RU2249688C1

RU2249688C1 - Method for detecting ranges of plastic deformations of salt in cross-section of wells

Info

Publication number: RU2249688C1
Application number: RU2003129257/03A
Authority: RU
Inventors: А.С. Деркач (RU); А.С. Деркач; В.И. Масленников (RU); В.И. Масленников; В.Ф. Шулаев (RU); В.Ф. Шулаев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггеофизика"
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-10

Abstract

FIELD: geophysics.

SUBSTANCE: method includes forming additional variable pressure on well walls, changing well diameter and analytical calculations used to detect unstable well ranges. In range of salt placement measurements of well diameter change are performed by profile measuring method in said range as a result of hydrodynamic effect on well walls by additional variable pressure, formed by drilling tool during hoisting operations, which are performed above salt placement range. First (background) measurement is performed before, and control one - after hydrodynamic effect, and ranges of salt displacement are detected on basis of value of shaft narrowing as difference of diameters of well shaft between first and control measurements.

EFFECT: higher precision and trustworthiness.

2 dwg

Description

Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям и предназначено для изучения устойчивости ствола глубоких скважин в солевом массиве.The invention relates to field geophysical research and is intended to study the stability of the trunk of deep wells in the salt mass.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности выделения интервалов пластической деформации соли в процессе проводки глубоких скважин для предупреждения смятия обсадных колонн при креплении ствола.The aim of the invention is to increase the accuracy and reliability of the allocation of intervals of plastic deformation of the salt during the drilling of deep wells to prevent crushing of casing strings when attaching the trunk.

Известен способ предупреждения смятия обсадных колонн в солевом массиве, который заключается в выявлении интервалов с характерной особенностью проявления пластической деформации пород по соотношению экспериментального критического давления текучести пород и геостатического давления и установлении дополнительных колонн-хвостовиков в этих интервалах [1].There is a method of preventing collapse of casing strings in a salt massif, which consists in identifying intervals with a characteristic feature of the manifestation of plastic deformation of the rocks by the ratio of the experimental critical pressure of the fluidity of rocks and geostatic pressure and the establishment of additional liner strings in these intervals [1].

Недостатком данного способа является его трудоемкость при практическом применении в условиях протяженных интервалов залегания соли с большой изменчивостью по составу и физико-механическим свойствам, так как для определения критических давлений текучести пород предполагается отбор кернового материала и лабораторные исследования. Этот способ также не обладает достаточной точностью, так как после отбора образцов пород из горного массива свойства пород необратимо меняются. Использование данных экспериментальных определений свойств пород из других объектов, при отсутствии кернового материала по данной скважине, снижает достоверность результатов.The disadvantage of this method is its complexity in practical application under conditions of extended intervals of salt occurrence with great variability in composition and physico-mechanical properties, since core sampling and laboratory studies are assumed to determine the critical yield stresses of rocks. This method also does not have sufficient accuracy, since after sampling rocks from the rock mass, the properties of the rocks irreversibly change. The use of experimental data on the properties of rocks from other objects, in the absence of core material from a given well, reduces the reliability of the results.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ экспериментальных исследований реологических свойств образцов пластических пород путем создания циклических переменных нагрузок на моделях скважины [2]. На основании результатов этих исследований делается предположение о неизбежности роста пластических деформаций в процессе глубокого бурения ввиду длительности процесса колебаний гидродинамического давления при выполнении различных технологических операций.The closest technical solution to the proposed one is a method for experimental studies of the rheological properties of samples of plastic rocks by creating cyclic variable loads on well models [2]. Based on the results of these studies, an assumption is made about the inevitability of the growth of plastic deformations during deep drilling due to the length of the process of fluctuations in hydrodynamic pressure during various technological operations.

Недостатком данного способа является то, что на основании лабораторных исследований свойств образцов пород делается предположение о поведении пластических пород в условиях глубоких скважин без предложений практических решений по выявлению неустойчивых пород в разрезе глубоких скважин.The disadvantage of this method is that based on laboratory studies of the properties of rock samples, an assumption is made about the behavior of plastic rocks in deep wells without suggesting practical solutions for identifying unstable rocks in the context of deep wells.

Сущность изобретения заключается в выявлении интервалов пластической деформации соли в открытом стволе глубоких скважин путем измерения изменения диаметра скважины после направленного гидродинамического воздействия на стенки скважины переменным давлением, создаваемым буровым инструментом при спускоподъемных операциях, выполняемых выше интервала залегания соли. Интервалы повышенной текучести соли определяют по величине сужения ствола как разность диаметров скважины, измеренных до и после гидродинамического воздействия методом профилеметрии.The essence of the invention is to identify the intervals of plastic deformation of salt in the open hole of deep wells by measuring the change in the diameter of the well after a directed hydrodynamic effect on the walls of the well by the variable pressure created by the drilling tool during tripping performed above the interval of occurrence of salt. Intervals of increased fluidity of the salt are determined by the value of the narrowing of the wellbore as the difference between the diameters of the borehole, measured before and after hydrodynamic impact by profilometry.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.The proposed method is as follows.

Практика контроля технического состояния открытого ствола по ряду скважин геофизическими методами на основе данных профилеметрии показала, что наибольшая динамика деформации соли происходит за счет циклического переменного давления на стенки скважины, создаваемого буровым инструментом в процессе спускоподъемных операций. Однако однозначное выявление интервалов наиболее пластичной соли в процессе проводки скважины представляет определенную проблему, так как при проведении спуска и подъема бурового инструмента одновременно производится проработка участков сужения ствола долотом. Поэтому по данному способу интервалы повышенной пластической деформации соли выявляют проведением измерения изменения диаметра скважины при создании направленных, циклически изменяющихся давлений на стенки скважины за счет проведения спуска и подъема бурового инструмента в интервале выше и непосредственно прилегающем к массиву залегания соли. Интервалы деформации соли выявляют по сужению ствола скважины по данным измерений диаметра скважины методом профилеметрии. При этом первый (фоновый) замер выполняют после проработки ствола в интервале соли долотом номинального размера, а контрольный замер выполняют после гидродинамического воздействия на стенки скважины при спускоподъемных операциях без спуска бурового инструмента в интервал залегания соли. При залегания соли на глубине более 2000 м проводят серию спусков и подъемов бурового инструмента (не менее 20) в пределах одной свечи длиной 36 м с максимально допустимой для данных геологотехнических условий скоростью.The practice of monitoring the technical condition of an open hole in a number of wells using geophysical methods based on profilometry data has shown that the greatest dynamics of salt deformation occurs due to cyclic variable pressure on the well walls created by a drilling tool during tripping operations. However, the unambiguous identification of the intervals of the most plastic salt during the well drilling process presents a certain problem, since during the descent and lifting of the drilling tool, the sections of the narrowing of the trunk with a bit are simultaneously worked out. Therefore, in this method, the intervals of increased plastic salt deformation are detected by measuring the change in the diameter of the well when creating directed, cyclically changing pressures on the walls of the well due to the descent and lifting of the drilling tool in the interval above and immediately adjacent to the salt bed. Intervals of salt deformation are detected by narrowing of the wellbore according to measurements of the diameter of the well by profilometry. In this case, the first (background) measurement is performed after working out the barrel in the salt interval with a bit of a nominal size, and the control measurement is performed after hydrodynamic impact on the walls of the well during tripping without lowering the drilling tool into the interval of salt occurrence. When salt is deposited at a depth of more than 2000 m, a series of descents and ascents of the drilling tool (at least 20) are carried out within a single candle 36 meters long with a speed that is maximum permissible for the given geotechnical conditions.

Возможность осуществления изобретения подтверждается его практической реализацией при исследовании скважины 30 пл. Песчаная, расположенной в зоне развитой соляной тектоники на юге Оренбургской области. При спуске и подъеме бурового инструмента с долотом dном=295 мм в нижней части обсадной промежуточной 12'' колонны, спущенной на глубину 2000 м, при скоростях спуска до 1.5 м/с и подъема до 0.6 м/с создаются циклически меняющиеся давления в скважине, относительно гидростатического, соответственно dPc=0.95 и dPп=- 0.85 МПа. При этом результирующее меняющееся давление, передаваемое на стенки скважины в солевом массиве посредством бурового раствора, составляет до 1.8 МПа (Фиг.1). Контрольные измерения диаметра скважины, выполненные после серии спускоподъемных операций в период 04-19.02.03 г., позволили выявить интервалы пластической деформации соли 2720-2840 и 2915-3040 м. Измерения диаметра скважины, выполненные после простаивания скважины без выполнения каких-либо технологических операций в статическом состоянии (режим технологического отстоя) в период с 19.02.03 до 05.03.03 г., показали отсутствие проявления деформации соли (Фиг.2). Выявленные по данному способу интервалы пластической деформации соли были рекомендованы для перекрытия колонной из высокопрочных труб.The possibility of carrying out the invention is confirmed by its practical implementation in the study of wells 30 pl. Sandy, located in the zone of developed salt tectonics in the south of the Orenburg region. During the descent and ascent of a drilling tool with a bit dn = 295 mm in the lower part of the casing intermediate 12 '' string, lowered to a depth of 2000 m, at speeds of descent of up to 1.5 m / s and rise to 0.6 m / s, cyclically changing pressure in the well is created, relatively hydrostatic, respectively, dPc = 0.95 and dPp = - 0.85 MPa. In this case, the resulting changing pressure transmitted to the walls of the borehole in the salt mass through the drilling fluid is up to 1.8 MPa (Figure 1). Control measurements of the borehole diameter, performed after a series of tripping operations in the period from 04-19.02.03, revealed the intervals of salt plastic deformation of 2720-2840 and 2915-3040 m. Measurements of the borehole diameter after an idle borehole without any technological operations in a static state (mode of technological sludge) in the period from 02.19.03 to 03.03.03, showed the absence of manifestation of salt deformation (Figure 2). Revealed by this method, the intervals of plastic deformation of the salt were recommended for overlapping a column of high-strength pipes.

Точность и достоверность выявления интервалов пластической деформации соли по данному способу подтверждены практически. Выделенные в разрезе скважины 30 Песчаной площади и рекомендованные к креплению высокопрочными обсадными трубами неустойчивые интервалы проявились смятием обсадной 9" колонны с толщиной стенок 15.88 мм (из-за нарушения технологии цементирования затрубного пространства).The accuracy and reliability of identifying intervals of plastic deformation of the salt by this method is practically confirmed. The unstable intervals allocated in the section of the well 30 Sandy area and recommended for fastening with high-strength casing pipes were manifested by crushing of the 9 "casing with a wall thickness of 15.88 mm (due to violation of the cementing technology of the annulus).

Экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в высокой точности и достоверности результатов при изучении устойчивости ствола глубоких скважин в солевом массиве в процессе проводки, а также простотой и низкой трудоемкостью при реализации.The economic efficiency of the proposed method lies in the high accuracy and reliability of the results when studying the stability of the borehole of deep wells in the salt mass during the wiring process, as well as simplicity and low complexity during implementation.

Источники информацииSources of information

1. Авторское свидетельство СССР №694632, кл. Е 21 В 47/00, 1979.1. USSR author's certificate No. 694632, cl. E 21 B 47/00, 1979.

2. Сеид-Рза М.К., Исмайылов Ш.И., Орман Л.М. Устойчивость стенок скважин, М.: Недра, 1981 г.2. Seid-Rza M.K., Ismayilov Sh.I., Orman L.M. The stability of the walls of the wells, M .: Nedra, 1981

Claims

A method for identifying intervals of plastic salt deformation in the section of wells, based on the creation of additional variable pressure on the walls of the well, measuring the diameter of the well and analytical calculations to identify unstable intervals of the well, characterized in that to increase the accuracy and reliability of identifying intervals of plastic deformation of salt during deep wells in the interval of occurrence of salt measure changes in the diameter of the well by profilometry in the interval of occurrence of salt in the cut there are hydrodynamic effects on the walls of the borehole with additional variable pressure created by the drilling tool during tripping operations that are performed above the salt bed, the first (background) measurement is performed before and the control after hydrodynamic treatment, and the intervals of salt yield are revealed by the size of the narrowing of the well as the difference between the diameters of the wellbore between the first and control measurements.