Способ определения гидравлических потерь в затрубном пространстве при промывке скважины
Изобретение относится к оптимизации процесса бурения в нефтегазодобывающей промышленности. Цель - повышение точности определения гидравлических потерь в затрубном пространстве при промывке скважин. Для этого промывку скважины буровым раствором проводят на двух режимах работы буровых насосов. В каждом режиме измеряют давление нагнетания P<SB POS="POST">н1</SB> и P<SB POS="POST">н2</SB> бурового раствора на устье скважины, вес колонны бурильных труб G<SB POS="POST">1</SB> I G<SB POS="POST">2</SB> и производительность насосов Q<SB POS="POST">1</SB> и Q<SB POS="POST">2</SB>. Затем прекращают циркуляцию, измеряют вес колонны труб без промывки G<SB POS="POST">0</SB> и определяют приращения веса колонны, соответствующие двум режимам работы буровых насосов ΔG=G<SB POS="POST">0</SB>-G<SB POS="POST">1</SB> и ΔG<SB POS="POST">2</SB>=G<SB POS="POST">0</SB>-G<SB POS="POST">2</SB>. Гидравлические потери в затрубном пространстве P<SB POS="POST">з.п</SB> определяют по формуле P<SB POS="POST">з.п</SB>=[(ΔGР<SB POS="POST">н1</SB>-ΔG<SB POS="POST">1</SB>P<SB POS="POST">н2</SB>)<SP POS="POST">.</SP>Q<SB POS="POST">1</SB>]:2[98ДG<SB POS="POST">1</SB>-ΔG<SB POS="POST">1</SB>Q<SB POS="POST">2</SB>]. На основе использования устьевой информации способ позволяет проще и оперативнее контролировать процесс бурения глубоких и сверхглубоких скважин.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (Я)5 Е 21 В 47/06
ГОСУДАР СТ ВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4423403/24-03 (22) 10.05,88 (46) 30.11,90. Бюл, М 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин (72) С.Г.Фурсин (53) 622.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 644942, кл. Е 21 В 45/00, 1974. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ЗАТРУБНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ ПРОМЫВКЕ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к оптимизации процесса бурения з нефтегазодобывающей промышленности. Цель — повышение точности определения гидравлических потерь в затрубном пространстве при промывке
Изобретение относится к бурению, в частности к способам определения гидравлических потерь напора (сопротивлений) при промывке скважин, и может быть использовано для оптимизации процесса бурения.
Цель изобретения — повышение точности определения.
Изменение веса колонны труб за счет промывки скважины обусловлено действием разнонаправленных гидравлических сопротивлений в трубах и затрубном пространствах, т,е, имеем:
A6 = k{ Рт — Рзп), (1) где Рт — гидравлические потери напора в трубах при промывке скважины;
k — коэффициент пропорциональности., Ы, » 1609989A1 скважин. Для этого промывку скважины буровым раствором проводят на двух режимах работы буровых насосов. В каждом режиме
ИЗМЕряЮт даВЛЕНИЕ НаГНЕтаНИя Рн1 И Рнг бурового раствора на устье скважины, вес колонны бурильных труб G1 и Ог и производительность насосов 01 и Ог. Затем прекращают циркуляцию, измеряют вес колонны труб без промывки Go и определяют приращения веса колонны, соответствующие двум режимам работы буровых насосов
Л О = GO — G1 и Лбг = GO — бг. Гидравлические потери в затрубном пространстве Р>,п определяют по формуле Рэ, = ((ЛОРн1 — 461Рнг ) Qt ): 2 (ЛGZQf— — Л G1Qг ). На основе использования устьевой информации способ позволяет проще и оперативнее контролировать процесс бурения глубоких и сверхглубоких скважин.
При промывке скважины на двух режимах работы буровых насосов в соответствии .с выражением (1) можно получить следующую систему уравнений:
Л61 = k (P,1 — Р„1) 62 = < (Ртг Рэпг ) (2)
ГдЕ Рт1 И Ртг — ГИдраВЛИЧЕСКИЕ ПОтЕрИ В трубах соответственно на первом и втором режиме работы насосов;
Рэп1 И Рзпг — ГИдраВЛИЧЕСКИЕ, ПОтЕрИ В затрубном пространстве соответственно на первом и втором режимах работы насосов.
Давление нагнетания бурового раство- ра, измеряемое на устье скважины, отражает сумму гидравлических потерь напора в трубах и затрубном пространстве. Для двух режимов работы насосов имеем, 1609989
PH1 = Рт1+ Рэп1
Рн2 = Ртг + Рэп2 (3)
Гидравлические потери напора в за .трубном пространстве пропорциональны квадрату расхода бурового раствора, Поэта- 5 му для двух режимов работы насосов можно получить:
Рэп1 m01
Рэп2 = П102
2 (4) где m — коэффициент гидравлических со- 10 противлений, Тогда систему уравнений (2) можно представить следующим образом:
Л6 = (Р. — 2ma))
Л62 = k (Рн2 — 2m05 ) . (5)
Решая систему уравнений (5) относительно параметра m, получаем
Л62Рн1 А61 н2
2 (66201 — Л6102 ) 20
С учетом выражения (4) искомые гидравлические потери, например, на первом режиме промывки будут равны " * =.йй .
Рэп1
2 (Л620 — h,610) )
° (7)
Изменение режима промывки скважины проводят путем подключения или, наоборот, отключения второго (запасного) бурового насоса. Время промывки и измерения на каждом режиме работы насосов устанавливают не более 2-3 мин. Это время
1 определяется влиянием переходных процессов — временем распространения упругих колебаний по скважине. Необходимые параметры (G, Q и Рн) измеряются стандартньЬ И средствами.
Способ осуществляют следующим образом. 40
В процессе промывки скважины на первом режиме работы буровых насосов измеряют вес колонны бурильных труб (61), производительность насосов (01) и давление нагнетания бурового раствора (Рн1). 45
Затем изменяют режим промывки, например, путем отключения одного из действующих насосов и также измеряют вес колонны (G2), производител ьн Ость (02) и 50 даВЛЕНИЕ НаГНЕтаНИя (Рнг) На ВтОрОМ рЕжиме работы буровых насосов. После этого полностью прекращают циркуляцию, измеряют вес колонны труб беэ промывки (6п) и определяют прираще- 55 ния веса колонны, соответствующие двум режимам работы буровых насосов (4 6 Gp 61, 662 = GQ G2 ). ВЕличину гидравлических потерь в затрубном пространстве рассчитывают по формуле
<ЛОгРн1 A G)Pea Q)
2 (46201 — Л610 )
Пример, При измерении в скважине
N 10 на разных режимах работы буровых насосов получены следующие данные:
G1 = 1665 кН, Q1 = 32 л/с, Рн1 = 11 МПа— первый режим;
62 =- 1650 кН, 02 = 22 л/с, Рн2 = 6,5 МПа— второй режим;
Gp = 1620 кН вЂ” без промывки, соответственно G1 = 45 кН и 62 = 30 кН.
Величина гидравлических потерь в затрубном пространстве равна
Р 30 X11 — 45 Х6,5 Х32
2 (30 Х32 -45 х22 )
=2,15 МПа, Полученная предлагаемым способом величина гидравлических потерь (2,15 МПа) хорошо согласуется с показаниями глубинного манометра (2,5 МПа), в то время, как известный способ дает явно заниженный результат (1,4 МПа).
Способ позволяет проще и оперативнее контролировать процесс бурения глубоких и сверхглубоких скважин на основе использования устьевой информации, что способствует проводке скважины в оптимальных условиях(на равновесии, при хорошей очистке забоя, сохранении устойчивости стенок ствола, при рациональной работе оборудования и др.), Формула изобретения
Способ определения гидравлических потерь в затрубном пространстве при промывке скважины, включающий определение изменения веса колонны бурильных труб и производительности буровых насосов, отличающийся тем, что. с целью повышения точности определения,. промывку скважины буровым раствором проводят на двух режимах работы буровых насосов, на которых измеряют давление нагнетания бурового раствора на устье скважины и дополнительно определяют изменение веса колонны бурильных труб и производительность буровых насосов на втором режиме промывки, а гидравлические потери Рэп в затрубном пространстве находят иэ формулы
Р (Л62Рн1
2 (620) — / 6102 ) где Ь61 и 662 — изменение веса колонны бурильных труб за счет промывки соответственно на первом и втором режимах промывки, кН;
1609989
Составитель Г,Маслова
Техред М.Моргентал Корректор Л. Патэй
Редактор Н.Горват
Заказ 3715 Тираж 485 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
РН1 и Ha — давление нагнетания бурового раствора на устье скважины соответственно на первом и втором режимах промывки, МПа;
0> и Ог — производительность буровых насосов, соответствующая первому и второму режимам промывки, л/с.
