RU2057925C1

RU2057925C1 - Method of determination of upper boundary of sticking zone of string of drill pipes in hole

Info

Publication number: RU2057925C1
Authority: RU
Inventors: Виль Файзуллович Галиакбаров; Владислав Шагиевич Шагапов; Нина Михайловна Хлесткина
Original assignee: Виль Файзуллович Галиакбаров; Владислав Шагиевич Шагапов; Нина Михайловна Хлесткина
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1996-04-10

Abstract

FIELD: hole drilling. SUBSTANCE: shock hydrodynamic waves of pressure are formed in hole clearance. Parameters of wave fields are measured by pressure transducers installed in hole clearance and are registered on oscillograph screen. By obtained shock diagrams time of trip by shock wave of distance between transducers and time of double trip of shock wave of distance from hole head to upper boundary of sticking zone are determined. Then depth of upper boundary of sticking zone is found by mathematical formula. EFFECT: increased authenticity of method. 1 dwg

Description

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано при ликвидации аварий, связанных с прихватом колонны бурильных труб в скважине. The invention relates to drilling wells and can be used in the elimination of accidents associated with sticking a string of drill pipes in the well.

Известный способ определения глубины верхней границы зоны прихвата колонны бурильных труб в скважине характеризуется тем, что создают продольную волну и регистрируют ее параметры, продольная волна распространяется по кабелю, находящемуся в скважине с определенной скоростью и, отражаясь от прихваченного конца, возвращается и регистрируется индикатором натяжения кабеля. По полученной кривой изменения силы натяжения находят время и период свободных колебаний кабеля, а затем по формуле определяют место прихвата [1]
Целью изобретения является повышение точности определения глубины верхней границы зоны прихвата с одновременным сокращением времени определения.A known method for determining the depth of the upper boundary of the zone of sticking of the drill pipe string in the well is characterized in that a longitudinal wave is created and its parameters recorded, the longitudinal wave propagates through the cable located in the well at a certain speed and, reflected from the tacked end, is returned and registered by the cable tension indicator . According to the obtained curve of the change in the tension force, the time and the period of free vibrations of the cable are found, and then the location of the sticking is determined by the formula [1]
The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the depth of the upper boundary of the sticking zone while reducing the time of determination.

Сущность изобретения заключается в создании продольной волны и регистрации ее параметров, причем продольную волну создают в затрубном пространстве скважины, заполненном буровым раствором, посредством гидравлического удара с образованием продольной гидродинамической волны, в качестве параметров образовавшейся гидродинамической волны регистрируют установленными в затрубном пространстве на расстоянии Х_д1 от устья скважины и на расстоянии Х_д2 от устья скважины до предполагаемого интервала прихвата колонны бурильных труб датчиками давления сигналы гидродинамического давления, по измеренным сигналам давления строят ударные диаграммы и по ним определяют время t пробега гидродинамической волной давления расстояния между датчиками и время t* двойного пробега этой волной расстояния от устья до зоны скважины прихвата, а глубину Н верхней границы зоны прихвата определяют по формуле:
H [(Х_д2-Х_д1)t*/t + Х_2с-Х_д1]/², где Х_2с расстояние от устья скважины до источника гидроудара.The essence of the invention is to create a longitudinal wave and register its parameters, and the longitudinal wave is created in the annulus of the well, filled with drilling fluid, by means of a hydraulic shock with the formation of a longitudinal hydrodynamic wave, as parameters of the formed hydrodynamic wave are recorded installed in the annulus at a distance of X _d1 from wellhead and at a distance of X _d2 from the wellhead to the estimated interval of sticking of the drill pipe string with sensors d Signals of hydrodynamic pressure, shock diagrams are constructed from the measured pressure signals and the time t of the hydrodynamic pressure wave of the distance between the sensors and the time t * of the double distance of this wave from the wellhead to the sticking well zone are determined from them, and the depth H of the upper boundary of the sticking zone is determined by the formula:
H [(X _d2 -X _d1 ) t * / t + X _2s -X _d1 ] / ² , where X _{2s is the} distance from the wellhead to the source of water hammer.

На чертеже представлены схема испытания и ударные диаграммы сигналов, измеряемых датчиками. The drawing shows a test circuit and shock diagrams of signals measured by sensors.

Анализ диаграмм, показанных на чертеже производят следующим образом. Первый скачок давления на диаграмме первого датчика соответствует моменту прихода в точку регистрации Х_д1 ударной волны в момент времени t' t_o + (Х_д1-Х_2с/С, где t_о момент времени произведения гидравлического удара. Первый скачок давления на диаграмме второго датчика соответствует моменту прихода этой волны в точку регистрации Х_д2 в момент времени t'' t_o+(Х_д2--Х_2с)/С. Расстояние t t''-t' по временной оси диаграмм между точками начала подъема давления определяют время пробега ударной волной расстояния между датчиками. Скорость распространения ударной волны в жидкости, заполняющей затрубное пространство скважины, находят по формуле:
С (Х_д2-Х_д1)/t (1)
Через интервал времени t (H-Х_2с)/с ударная волна достигнет верхней границы зоны прихвата и, отразившись от нее, в момент времени t'' t_o + (H-Х_2с)/С + (Н-Х_д1)/С появится на диаграмме первого датчика в виде волны разряжения, которая через интервал времени (от момента произведения гидроудара)
t* (H-Х_2с)/С + (H-Х_д1)/С + 2Х_д1/С (2) вернется после отражения в точку регистрации в виде волны сжатия. Этот момент отмечается на ударной диаграмме новым скачком давления. Найдя расстояние по временной оси диаграммы первого датчика между точками начала подъема давления определяют величину.Analysis of the diagrams shown in the drawing is as follows. The first pressure jump in the diagram of the first sensor corresponds to the moment of arrival at the registration point X _{d1 of the} shock wave at time t 't _o + (X _d1 -X _2s / C, where t is _the time of the hydraulic shock. The first pressure jump in the diagram of the second sensor corresponds to the time of arrival of the waves at the point X register _d2 at time t '' t _o + (X _q2 --H _2c) / C Distance t t. '' - t 'axis of the timing diagram between points start of pressure rise determined travel time shock wave distance between sensors. a gift wave in a fluid filling the annulus of a well is found by the formula:
C (X _d2 -X _d1 ) / t (1)
After a time interval t (H-X _2s ) / s, the shock wave reaches the upper boundary of the sticking zone and, reflected from it, at time t '' t _o + (H-X _2s ) / С + (Н-Х _д1 ) / C will appear on the diagram of the first sensor in the form of a rarefaction wave, which after a time interval (from the moment of the hydroblow)
t * (H-X _2s ) / C + (H-X _d1 ) / C + 2X _d1 / C (2) will return after reflection to the registration point in the form of a compression wave. This moment is marked on the shock diagram by a new pressure jump. Having found the distance along the time axis of the diagram of the first sensor between the points of the beginning of the pressure rise, the value is determined.

Подставляя (1) в (2) и выражая величину Н, получают формулу для расчета глубины верхней границы зоны прихвата:
Н [(Х_д2-Х_д1)t*/t + Х_2с-Х_д1/2 (3)
Способ осуществляют следующим образом. В заполненном буровым раствором (в случае наличия циркуляции) или после заполнения раствором (в случае потери циркуляции) затрубном пространстве скважины, на расстоянии Х_д1 (20 м) от устья и на расстоянии Х_д2 (в предполагаемом интервале прихвата колонны бурильных труб) устанавливают два пьезоэлектрических датчика давления. На обводненном участке затрубного пространства с помощью источника гидравлического удара, установленного на расстоянии Х_2с от устья скважины, создают импульсную волну давления. На экране двухлучевого осциллографа регистрируют поступающие с датчиков сигналы и по ударным диаграммам определяют время пробега ударной волной расстояния между двумя датчиками и время двойного пробега ударной волной расстояния от устья скважины до верхней границы зоны прихвата. По формуле (1) определяют скорость распространения ударной волны в буровом растворе, по формуле (2) определяют глубину верхней границы зоны прихвата.Substituting (1) in (2) and expressing the value of H, we obtain the formula for calculating the depth of the upper boundary of the sticking zone:
H [(X _d2 -X _d1 ) t * / t + X _2s -X _d1 / 2 (3)
The method is as follows. In the annular space of the well filled with drilling fluid (in the case of circulation) or after filling with the fluid (in the case of loss of circulation), at a distance of X _d1 (20 m) from the wellhead and at a distance of X _d2 (in the estimated interval of sticking of the drill pipe string), two piezoelectric pressure sensor. On the flooded section of the annular space using a source of water hammer installed at a distance of X _2s from the wellhead, an impulse pressure wave is generated. On the screen of the two-beam oscilloscope, the signals from the sensors are recorded and the travel time of the shock wave of the distance between the two sensors and the time of the double travel of the shock wave of the distance from the wellhead to the upper boundary of the sticking zone are determined from the shock diagrams. Using the formula (1), the shock wave propagation velocity in the drilling fluid is determined, and the depth of the upper boundary of the sticking zone is determined by the formula (2).

П р и м е р. PRI me R.

При исследовании скважины в процессе разведочного бурения в период простоя буровой, вследствие возникновения осложнений, связанных с прихватом бурильной колонны, был реализован предлагаемый способ. В заполненном буровым раствором затрубном пространстве скважины на расстоянии 20 м и 150 м были установлены глубинные части приборов с пьезоэлектрическими датчиками типа ЛХ-604, с собственной частотой около 200 кГц, в диапазоне допустимых давлений до 60 МПа, с площадью поверхности чувствительного элемента около 0,78 см². На расстояния 5 м от скважины был установлен гидроснаряд, посредством которого был произведен гидроудар силой 7 МПа. Сигналы с датчиков регистрировали на экране осциллографа СI-69 и геофизическим фоторегистратором Н0-27. По полученным ударным диаграммам определяют время пробега ударной волной расстояния между датчиками (t 0,086) c и двойное время пробега ударной волной расстояния от устья скважины до верхней границы зоны прихвата (t* 0,407 c). По формулам (1) и (3) определили соответственно скорость распространения ударной волны в буровом растворе
С (150-20)/0,86 ≈ 1511 м/с и глубину верхней границы зоны прихвата бурильной колонны Н (150-20)·0,407/0,086 + 5-20)/2 307,5 м. Время, затраченное на проведение исследования составило доли секунды. Полученные данные хорошо согласуются с результатами определения глубины прихвата, проведенными традиционными методами (с помощью прихватораспределителя).When researching a well during exploratory drilling during a period of idle drilling due to complications associated with sticking a drill string, the proposed method was implemented. In the annular space of the borehole filled with drilling fluid at a distance of 20 m and 150 m, the deep parts of devices with piezoelectric sensors of the LH-604 type were installed, with a natural frequency of about 200 kHz, in the range of permissible pressures of up to 60 MPa, with a surface area of the sensing element of about 0, 78 cm ² . A hydraulic projectile was installed at a distance of 5 m from the well, by means of which a hydraulic impact of 7 MPa was made. The signals from the sensors were recorded on the screen of a SI-69 oscilloscope and a H0-27 geophysical photographic recorder. According to the obtained shock diagrams, the travel time by the shock wave of the distance between the sensors (t 0.086) s and the double travel time by the shock wave of the distance from the wellhead to the upper boundary of the sticking zone (t * 0.407 s). Using the formulas (1) and (3), we determined the shock wave propagation velocity in the drilling fluid, respectively
C (150-20) / 0.86 ≈ 1511 m / s and the depth of the upper boundary of the zone of sticking of the drill string Н (150-20) · 0.407 / 0.086 + 5-20) / 2 307.5 m. Time spent on the study was a split second. The data obtained are in good agreement with the results of determining the sticking depth, carried out by traditional methods (using a gripper).

Таким образом изобретение позволяет упростить способ определения глубины верхней границы зоны прихвата, повысить точность и значительно сократить время определения, что приводит к сокращению стоимости аварийных работ за счет сокращения времени простоя буровой. В случае наличия циркуляции бурового раствора, исключить зашламование низа бурильной колонны, за счет возникновения в процессе проведения исследований эффекта ОГИС (обратного гидродинамического способа ликвидации прихватов) в результате которого переток бурового раствора идет из бурильной колонны в затрубное пространство. В случае отсутствия циркуляции бурового раствора, возникающие при проведении исследований встряхивания прихваченной колонны, могут способствовать восстановлению циркуляции. Thus, the invention allows to simplify the method for determining the depth of the upper boundary of the sticking zone, to increase accuracy and significantly reduce the determination time, which leads to a reduction in the cost of emergency work by reducing the downtime of the drilling rig. In the case of circulation of the drilling fluid, to eliminate slurry of the bottom of the drill string due to the occurrence of the OGIS effect (reverse hydrodynamic method of eliminating sticking) during the course of research, as a result of which the flow of drilling fluid flows from the drill string into the annulus. In the absence of circulation of the drilling fluid, arising from studies of shaking of the stuck string, can help restore circulation.

Claims

METHOD FOR DETERMINING THE TOP BOUNDARY OF A BORING PIPE COLUMN AREA ZONE IN A WELL, including creating a longitudinal wave and recording its parameters, characterized in that the longitudinal wave is created in the annulus of the well filled with drilling fluid through a hydraulic shock with the formation of a longitudinal hydrodynamic wave, and the resulting hydrodynamic wave is recorded installed in the annulus at a distance of X _D ₁ from the wellhead and at a distance of X _D ₂ from the wellhead The hydrodynamic pressure signals are used up to the expected interval of the drill pipe string sticking by pressure sensors, shock diagrams are constructed from the measured pressure signals and the time t of the distance between the sensors by the hydrodynamic pressure wave and the time t ^{* of the} double running of the distance from the wellhead to the sticking zone by this wave are determined from them, and the depth H of the upper boundary of the sticking zone is determined by the formula
H = [(X _D2 -X _D1 ) • t ^* / t + (X _gc -X _D1 )] 2,
where X _g _{with the} distance from the wellhead to the source of water hammer.