примеры типичных сочетаний рюкимных параметров для условий бурения в В. Фалинском горизонте Северо-Альметьевской площади.

Таблица l колонне 2, а также по горной породе, и воспринимаются соответственно сейсмоприемниками 5 и 6. Колебания, принятые сейсмоприемниками 5 и 6, регистНомер подинтервала

3 4 5 6

1 2

Общая энергия колебаний долота

l1 12 13 13 8 3

Энергия, пере- . данная породе 7

10 4 1

Энергия, переданная бурильной колонне

5. 3 4 2

4 7

Отношение энергии, переданной породе, к энергии, переданной бурильной колонне

175 07 16 33 1.0 05

Разность энергий, переданных породе в бурильной колонне

3 -2 3 7 0 -1

Формула изобретения

5 рируются с помощью сейсмостанции 9 на магнитный носитель 10 синхронно в один и тот же момент времени. Для каждого подинтервала с помощью квадратора ll определяются энергии, зарегистрированные сейсмостанцией 9 по обоим каналам, и определяется отношении энергии колебаний, приняМаксимум отношения. энергии, передаваемой породе к энергии, ушедшей в бурильную колонну, получен при бурении четвертого подинтервала. Аналогичный результат получается и при сопоставлении подинтервалов по раз" ности указанных энергий.

Дальнейшее бурение осуществляется при сочетании режимных параметров, соответствующих четвертому подинтервалу (табл. 1). Бурение на выбранном режиме ведется на всем протяжении интервала, характеризующегося постоянством геологических н технических условий.

Так как выбор режима осуществляется с учетом максимального превышения величины колебательной энергии, передаваемой породе, по отношению к потерям колебательной энергии (а не по. абсолютному значению потерь, как в известном способе), то преимуществом

863842 6 тых сейсмоприемниками 6, к энергии колебаний, принятых сейсмоприемниками 5.

В табл. 2 в качестве примера приведены количественные значения энергии колебаний долота в условных единицах, соответствующие различных режимам бурения. ,Таблица 2 предлагаемого способа является стабильная передача большей части коле40 бательной энергии породе для ее разрушения, что обеспечивает повышение эффективности бурения. Указанное пре" имущество изобретения особенно важно .при бурении иа больших глубинах, где

45 эффект от его применения по техни- . ческим показателям составит,до

ЗОБ.

Способ регулирования режимом бурения, заключающийся в измерении энергии упругих колебаний, раснрострайя55 ющихся по бурильной колонне и определении оптимальных энергий упругих колебаний долота, о т л и ч а ю щ и й-. с я тем, что, с целью повышения точ-: ности регулирования за счет предотвраГ

7 863842 8 щения непроизводительных затрат мощ- баний, распространякицихся по буриль ности забойного двигателя, дополни- ной колонне. тельно измеряют энергию упругих ко- .Источники информации, лебаний, распространяющихся от доло- принятые во внимание при экспертизе та в.толще горных пород, а оптималь- 1. Федоров В.С. Проектирование реную энергию упругих колебаний долота жимов бурения. М., Гостоптехиздат, определяют по экстремальному соотно- 1958. шению энергий упругих колебаний, рас- . 2. Авторское свидетельство СССР пространякщихся от долота в толще по заявке 9 2448493, кл. Е 21 В 44/00, горных пород, и энергии упругих коле- 1979 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 7731/50 Тирам 630 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ултород,ул.Проектная,4