SU953183A1

SU953183A1 - Method and apparatus for exciting elastic vibration in a well

Info

Publication number: SU953183A1
Application number: SU2984085A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Иванников; Эдвин Арамович Манвелов; Гурген Томасович Овнатанов; Василий Амбарцумович Погосян; Леонид Израилевич Щеголевский; Владимир Александрович Взородов
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники; Всесоюзный научно-исследовательский геолого-разведочный нефтяной институт
Priority date: 1980-09-16
Filing date: 1980-09-16
Publication date: 1982-08-23

Description

где Re Re -число Рейнольдса, -критическое число Рей нольдса. В устройстве указанна цель достигаетс тем, что ограничитель выпо нен в форме решетки. Сущность способа заключаетс в преобразовании энергии турбулентных пульсаций потока рабочего агента в энергию механических колебаний колоИны бурильных или эксплуатационны труб. В способе используют помещенный в трубы подвижный элемент, который взаимодействует с потоком жидкости, прокачиваемым по трубам. В качестве жидкости может быть использована вода, глинистый раствор, аэрированна жидкость или газ. Подвижный эле мент, помещенный внутрь труб, в зоне возбуждени упругих колебаний удерживают от продольного перемещени , по меньшей мере, в одном напра лении. Возможно несколько вариантов удержани подвижного элемента от пр дольного перемещени вниз: встраива ние ограничительной решетки в колон ну труб, не преп тствующей осуществ лению процесса бурени скважины, сброс ограничительной решетки с уст скважины в случае возникновени прихвата и спуск подвижного элемент в колонну труб на тросе. Возможны и другие варианты. Прокачку жидкости дл возбуждени поперечных колебаний в колонне труб производ т со скоростью, при которо Дл поддержани колебаRe Re тельного процесса в колонне труб число Рейнольдса Re должно быть рав ным или большим 3-10, т.е. должно выполн тьс требование .lo где численна величина числа Re вз та дл промывочной жидкости, Г - учетверенный гидравлический радиус сечени , в котором осуществл етс возбуждение колебаний, м, о - плотность рабочего агента, кг/м, V - средн скорость потока рабочего агента через сечение в котором осуществл етс возбуждение колебаний, }/ - в зкость рабочего агента. При этом, чем выше значение числа Рейнольдса, тем выше энерги колебаний и эффективность процесса ликвидации прихвата колонны труб в скважине. Из формулы можно определить сред нюю скорость потока рабочего агента прокачиваемого по трубам. Она равна Re. и Зна значение величин, вход щих в эту формулу, можно определить величину скорости, при которой в колонне труб возбуждаютс поперечные колебани , способствующие освобождению колонны труб от прихвата. Пусть, например, прихват случилс в районе УВТ с диаметром проходного канала D 100 мм. При этом диаметр подвижного элемента составл ет d 90 мм, йлотность рабочего агента J 1,21 и его в зкость 20 СП. Учетверенный гидравлический радиус любого сечени рассчитываетс по формуле -- -n-a. 1(.Ь -t- d) где F - площадь сеченИ потока рабочего агента, м, Ti- - смоченный периметр, м. Таким образом, имеем (в системе СИ) D 10-1Q-2-M, . D 9 , f 1, кг/м, 11 2010 Па-с, Re 3-10. Необходима дл возбуждени поперечных колебаний в колонне труб средн скорость потока рабочего агента определ етс из приведенной выше формулы Re . t 50 м/с. 10- 1,2-10 а обеспечивающий эту скорость расход рабочего агента получитс умножением ее на площадь сечени потока рабочего агента . Q V-F V f ( d) А I 50 (100 - 80) .10 lO м VG « 35 и/с . 353,5 Как видно из расчета одного бурового насоса вполне достаточно дл ликвидации прихвата предлагаемым способом. На фиг. 1 изображено устройство дл возбуждени упругих колебаний в скважине, работающее при наличии в трубах циркул ции рабочего агента, разрез/ на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1J на фиг. 3 - устройство дл возбуждени упругих колебаний в колонне труб, работающее при отсутствии в них циркул ции рабочего агента , продольный разрез. Устройство состоит, из корпуса 1, внутри которого жестко закреплена ограничительна решетка 2 дл сбрасываемого с поверхности шара 3. Корпус имеет на концах резьбы дл присоединени к нему труб 4 и 5, на которых устройство спускают в скважин Устройство (фиг.1) предназначено дл ликвидации прихвата колонны труб в скважине при наличии в них циркул ции рабочего агента. Устройство (фиг.З) предназначено дл ликвидации прихвата колонны труб в скважине при отсутствии в них циркул ции рабочего агента. Оно отличаетс от первого тем, что под его ограничительной решеткой 2 внутри корпуса 1 установлена заглушка 6, над которой в последнем выполнены сквозные отверсти 7.where Re is the Reynolds number, is the critical Rei Nolds number. In the device, said target is achieved in that the restrictor is in the form of a grid. The essence of the method consists in converting the energy of the turbulent pulsations of the flow of the working agent into the energy of mechanical vibrations of the drill pipes or production pipes. The method uses a movable element placed in the pipe, which interacts with the fluid flow pumped through the pipes. Water, mud, aerated liquid or gas can be used as a liquid. A moving element placed inside the pipes in the excitation zone of elastic oscillations is kept from longitudinal movement in at least one direction. There are several options for keeping the movable element from moving downward: inserting the restrictive grid into the pipe string, which does not interfere with the drilling process, resetting the restrictive grid from the well mouth in case of sticking, and lowering the mobile element into the pipe string on the cable. Other options are possible. The pumping of fluid for the excitation of transverse oscillations in a pipe string is carried out at a rate at which in order to maintain the oscillating relay process in a pipe string, the Reynolds number Re should be equal to or greater than 3-10, i.e. the requirement must be fulfilled .lo where the numerical value of Re is taken for the washing liquid, G is the quadruple hydraulic section radius in which the oscillations are excited, m, o is the working agent density, kg / m, V is the average working agent flow rate through the cross section in which the oscillations are excited,} / - viscosity of the working agent. In this case, the higher the value of the Reynolds number, the higher the oscillation energy and the efficiency of the process of eliminating sticking of a pipe string in a well. From the formula, one can determine the average flow velocity of the working agent pumped through pipes. It is equal to re. and By knowing the magnitude of the quantities included in this formula, it is possible to determine the magnitude of the rate at which transverse oscillations are excited in the pipe string, facilitating the release of the pipe string from sticking. Let, for example, a sticking took place in the area of a shock wave with a diameter of the passageway D 100 mm. The diameter of the movable element is d 90 mm, the working agent density is J 1.21 and its viscosity is 20 SP. The quadruple hydraulic radius of any section is calculated using the formula -n-a. 1 (.L -t- d) where F is the cross-sectional area of the flow of the working agent, m, Ti- is the wetted perimeter, m. Thus, we have (in the SI system) D 10-1Q-2-M,. D 9, f 1, kg / m, 11 2010 Pa-s, Re 3-10. The average flow rate of the working agent required to excite transverse vibrations in a pipe string is determined from the above formula Re. t 50 m / s. 10-1.2-10 a. The flow rate of the working agent ensuring this speed will be obtained by multiplying it by the cross-sectional area of the flow of the working agent. Q V-F V f (d) A I 50 (100 - 80) .10 lO m VG ≈ 35 and / s. 353.5 As can be seen from the calculation of a single mud pump, it is quite sufficient to eliminate the sticking by the proposed method. FIG. 1 shows a device for initiating elastic oscillations in a well, operating in the presence of a working agent in the circulation pipes, a section / in FIG. 2 shows section A-A in FIG. 1J in FIG. 3 shows a device for initiating elastic vibrations in a pipe string, operating in the absence of circulation of the working agent in them, a longitudinal section. The device consists of a body 1, inside which a restrictive lattice 2 is rigidly fixed for a ball 3 discharged from the surface. The body has pipes 4 and 5 at its ends for which the device is lowered into the wells. The device (FIG. 1) is intended to eliminate sticking of the pipe string in the well in the presence of circulation of the working agent in them. The device (FIG. 3) is intended to eliminate the sticking of the pipe string in the well in the absence of circulation of the working agent in them. It differs from the first one in that under its restrictive grid 2 inside the housing 1 a plug 6 is installed, above which there are through holes 7 in the latter.

Ликвидацию прихвата колонны труб в скважине при помощи предлагаемого способа и устройства осуществл ют следующим образом.The elimination of sticking of the pipe string in the well using the proposed method and device is carried out as follows.

Устройство (фиг.1) встраивают в колонну труб и вместе с ним после спуска в скважину осуществл ют ее бурение. Если в процессе бурени произойдет прихват бурильной колонны , то отвинчивают ведущую квадратную штангу и в полость колонны труб забрасывают металлический шар 3, имеющий диаметр несколько меньший, чем внутренний диаметр ут желенных I бурильных труб. Шар прокачивают вниз до посадки его на ограничительную решетку 2. После посадки шара 3 рабочий агент прокачиЪают по трубам в-турбулентном режиме при . Шар при этом совершает гюперечные колебани в горизонтальной плоскости, которые передаютс на стенки труб. Поперечные колебани труб обеспечивают освобождение их от прихвата или заклинки.The device (FIG. 1) is inserted into the pipe string and, after being lowered into the well, is drilled. If the drill string is sticking during the drilling process, the leading square bar is unscrewed and a metal ball 3 having a diameter slightly smaller than the inner diameter of the improved I drill pipe is thrown into the cavity of the pipe string. The ball is pumped down before landing on the bounding grid 2. After landing of the ball 3, the working agent is pumped through pipes in the a-turbulent mode at. The ball at the same time makes guiding transverse oscillations in the horizontal plane, which are transmitted to the pipe walls. The transverse oscillations of the pipes ensure their release from sticking or sticking.

В практике бурени скважин возможны случаи, когда нельз осуществить циркул цию рабочего агента через прихваченную часть бурильной колонны . В этих случа х трубы над зоной прихвата отворачивают и поднимают их на поверхность скважины, а затем спускают в скважину с устройством по фиг.З, имеющем отверсти . 7 дл обеспечени циркул ции рабочего агента при его прокаткепо трубам. Затем присоедин ют трубы и устройство к прихваченной части колонны. Последующие операции по ликвидации прихвата колонны труб в скважине провод т аналогично операци м , производимым при работе с устройством по фиг.1.In the practice of drilling wells, there are cases when it is impossible to circulate the working agent through the stuck part of the drill string. In these cases, the pipes above the sticking area are turned off and lifted to the surface of the well, and then lowered into the well with the device of FIG. 3 having openings. 7 to allow the working agent to circulate as it is rolled through the tubes. The pipes and apparatus are then attached to the stuck portion of the column. Subsequent operations to eliminate sticking of the pipe string in the well are carried out similarly to the operations performed when working with the device of FIG.

Положительный эффект от использовани предлагаемых способа возбуждени упругих колебаний в скважине иThe positive effect of using the proposed method of exciting elastic vibrations in the well and

устройства дл его осуществлени , по сравнению с известными способами и устройствами, заключаетс в повышении эффективности возбуждени упругих колебаний в колонне труб заdevice for its implementation, as compared with the known methods and devices, is to increase the efficiency of the excitation of elastic vibrations in the pipe string

счет создани поперечных колебаний, коюрые, как известно, значительно эффективнее, чем продольные воздействуют на прихваченную в скважине колонну труб.by creating transverse vibrations, coyurians, as is known, are much more effective than the longitudinal ones affect a pipe string stuck in a well.

Предлагаемые способ и устройство позвол ют получить значительный экономический эффект.The proposed method and apparatus provide a significant economic effect.

Claims

Invention Formula

1, a method of exciting elastic oscillations in a well by acting on a movable element with a pumped fluid, characterized in that, in order to increase its efficiency by creating transverse oscillations in the well, the movable element is kept from longitudinal movement in at least one direction, and the pumping liquids are produced at the rate at which

Re

5 where Re is the Reynolds number,

- critical Rei Nolds number.

2. A device for initiating elastic vibrations in a borehole, comprising a hollow body with a limiter above which a movable element is installed, made in the shape of a ball, characterized in that the limiter is made in the shape of a lattice.

P1 sources of information taken into account in the examination

1..Mishchevich VI, and others. Reference engineer engineer for drilling. T. II. M., Nedra, 1973, p. 81-82, fig. Xvi, 19.

2. Authors certificate of the USSR W209350, CL. E 21 V 5/00, 1965 (prototype).