SU1278440A1 - Способ управлени процессом движени колонны труб в скважине - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДВИЖЕНИЯ КОЛОННЫ ТРУБ В СКВАЖИНЕ , включающий определение допустимого изменени  давлени  в скважине, контроль изменени  объема труб в скважине, определение упругого изменени  объема внутри скважины, отличающийс  тем, что, с целью предотвращени  возникновени  осложнений при спуске-подъеме колонны труб в скважине за счет повышени  эффективности регулировани  режима движени  колонны, определ ют изменение объема раствора с заколонном пространстве скважины, сравнивают величину упругого изменени  объема в скважине, которую определ ют как алгебраическую сумму изменени  объема раствора в заколонном пространстве в приустьевой части и изменение объема труб в скважине с допустимой величиной упругого изменени  объеь.а, котора  соответствует допустимому изменению давлени  в скважине и при выполнении услови  , где, ДУ и дУ - соответственно те кущие и допустимые упругое изме (Л нение объема в скважине,движение колонны продолжают, а при.заведомом невыполнении указанного услови  процесс движени  прерьшают, выдерживают колонну без движени , после чего движение возобновл ют. 2. Способ по п. 1, отличаю ющийс  тем, что движение колонны в скважине, заполненной растСХ ) вором с высокими,структурно-механи4 4ib /ческими свойствами, после перерыва возобновл ют до момента окончани  движени  раствора на устье скважины.

Description

Изобретение относитс  к бурению скважин, преимущественно на полезные ископаемые, и может использоватьс  при регулировании режимов движени  труб при спуско-подъемных операци х. Цель изобретени  - предотвращение возникновени  осложнений при спускеподъеме колонны труб в скважине за счет повьшени  эффективности регулировани  режима движени  КОЛОННЬР. По закону Гука изменение давлени  в скважине сопровождаетс  упругим изменением объема раствора, стенок скважины и движущейс  в скважине колонны труб. Закон Гука дл  системы скважина - буровой раствор записывают как лр - Y, P-V где дР - изменение давлени  в сква uV упругое изменение объема в скважине при изменении давлени  на дР; |3 - коэффициент упругого изменени  объема в скважин V - объем раствора в .скважин ( объем скважины). Упругое изменение объема в скважине должно отражатьс  в конечной (интегральной) форме или величине. Изменение объема раствора, на устье и изменение объема труб в скважине, и дают в сумме интегральную величин упругого изменени  объема, в скважин На фиг. 1 показано положение ко лонны труб в скважине до начала спуска очередной трубы кпк бурильно свечиJ на фиг. 2 - то же, при спуск трубы; на фиг. 3 - эпюра распределе ни  гидродинамических давлений. При положении колонны труб 1 в скважине 2 до начала спуска очередной трубы или бурильной свечи уровень раствора находитс  на уровне жалобной системы 3, а при спуске трубы уровень раствора находитс  ниже уровн  желобной системы на вел чину о . Упругое изменение объема в скважине равно упругого изменени  объема в заколонном пространстве и в части скважинбГ ниже башмака (низа) спускаемой колонны: uV &V - упругое изменение объема, в заколонном пространстве скважины; - упругое изменение объемг|. в части скважины ниже башмака колонны. асно закону Гука и эпюре расени  гидродинамических давлескважине (фиг.З) имеют: P,-V, (3) PJ-V,P, - коэффициент упругого изменени  объема в кольцевом пространстве скважины; ., - объем кольцевого пространства скважины; гидродинамическое давление ниже башмака колонны; - коэффициент упругого изменени  объема в части скважины ниже башмака колонны; - объем части скважины ниже башмака колонны. угое изменение объема в скважино: л V, t + F., дУ, - изменение объема труб в скважине; ДУ,| - изменение объема раствора на устье скважины; F - площадь поперечного сечени  труб; f - длина спущенной трубы или бурильной свечи (несколько сое,циненньгх труб); F - площадь поперечного сечени  измерительной емкости (затрубного пространства, фиг,1 и 2); а - изменение уровн  раствора на устье. совместного решени  уравнений 5) получают следующее вьфажение идродинамического давлени : дУ F, V, 0.5 /з; , авнение (6) получено дл  услотсутстви  перетока раствора в ну труб. Записывают уравнение дл  допусти . мой величины гидродинамического дав лени : - V, -ь, V, где Pg допустима  величина гидродинамического давлени  AVJ допустима  величина упругого изменени  объема в скважине. При движении колонны труб в сква жине гидродинамическое давление не должно превьшать допустимой величи 9 tPgl, Подставл   вместо Р их выражени  (6) и (7), неравенство ( 8) принимает вид ДУ 6 С AV 3 Управление процессом движени  ко лонны труб согласно условию (9) позвол ет осуществл ть контроль и регулировать режим спуска-подъема тру непосредственно при спуске-подъеме каждой трубы, своевременно уменьшит скорость спуска-подъема или прерыва процесс спуска-подъема. Способ прос дл  подключени  его к системе автоматического управлени  процессом бурени . При высоких значени х структурно механических свойств раствора страгивающие давлени  превьшают давлени при движении раствора, когда структ ра раствора разрушена. Поэтому возо новление спуска или подъема трубы до момента окончани  движени  раствора на устье после прерывани  спус ка (подъема) позвол ет уменьшить страгивающее гидродинамическое давление и одновременно ускорить процесс спуска (подъема). Способ осуществл ют следзпощим образом. При спуско-подъемных операци х контролируют уровень раствора на устье скважины в заколонном пространстве и длину спущенной (подн той ) трубы или бурильной свечи. Определ ют величину изменени  объема раствора на устье скважины и объем спущенной (подн той) трубы или бурильной свечи. Определ ют упругое изменение объема в скважине как алгебраическую сумму изменени  объ- . ема раствора на устье и изменени  объема труб в скважине за врем  движени  колонны. Полученное значение упругого изменени  объема в скважине сравнивают с допустимой его величиной . Если текуща  величина упру; гого изменени  объема в скважине достигнет допустимого или близкого к нему значени , спуск (подъем) прерывают , выдерживают колонну без движени  до восстановлени  давлени  в скважине, после чего спуск (подъем) продолжают. При применении высокострук-Гурированного раствора спуск (подъем) колонны возобновл ют до момента окончани  движени  раствора на устье скважины. Дл  контрол  уровн  раствора на устье скважины можно использовать поплавковые системы, например тарированную емкость с поплавковым устройством , сообщающуюс  с заколонным пространством скважины и с желобной системой, или системы, основанные на измерении давлени . Можно использовать другие устройства, например Микротрубки, спускаемые в скважину или образующие с ней U-образную систему . Пример. Глубина скважины Н 1800 м, средний диаметр скважины D 0,296 м, длина спущенной обсадной колонны L 1500 м, наружный диаметр труб спускаемой колонны d 0,245 м. Колонна спускаетс  с установленным в нижней части обратным клапаном, допустимое увеличение давлени  под башмаком колонны составл ет 4 МПа и определено из услови  предупрждени  гидроразрьша в призабойной части скважины. Часть желобной системы, сообщающейс  со скважиной, отделена перегородкой и оттарирована, причем перегородка установлена ниже верхнего уровн  желоба. Оттарированна  часть желоба используетс  дл  контрол  изменени  уровн  и объема на устье скважины. Предварительно определ ют допустимое значение упругого изменени  объема в скважине. При треугольной эпюре распределени  гидродинамического авлени  в заколонном пространстве и пр моугольной эпюре в части скважины ниже башмака спущенной колонны, использу  закон Гука, получаетс  следующее выражение дл  определени  допустимой величины упругого изменени  объема в ЛУ} (0,5-,- V р,. V). Pgl, где AVJ - допустимое значение упругого изменений объема в скважине; - коэффициент упругого изменени  объема в затрубном пространстве скважины равный 13, 2«10 1/МПа} V - объем затрубного пространства; - коэффициент упругого изменени  объема в части скбажины ниже башмака колонны , равный 12v 10 1/MIIa V - объем части скважины ниже башмака колонны; допустима  величина гидродинамического давлени  равна  4 МПа. Площадь поперечного сечени  труб 0,047 м2 Площадь поперечного сечени  сква жины Fj, 0,069 мЧ Объем затрубного пространства V (F - F )-L 0,022.L (11 1 с т . Объем скважины ниже башмака колонны V , F (Н - L) 124,2 - 0,069.L Подставл   в выражение (10) значени  равенств (11) и (12) вход щих параметров, получают: uVl (5961,6 - 2,472-L)Ю(мз) Уравнение (13) можно использова дл  определени  любой длины спущен ной колонны. При длине спущенной колонны 1500 м имеют LAV 0,225 м Через 5 с спуркают 2 м „трубы и объем раствора на устье уменьшаетс на 0,1 м и продолжает уменьшатьс  Объем 1 м трубы равен 0,047 м, и через 5 с объем труб в скважине увеличиваетс  на 0,094 м. Упругое изменение объема в скважине через 5 с после спуска составл ет 0,194 м. Сравнивают упругое изменение объема в скважине с допустимой величиной: 0,194 0,225; Так как на контролируемый момент времени (5с) уровень раствора продолжает снижатьс , а следовательно, гидродинамическое давление в скважине продолжает возрастать , то принимают решение прервать спуск, так как примерно через 1с при выбранном темпе спуска может произойти гидроразрыв. После того, как давление в скважине стравливаетс , о чем свидетельствует отсутствие движени  раствора из скважины , спуск трубы продолжают, контролиру  описанным способом изменени  упругого объема в скважине и,сравнива  его с допустимой величиной. Если в скважине находитс  раствор с высокими структурно-механическими свойствами , спуск трубы после прерьшани  возобновл ют до окончани  движени  раствора на устье скважины. Коэффициенты и р определ ют по результатам опрессовки скважины и обсадных колонн или расчетным путем с помощью известных методов при известных упругих свойствах раствора , стенок скважины и труб. Способ мсгжно примен ть как при спуске, так и при подъеме бурильных и обсадных колонн. В случае,, если при спуске труб уровень раствора за колонной не снижаетс , а при подъеме труб уровень не повьш1аетс , то текущее упругое изменение объема в скважине до момента страгивани  раствора принимают равньм увеличению объема труб в скважине при спуске и уменьшению при подъеме. Изменение объема раствора в приустьевой части скважины можно контролировать путем изменени  объемной скорости движени  раствора за колонной , примен   дл  этой цели расходомеры .Можно примен ть комбинированный. метод контрол  объема раствора в приустьевой части скважины путем контрол  за уровнем раствора за колонной и измерени  расхода жидкости за колонной . Например, при спуске колонны до выхода раствора из скважины контролируют уровень раствора в скважине, апосле выхода раствора в жалобную систему измер ют расход раствора из скважины.

Способ позвол ет регулировать режим движени  колонны от начала и до конца спуска (подъема) трубы или бурильной свечи.

Применение способа позволит уменьшить аварийность с элементами обсадных колонн, сократить случаи возникновени  осложнений в скважине (поглощенийу про влений пластового флюида , нарушений УСТОЙЧИВОСТИ стенок скважины), имеющих место при спускоподъемных операци х бурильных и обсадных колонн.

J4

V

/ / / / / / / /

/ / / / / X

f-2

/ /

/

777777 Фиг.1

Фиг. г

Фиг.З

Claims (2)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДВИЖЕНИЯ КОЛОННЫ ТРУБ В СКВАЖИНЕ, включающий определение допустимого изменения давления в скважине, контроль изменения объема труб в скважине, определение упругого изменения объема внутри скважины, отличающийся тем, что, с целью предотвращения возникновения осложнений при спуске-подъеме колонны труб в скважине за счет повышения эффективности регулирования режима движения колонны, определяют изменение объема раствора с заколонном пространстве скважины, сравнивают величину упругого изменения объема в скважине, которую определяют как алгебраическую сумму изменения объема раствора в заколонном пространстве в приустьевой части и изменение объема труб в скважине с допустимой величиной упругого изменения объема, которая соответствует допустимому изменению давления в скважине выполнении условия aV<[aV], AV и [AV] - соответственно кущие и допустимые упругое нение объема в скважине,движение колонны продолжают, а при заведомом невыполнении указанного условия процесс движения прерывают, выдерживают колонну без движения, после чего движение возобновляют.

2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что движение колонны в скважине, заполненной раствором с высокими,структурно-механическими свойствами, после перерыва возобновляют до момента окончания движения раствора на устье скважины.

и при где, _

С* те- <g измеSU ,„.1278440