RU2728079C1 - Устройство для управления процессом бурения скважин - Google Patents
Устройство для управления процессом бурения скважин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2728079C1 RU2728079C1 RU2019117987A RU2019117987A RU2728079C1 RU 2728079 C1 RU2728079 C1 RU 2728079C1 RU 2019117987 A RU2019117987 A RU 2019117987A RU 2019117987 A RU2019117987 A RU 2019117987A RU 2728079 C1 RU2728079 C1 RU 2728079C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drive
- pump
- output
- drilling
- pressure
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000004886 process control Methods 0.000 title 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 13
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/08—Controlling or monitoring pressure or flow of drilling fluid, e.g. automatic filling of boreholes, automatic control of bottom pressure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
- E21B44/02—Automatic control of the tool feed
- E21B44/06—Automatic control of the tool feed in response to the flow or pressure of the motive fluid of the drive
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к технике и технологии бурения скважин, и предназначено для автоматического регулирования забойного давления промывочной жидкости и поддержания его на уровне давления пласта. Технический результат - повышение надежности устройства для оперативного управления процессом бурения скважин. Устройство имеет буровой насос, регулируемый привод, связанный с буровым насосом, датчик забойного давления промывочной жидкости, установленный над долотом и подключенный через канал связи к приемнику, выход которого и выход задатчика прогнозируемого пластового давления подключены к входам блока управления, связанного с регулируемым приводом бурового насоса, дополнительно снабжено двумя клапанами на линии забора промывочной жидкости с двумя приводами, связанными с буровым насосом, а блок управления выполнен в виде логического узла с двумя задатчиками прогнозируемого пластового давления, двумя регуляторами, а регулируемый привод выполнен в виде блока регулирования частоты тока питания привода бурового насоса, при этом выход приемника связан со входом логического узла, выходы логического узла - с приводами клапанов и со входами задатчиков прогнозируемого пластового давления, выходы приводов задатчиков прогнозируемого пластового давления - со входами регуляторов, выходы которых подключены ко входу блока регулирования частоты тока питания привода бурового насоса, выход которого связан с приводом насоса, а привод соединен с насосом. 1 ил.
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности, к технике и технологии бурения скважин и предназначено для автоматического регулирования забойного давления промывочной жидкости и поддержания его на уровне давления пласта.
Известно устройство для управления процессом бурения, содержащее скважину со встроенным в нее бурильными трубами, соединенными с буровым насосом с прикрепленными к нему приводом и наземные приборы для измерения давления бурового раствора на выходе бурового насоса, в котором управление производится изменением удельного веса бурового раствора и подачей его в скважину через бурильные трубы буровым насосом посредством привода (см. справочник инженера по бурению. М.: Недра, Т. 2, 1973, 268 с.).
Недостатком его является то, что в этом устройстве исключается возможность автоматического оперативного регулирования забойного давления для поддержания равновесного или близкого к равновесному состоянию пластового и забойного давлений. Это обусловлено тем, что процесс определения забойного давления глубинными манометрами-регистраторами (МГП и МГГ) длительный и трудоемкий, а определение забойного давления по показаниям наземных приборов имеет большую погрешность и регулирование по этим показаниям может приводить к аварийным ситуациям. Поэтому бурение производится с большим превышением давления в скважине над пластовым, что снижает скорость проводки скважины.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству является устройство для управления процессом бурения, содержащее буровой насос, регулируемый привод, связанный с буровым насосом, датчик забойного давления промывочной жидкости, установленный над долотом и подключенный через канал связи к приемнику, выход которого и выход задатчика прогнозируемого пластового давления подключены к входам блока управления, связанного с регулируемым приводом бурового насоса (А.С. СССР, №935603, 1982).
Недостатком устройства является отсутствие возможности оперативного управления забойным давлением промывочной жидкости и поддержания его на уровне давления пласта при прохождении пластов с аномально высокими давлениями.
Техническая задача - создание устройства для автоматического регулирования забойного давления промывочной жидкости и поддержания его на уровне давления пласта при прохождении пластов с аномально высокими давлениями.
Технический результат - повышение надежности устройства для оперативного управления процессом бурения скважин.
Он достигается тем, что известное устройство, содержащее буровой насос, регулируемый привод, связанный с буровым насосом, датчик забойного давления промывочной жидкости, установленный над долотом и подключенный через канал связи к приемнику, выход которого и выход задатчика прогнозируемого пластового давления подключены к входам блока управления, связанного с регулируемым приводом бурового насоса, дополнительно снабжено двумя клапанами на линии забора промывочной жидкости с двумя приводами, связанными с буровым насосом, а блок управления выполнен в виде логического узла, с двумя задатчиками прогнозируемого пластового давления, двумя регуляторами, а регулируемый привод выполнен в виде блока регулирования частоты тока питания привода бурового насоса, при этом выход приемника связан со входом логического узла, а выходы логического узла - с приводами клапанов и со входами задатчиков прогнозируемого пластового давления, выходы приводов задатчиков прогнозируемого пластового давления - со входами регуляторов, выходы которых подключены ко входу блока регулирования частоты тока питания привода бурового насоса, выход которого связан с приводом насоса, а привод соединен с насосом.
Аномально высокие давления и температуры в недрах отдельных районов, находящихся в тектонически активных зонах, осложняют освоение месторождения. Это, прежде всего, относится к повышенной опасности нефтегазопроявлений при бурении скважин на нефть и газ.
Современная технология бурения осуществляет предупреждение нефтегазопроявлений за счет метода подавления, при котором высокому давлению в пластах противопоставляется более высокое гидростатическое давление бурового раствора в скважине.
Опыт глубокого бурения свидетельствует, что именно большие перепады между пластовым и забойным давлениями являются основной причиной тяжелых осложнений в скважинах (выбросы, поглощения, прихваты бурового инструмента), а также снижения проходки за долбление и механической скорости и, как следствие этих явлений, ухудшение технико-экономических показателей строительства глубоких скважин.
Установлено, что наибольший темп изменения механической скорости бурения (в 2 и более раз) и, очевидно, проходки за долбление зависит от величины перепада давления в системе скважина-пласт и лежит в диапазоне 15-30 атм.
Таким образом, практический интерес для интенсификации процесса бурения представляет область, близкая к равновесному состоянию.
Особое значение это приобретает при прохождении зон аномально высоких пластовых давлений в связи с опасностью возникновения осложнений и аварий, что вызывает необходимость повышения надежности устройств оперативного управления процессом бурения в этих условиях.
Это обеспечивается включением в устройство управления процессом бурения двух клапанов с двумя приводами установленных на линиях забора рабочей и утяжеленной промывочной жидкости, а также дополнением в блок управления логического узла и двух регуляторов с двумя задатчиками прогнозируемого пластового давления, обеспечивающих переключение указанных клапанов путем сравнения прогнозируемых пластовых давлений и поддержание забойного давления промывочной жидкости на уровне близком к равновесному с выбранным логическим узлом прогнозируемого пластового давления. При этом регулируемый привод выполнен в виде блока регулирования частоты тока питания привода бурового насоса, позволяющего в широком диапазоне плавно регулировать скорость вращения этого привода и связанное с этим изменение числа двойных ходов поршня бурового насоса, обеспечивающее изменение расхода промывочной жидкости и, следовательно, изменение забойного давления промывочной жидкости.
На чертеже (фиг. 1) схематично изображено устройство для управления процессом бурения скважин.
Устройство содержит датчик 1 забойного давления промывочной жидкости, подключенный к каналу связи 2, связанному с приемником 3, выход которого связан с входом логического узла 4, а выход логического узла 4 соединен с приводами 5, 6 клапанов 7, 8, установленных на линии забора бурового раствора, и с задатчиками прогнозируемого пластового давления 9, 10 регуляторов 11, 12, выходы которых связаны с входом блока регулирования частоты тока питания привода бурового насоса 13, а его выход связан с входом привода бурового насоса 14, а привод соединен с насосом 15.
Устройство работает следующим образом. В процессе бурения буровой инструмент со встроенным над долотом датчиком 1 забойного давления промывочной жидкости опускают в скважину. Создают требуемые обороты и осевую нагрузку на долото и необходимый расход промывочной жидкости. Контролируют посредством датчика 1 давление промывочной жидкости на забое скважины. По гидравлическому каналу связи 2 сигнал с датчика 1 поступает на вход приемника 3, с выхода которого поступает на вход логического узла 4, в котором производится сравнение сигнала полученного с датчика 1, измеренного на забое давления промывочной жидкости с прогнозируемым номинальным пластовым давлением и аномальным пластовым давлением, которые задаются по результатам имеющихся данных, полученных при геофизических исследованиях разведочного бурения нефтегазовых площадей. С выхода логического угла сигнал поступает на соответствующий вход привода 5, 6 клапанов 7, 8, открывается соответствующий клапан, в результате чего в насос поступает рабочий буровой раствор или утяжеленный буровой раствор в случае аномально высоких пластовых давлений. Одновременно с выхода логического узла 4 сигнал поступает на входы задатчиков прогнозируемого пластового давления 9, 10 регуляторов 11, 12, где соответствующий регулятор вырабатывает регулирующее воздействие, которое подается на блок регулирования частоты тока питания привода 14 бурового насоса 13. В результате чего изменяется частота тока питания привода 14, обороты его изменяются и давление промывочной жидкости на выкиде насоса 15 связанного приводом 14 изменяется в соответствии с заданным прогнозируемым рабочим или аномальным пластовым давлением.
Предлагаемое устройство позволяет повысить механическую скорость бурения и исключить аварии при прохождении зон аномально высоких пластовых давлений.
Источники информации
1. Справочник инженера по бурению. М.: Недра, Т. 2, 1973, 268 с.
2. А.С. СССР, №935603, 1982 (прототип).
Claims (1)
- Устройство для управления процессом бурения скважин, содержащее буровой насос, регулируемый привод, связанный с буровым насосом, датчик забойного давления промывочной жидкости, установленный над долотом и подключенный через канал связи к приемнику, выход которого и выход задатчика прогнозируемого пластового давления подключены к входам блока управления, связанного с регулируемым приводом бурового насоса, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено двумя клапанами на линии забора промывочной жидкости с двумя приводами, связанными с буровым насосом, а блок управления выполнен в виде логического узла с двумя задатчиками прогнозируемого пластового давления, двумя регуляторами, а регулируемый привод выполнен в виде блока регулирования частоты тока питания привода бурового насоса, при этом выход приемника связан со входом логического узла, выходы логического узла - с приводами клапанов и со входами задатчиков прогнозируемого пластового давления, выходы приводов задатчиков прогнозируемого пластового давления - со входами регуляторов, выходы которых подключены ко входу блока регулирования частоты тока питания привода бурового насоса, выход которого связан с приводом насоса, а привод соединен с насосом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019117987A RU2728079C1 (ru) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | Устройство для управления процессом бурения скважин |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019117987A RU2728079C1 (ru) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | Устройство для управления процессом бурения скважин |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2728079C1 true RU2728079C1 (ru) | 2020-07-28 |
Family
ID=72085658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019117987A RU2728079C1 (ru) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | Устройство для управления процессом бурения скважин |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2728079C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU935603A1 (ru) * | 1979-07-25 | 1982-06-15 | Грозненский Ордена Трудового Красного Знамени Нефтяной Институт Им. Акад.Миллионщикова | Устройство дл управлени процессом бурени |
| RU2301319C2 (ru) * | 2002-02-20 | 2007-06-20 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Устройство и способ динамического регулирования давления в кольцевом пространстве |
| RU2362011C1 (ru) * | 2008-02-26 | 2009-07-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Астраханский государственный технический университет (ФГОУ ВПО АГТУ) | Устройство регулирования забойного давления бурового раствора |
| US7562723B2 (en) * | 2006-01-05 | 2009-07-21 | At Balance Americas, Llc | Method for determining formation fluid entry into or drilling fluid loss from a borehole using a dynamic annular pressure control system |
| EP2414619B1 (en) * | 2009-04-01 | 2014-01-29 | Managed Pressure Operations Pte. Ltd | Apparatus for and method of drilling a subterranean borehole |
-
2019
- 2019-06-10 RU RU2019117987A patent/RU2728079C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU935603A1 (ru) * | 1979-07-25 | 1982-06-15 | Грозненский Ордена Трудового Красного Знамени Нефтяной Институт Им. Акад.Миллионщикова | Устройство дл управлени процессом бурени |
| RU2301319C2 (ru) * | 2002-02-20 | 2007-06-20 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Устройство и способ динамического регулирования давления в кольцевом пространстве |
| US7562723B2 (en) * | 2006-01-05 | 2009-07-21 | At Balance Americas, Llc | Method for determining formation fluid entry into or drilling fluid loss from a borehole using a dynamic annular pressure control system |
| RU2362011C1 (ru) * | 2008-02-26 | 2009-07-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Астраханский государственный технический университет (ФГОУ ВПО АГТУ) | Устройство регулирования забойного давления бурового раствора |
| EP2414619B1 (en) * | 2009-04-01 | 2014-01-29 | Managed Pressure Operations Pte. Ltd | Apparatus for and method of drilling a subterranean borehole |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2553751C2 (ru) | Автоматическое управление давлением в напорной линии при бурении | |
| AU2018267575B9 (en) | Integrated drilling control system and associated method | |
| EA015325B1 (ru) | Способ определения существования события управления скважиной | |
| RU2301319C2 (ru) | Устройство и способ динамического регулирования давления в кольцевом пространстве | |
| EP1664478B1 (en) | Drilling system and method | |
| EA023468B1 (ru) | Способ определения давления гидроразрыва пласта и оптимальных параметров бурения во время бурения | |
| WO2016195674A1 (en) | Automatic managed pressure drilling utilizing stationary downhole pressure sensors | |
| BR112022003742B1 (pt) | Método de perfuração de um poço em uma formação e sistema para perfurar um poço em uma formação | |
| AU2016211111A1 (en) | Drill apparatus for a floating drill rig | |
| RU2728079C1 (ru) | Устройство для управления процессом бурения скважин | |
| US11149506B2 (en) | System for controlling wellbore pressure during pump shutdowns | |
| CN105089609B (zh) | 用于控制井筒压力的方法 | |
| US11377917B2 (en) | Staged annular restriction for managed pressure drilling | |
| WO2018185245A1 (en) | Drilling fluid monitoring system | |
| RU2577345C2 (ru) | Способ управления давлением в стволе скважины при бурении с оптимизацией давления | |
| RU2362011C1 (ru) | Устройство регулирования забойного давления бурового раствора | |
| CN105089527A (zh) | 用于控制井筒压力的设备及方法 | |
| RU2598661C2 (ru) | Регулирование давления при буровых работах с помощью поправки, применяемой при заданных условиях | |
| CN103775011B (zh) | 井筒压力控制系统及控制方法 | |
| CN109386243B (zh) | 一种井筒压力调控方法及系统 | |
| SU935603A1 (ru) | Устройство дл управлени процессом бурени | |
| US10519732B2 (en) | Mud pump annular friction pressure control system and method |