SU1675551A1 - Method for determination of rock strength during drilling - Google Patents
Method for determination of rock strength during drilling Download PDFInfo
- Publication number
- SU1675551A1 SU1675551A1 SU894704251A SU4704251A SU1675551A1 SU 1675551 A1 SU1675551 A1 SU 1675551A1 SU 894704251 A SU894704251 A SU 894704251A SU 4704251 A SU4704251 A SU 4704251A SU 1675551 A1 SU1675551 A1 SU 1675551A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- bit
- nozzles
- pressure
- mpa
- rate
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к разведочному бурению и м.б. использовано в районах глубокого бурени на нефть и газ. Цель - повышение достоверности оценки твердости непроницаемых горных пород Дл этого перед спуском долота на забой по кол-ву насадок в долоте на устье скважины определ ют средневзвешенный диаметр насадок и их суммарную площадь. После спуска долота на забой измер ют скорость истечени бурового раствора из этих насадок. Твердость непроницаемых горных пород определ ют по математической ф-ле. Определение прочности горных пород в забойных услови х основываетс на математической модели, в критериальной форме адекватно отображающей зависимость механической скорости проходки от параметров режима бурени и промывкиFIELD: exploration drilling, m. used in areas of deep drilling for oil and gas. The goal is to increase the reliability of the hardness assessment of impermeable rocks. To do this, before lowering the bit to the bottom by number of nozzles in the bit at the wellhead, the weighted average diameter of the nozzles and their total area are determined. After the bit is lowered to the bottom, the rate at which the drilling fluid flows from these nozzles is measured. The hardness of impermeable rocks is determined by the mathematical p-le. Determination of rock strength in downhole conditions is based on a mathematical model that, in the criteria form, adequately reflects the dependence of the mechanical penetration rate on the parameters of the drilling and flushing mode.
Description
Изобретение относитс к процессу углублени параметрических, поисковых и разведочных скважин, св зано с определением прочности (твердости) горных пород в забойных услови х и может быть использовано в районах глубокого бурени на нефть и газ.The invention relates to the process of deepening parametric, prospecting and exploration wells, associated with determining the strength (hardness) of rocks in the bottomhole conditions and can be used in areas of deep drilling for oil and gas.
Цель изобретени - повышение достоверности оценки твердости непроницаемых горных пород в процессе проводки скважин .The purpose of the invention is to increase the reliability of the evaluation of the hardness of impermeable rocks during well drilling.
Спосо б осу щест в л ют ел е ду ю щим образом .The methods can be implemented in a more concise way.
Определ ют параметры режима бурени и промывки: осевую нагрузку на долото G, частоту вращени долота п, плотность бурового раствора р, диаметр долота D, диаметр насадок dHi, средневзвешенный диаметр насадок dH, расход бурового раствора.The parameters of drilling and flushing are determined: axial load on the bit G, bit rotation frequency n, mud density p, bit diameter D, nozzle diameter dHi, weighted average nozzle diameter dH, mud flow rate.
Q, скорость истечени из насадок долота Vn,О4Q, discharge rate from the bit nozzles Vn, О4
гооное давление Pro. Замер ют механиче- 4jgoon pressure pro. 4j
скую скорость проходки VM. Далее опреде-Щhigh VM penetration rate. Next, define
л ют прочность горных пород 7о в услови х(Jthe strength of rocks is 7 ° under conditions (J
забо скважины по уравнениюЈдbottom hole by equation
f0 (Ј ) (i°l )««да « (-doi )07S (|+01Др)f0 (Ј) (i ° l) «« yes «(-doi) 07S (| + 01Dр)
(D(D
.-1..-one.
А - посто нный безразмерный коэффициент (А 2,5), где п - частота вращени долота, сA is a constant dimensionless coefficient (A 2.5), where n is the bit rotation frequency, s
D - диаметр долота, м;D - bit diameter, m;
G - осева нагрузка на долото, Н;G - axial load on the bit, N;
р- плотность бурового раствора, кг/м ;p is the density of the drilling fluid, kg / m;
Q - расход бурового раствора, м3/с;Q - drilling fluid flow rate, m3 / s;
dH - средневзвешенный диаметр насадки , м;dH - weighted average nozzle diameter, m;
N - количество насадок в долоте, шт;N - the number of nozzles in the bit, pcs;
S - суммарна площадь промывочных отверстий в долоте, мS - total area of flushing holes in the bit, m
2.2
S NS n
7TdH7TdH
Vn Vn
Vn - скорость истечени из насадок долота , м/с,Vn - flow rate from bit nozzles, m / s,
Q . S Q. S
Pro - горное давление, МПа на глубине h;Pro - rock pressure, MPa at depth h;
Рг - гидродинамическое давление столба бурового раствора, МПа, плотностью р на глубине h;Pr - hydrodynamic pressure of the mud column, MPa, density p at a depth h;
Рп - поровое давление, МПа, на глубине h;Рп - pore pressure, MPa, at depth h;
Гп - градиент перового давлени МПа/м;Гп - feather pressure gradient MPa / m;
АР - дифференциальное давление, МПа,AR - differential pressure, MPa,
ДР Рг-Рл;DR R-Rl;
VM - механическа скорость проходки, м/с.VM - mechanical penetration rate, m / s.
Формула (1) получена путем преобразовани исходного уравнени Formula (1) is obtained by converting the original equation
G ч2ГрУп Р2 N0.43G h2GrUp P2 N0.43
U (2)U (2)
nDnD
D2(TnD2 (Tn
02(J02 (J
0,650.65
0,2 ( (Pro Рг)Р2л0.72 0, 0.2 ((Pro Pr) P2l0.72 0,
(537) ( & 1 CD ) (537) (& 1 CD)
относительно величины твердости горных пород Сто.relative to the hardness of the rocks Sto.
Уравнение (2) отображает зависимость механической скорости проходки от параметров режима бурени (осева нагрузка на долото G, частота вращени долота п), интенсивности промывки забо (скорости истечени Vn из насадок долота диаметра насадок dH, расхода бурового раствора Q), плотности бурового раствора р, твердости горных пород в забойных услови х стп, горного давлени Pro и диаметра долота D.Equation (2) shows the dependence of the mechanical penetration rate on the parameters of the drilling mode (axial load on the bit G, bit rotation frequency n), bottom wash rate (flow rate Vn from nozzle bits nozzle diameter dH, mud flow rate Q) hardness of rocks in the downhole conditions of stpp, rock pressure Pro and bit diameter D.
К основным размерным комплексам, вли ющим на среднюю механическую скорость бурени , относ т: удельные механиче/™чThe main dimensional complexes affecting the average mechanical speed of drilling include: specific mechanical / ™ h
скую мощность (рг п) и гидравлическую мощность в насадках долотаhigh power (wkp) and hydraulic power in bit nozzles
.Vn2 D2.Vn2 D2
Q). Поскольку одинаковуюQ). Since the same
гидравлическую мощность можно реализовать при множестве сочетаний скорости истечени (Vn) и подачи насосов (Q), то величины Vn и Q в общем случае должны быть включены в раздельные критерии подоби .Since hydraulic power can be realized with multiple combinations of flow rate (Vn) and pump feed (Q), then Vn and Q values should generally be included in separate similarity criteria.
00
5five
00
5five
Предполагаема неодинакова степень вли ни этих критериев на механическую скорость бурени и зависимость интенсивности разрушени горных пород от контактной поверхности пр мого действи гидромониторной струи обуславливают необходимость изолированного учета среднего диаметра насадок долота (dH) в соответствующем критерии подоби .The assumed varying degree of influence of these criteria on the mechanical drilling rate and the dependence of the intensity of rock destruction on the contact surface of the direct action of the jetting jet necessitate the isolation of the average bit diameter (dH) in the corresponding similarity criteria.
Кроме того, на буримость горных пород оказывает вли ние разность между горным (Pro) и гидродинамическим (Рг) давлени ми, что также должно быть учтено отдельным критерием подоби .In addition, the drillability of rocks is influenced by the difference between rock (Pro) and hydrodynamic (Pr) pressure, which should also be taken into account by a separate similarity criterion.
Установленные параметры составл ют следующую функциональную зависимость:The set parameters are the following functional relationship:
, n, 0,-%,стп,р- Vn2, Q,(Pro-Pr ), (3), n, 0, -%, stp, p-Vn2, Q, (Pro-Pr), (3)
В соответствии с л-теоремой Букинге- ма выражение (3) преобразуют в критериальную зависимость, содержащую п ть безразмерных определ ющих критериев подоби In accordance with the Buckingham l-theorem, expression (3) is transformed into a criterion dependence containing five dimensionless determining criteria for the similarity
fi(wi .л&Л5),(4) fi (wi .l & L5), (4)
гдеWhere
30thirty
лз lz
D3nD3n
5five
00
5five
Зависимость прочности глинистых пород (стп) от дифференциального давлени АР (Рг - Рп) отображают уравнениемThe dependence of the strength of clay rocks (stp) on the differential pressure AR (Pr - Pr) is shown by the equation
оь ст0 (1 + КДР),(5)oh st0 (1 + CDR), (5)
где Сто - прочность пород в забойных услови х при АР 0, МПа;where Hundred is the rock strength in the bottomhole conditions at AR 0, MPa;
К- размерный коэффициент, МПа (К к 0,1);K - dimensional coefficient, MPa (K to 0.1);
Рп - поровое давление, МПа.Pp - pore pressure, MPa.
Критериальное уравнение (4) с учетом выражени (5) представл ют в степенном видеCriterion equation (4) with regard to expression (5) is represented in power form
VM -Ь-(G а VM -b- (G a
.-.ЗА Г.2 //, I л « Л Г .-. FOR D.2 //, I l «L G
nD ООА D2(1 + 0,1 АР)nD OOA D2 (1 + 0.1 AP)
XjTf2 -7Г|3 XjTf2-7G | 3
(6)(6)
Показатели степени ai, 32as и посто нный безразмерный коэффициент А в уравнении (6) определ ют методом наименьших квадратов при обработке промысловых данных .The exponents ai, 32as and the constant dimensionless coefficient A in equation (6) are determined by the least squares method when processing production data.
Коэффициенты выражени (6) вычисл ют методом скольз щего допуска на ЭВМ.The coefficients of expression (6) are calculated by the rolling tolerance method on a computer.
В результате идентификации коэффициентов уравнени (6) получают критериальную обобщенную модель буримости видаAs a result of identifying the coefficients of equation (6), a criterial generalized drillability model is obtained
Ум -А. nD -2vUm -A. nD -2v
О2,4 D(1 +0,1ЛР)O2,4 D (1 + 0.1LR)
2,02.0
(7)(7)
гдеА (2,5)2.whereA (2,5) 2.
Скорость истечени Vn вначале определ ют теоретически, как частное от делени величины расхода бурового раствора Q на суммарную площадь промывочных отверстий гидромониторного долота S. Величина Q - действительна подача бурового (буровых ) насоса, известна. Величину S определ ют экспериментально путем замера диаметра dHi 1-й насадки долота, вычислениеThe outflow rate Vn is initially determined theoretically as the quotient of dividing the flow rate of drilling fluid Q by the total area of the flushing holes of the drill bit S. The value Q, the actual flow of the drilling pump, is known. The value of S is determined experimentally by measuring the diameter dHi of the 1st bit nozzle, calculating
ее площади по формуле Siits area by the formula Si
л:с1н1l: s1n1
и суммированием этих величинand summing up these values
NN
s 2 si,s 2 si,
i 1i 1
где N - количество насадок долота, Таким образомwhere N is the number of bit nozzles, Thus
V - QV - Q
Vn- -5.Vn- -5.
После этого расчетную величину Vn уточн ют по результатам гидравлического испытани долота перед спуском его в скважину . Дл этого наворачивают долото на квадратную штангу и прокачивают через долото буровой раствор с теми же расходами, на которых планируетс бурение. При этом с помощью манометра в нагнетательной линии замер ют давление Р и далее получают уточненное значение Vn из выражени After that, the calculated value Vn is refined by the results of hydraulic testing of the bit before lowering it into the well. To do this, drill the bit onto a square rod and pump drilling fluid through the bit with the same costs that drilling is planned for. In this case, the pressure P is measured using a pressure gauge in the injection line, and then the adjusted value Vn is obtained from the expression
, Р, R
где ц 0,9.where c 0.9.
После остановки насосов долото отворачивают от квадратной штанги, наворачивают на компоновку низа бурильной колонны и спускают в скважину на бурение.After the pumps stop, the chisel is turned away from the square rod, wrapped around the layout of the bottom of the drill string and lowered into the well for drilling.
Определение прочности горных пород в забойных услови х основываетс на математической модели, в критериальной форме адекватно отображающей зависимость механической скорости проходки от параметров режима бурени и промывки; частота вращени долота П входит в эту модель в степени меньше единицы (0,8).Determining the strength of rocks in the downhole conditions is based on a mathematical model that, in the criteria form, adequately reflects the dependence of the mechanical penetration rate on the parameters of the drilling and flushing mode; The bit rotation frequency входит is included in this model in degrees less than one (0.8).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894704251A SU1675551A1 (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Method for determination of rock strength during drilling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894704251A SU1675551A1 (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Method for determination of rock strength during drilling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1675551A1 true SU1675551A1 (en) | 1991-09-07 |
Family
ID=21453755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894704251A SU1675551A1 (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Method for determination of rock strength during drilling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1675551A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA012933B1 (en) * | 2004-12-16 | 2010-02-26 | Шеврон Ю.Эс.Эй. Инк. | Method for estimating confined compressive strength for rock formations utilizing skempton theory |
-
1989
- 1989-06-14 SU SU894704251A patent/SU1675551A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1388557,кл. Е 21 С 39/00,1986. Булатов В.В Изменение твердости горных пород с глубиной их залегани : Сб. трудов ГрозНИИ Бурение скважин и добыча нефти, 1962. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA012933B1 (en) * | 2004-12-16 | 2010-02-26 | Шеврон Ю.Эс.Эй. Инк. | Method for estimating confined compressive strength for rock formations utilizing skempton theory |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109838279B (en) | Method for improving salt cavern storage utilization rate by discharging brine from cavity bottom through communicating well | |
US20090260430A1 (en) | Method and Apparatus for Measurement of Formation Fluid Loss | |
CN102330545B (en) | Sand prevention method for heavy oil reservoir oil well | |
US2290408A (en) | Exploration of boreholes | |
CN1643233A (en) | Dynamic annular pressure control apparatus and method | |
EP0386810A3 (en) | Method for improving a drilling process by characterizing the hydraulics of the drilling system | |
RU2688652C2 (en) | Methods of operation of downhole equipment based on conditions in wellbore | |
CN110735629B (en) | Water guide fracture zone height judging method based on upward drilling speed | |
CN108573095B (en) | River-crossing sea shield tunnel reasonable earth covering setting method based on tunneling safety | |
US5511615A (en) | Method and apparatus for in-situ borehole stress determination | |
Holster et al. | Effect of bit hydraulic horsepower on the drilling rate of a polycrystalline diamond compact bit | |
US3667555A (en) | Air drilling method using controlled split stream | |
CN100575659C (en) | A kind of insufficient balance well completion method | |
CN112031760B (en) | Risk assessment method for well killing process by direct pushing method | |
SU1675551A1 (en) | Method for determination of rock strength during drilling | |
RU2394981C1 (en) | Procedure for development of oil deposit | |
RU2313667C2 (en) | Method to create and control necessary load to ba applied to drilling bit during horizontal and directional well drilling with the use of downhole drilling motor with large distance between well bottom and head | |
RU2820904C1 (en) | Method for reducing the level of destructive stresses in bottomhole zones of wells of underground gas storages | |
RU2140536C1 (en) | Method of determination of formation pressure in course of drilling | |
RU2439273C1 (en) | Well cluster construction method | |
SU1199924A1 (en) | Method of hydrodynamic studies while drilling | |
RU1807330C (en) | Method of determination of rheological characteristics of drilling flushing fluid | |
Estes | Techniques of pilot-scale drilling research | |
RU2145382C1 (en) | Method of determination of current bottom-hole hydrodynamic pressure in course of well drilling | |
SU1640394A1 (en) | Method for detecting the point of hydraulic fracturing of formation |