Способ определения износа рабочих органов винтового забойного двигателя в процессе бурения скважины

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА РАБОЧИХ ОРГАНОВ ВИНТОВОГО ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ, включающий измерения давления промывочной жидкости в нагнетательной линии при работе двигателя в режиме холостого хода, с последующим определением их разности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и оперативности способа за счет сокращения количества необходимых технологических операций, измеряют значение амплитуды импульсов давления промывочной жидкости в начальной стадии эксплуатации двигателя, затем измеряют значение амплитуды на момент времени определения износа его рабочих органов и определяют износ рабочих органов в соответствии с выражением

где U - износ рабочих органов винтового двигателя, %;
A_н - значение амплитуды импульсов давления промывочной жидкости при работе винтового двигателя в режиме холостого хода в начальной стадии его эксплуатации;
A_и - значение амплитуды импульсов давления промывочной жидкости при работе винтового двигателя в режиме холостого хода на момент времени определения износа.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для оптимизации процесса бурения.
Цель изобретения повышение точности и оперативности способа за счет сокращения количества необходимых технологических операций.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе определения износа рабочих органов винтового забойного двигателя, включающем измерение давления промывочной жидкости в нагнетательной линии при работе двигателя в режиме холостого хода, измеряют значение амплитуды импульсов давления промывочной жидкости в начальной стадии эксплуатации двигателя, затем измеряют значение амплитуды на момент времени определения износа его рабочих органов и определяют износ рабочих органов в соответствии с выражением
U(A_н-A_и)/A_н| 100, где U износ рабочих органов винтового двигателя,
А_н значение амплитуды импульсов давления промывочной жидкости при работе винтового двигателя в режиме холостого хода в начальной стадии его эксплуатации;
А_и значение амплитуды импульсов давления промывочной жидкости при работе винтового двигателя в режиме холостого хода на момент времени определения износа.
В результате экспериментальных исследований установлено, что в процессе работы винтового забойного двигателя в промывочной жидкости формируются импульсы давления, амплитуда которых зависит от развиваемой двигателем полезной мощности и от состояния (физического износа) его рабочих органов (статора, ротора). Было также установлено, что при увеличении износа рабочих органов двигателя амплитуда импульсов давления промывочной жидкости при работе двигателя в режиме холостого хода возрастает по сравнению с тем значением, которое она имела в начальной стадии эксплуатации двигателя, а величина износа рабочих органов двигателя определяется соотношением
(A_н-А_и)/A_н| где А_н значение амплитуды импульсов давления промывочной жидкости при работе винтового двигателя в режиме холостого хода в начальной стадии его эксплуатации;
А_и значение амплитуды импульсов давления промывочной жидкости при работе винтового двигателя в режиме холостого хода на момент времени определения износа.
Контролирование указанного соотношения в процессе бурения скважины позволяет оценивать и прогнозировать износ рабочих органов винтового забойного двигателя и тем самым избежать лишних подъемов и спусков бурильного инструмента, связанных с неверной оценкой работоспособности двигателя, и тем самым повысить эффективность применения винтовых двигателей при бурении скважин.
На чертеже приведено схематическое изображение системы, предназначенной для реализации предлагаемого способа.
Реализация заявляемого способа осуществляется в следующей последовательности технологических операций.
После окончания спуска долота 1 в скважину 2 его приподнимают над забоем 3 и включают буровые насосы (на фиг.1 не показаны). Затем при работе винтового забойного двигателя 4 в режиме холостого хода при помощи магнитоэлектрического показывающего прибора 5 измеряют значение амплитуды импульсов давления промывочной жидкости в начальной стадии эксплуатации двигателя А_н. При этом импульсы давления, образующиеся в промывочной жидкости (на схеме не показана) при работе винтового забойного двигателя 4, воспринимаются пьезоприемником 6, установленным в устьевой разъемной трубе 7 скважины 2 в восходящем потоке промывочной жидкости. Преобразованные пьезоприемником 6 в переменные электрические сигналы импульсы проходят через усилитель 8 и частотный фильтр 9 и поступают в показывающий прибор 5. После измерения значения амплитуды импульсов А_н долото 1 доводят до забоя 3 и осуществляют процесс бурения скважины 2. При возникновении необходимости определения износа рабочих органов (на схеме не показаны) винтового двигателя 4 при неизменном режиме работы буровых насосов долото 1 приподнимают над забоем 3, с помощью магнитоэлектрического показывающего прибора 5 измеряют значение амплитуды импульсов давления промывочной жидкости А_и и определяют износ U рабочих органов двигателя 4 в процентах по вышеуказанной формуле.
П р и м е р. Испытание предлагаемого способа было произведено при бурении скважины N 454 куста 4А Суторминского нефтяного месторождения производственного объединения "Ноябрьскнефтегаз" в интервале 2300-2525 метров с применением винтового забойного двигателя Д1-195 в сочетании с долотом 215.9 МЗ-ГНУРО4. Двигатель Д1-195, применявшийся в ходе данных испытаний, не был новым, в нем использовались отремонтированные (восстановленные) рабочие органы (статор, ротор). В качестве промывочной жидкости при бурении применяли техническую воду, расход составляет 32 л/с.
В начале испытания, после окончания спуска долота 1 и двигателя 4 в скважину 2, долото 1 приподняли над забоем 3, включили буровые насосы и с помощью магнитоэлектрического показывающего прибора 5 произвели измерение значения амплитуды импульсов давления промывочной жидкости при работе винтового двигателя 4 в режиме холостого хода в начальной стадии его эксплуатации А_н. Измеренная величина составила 2,5 В. После этого долото 1 довели до забоя 3 и приступили к бурению. Через 23,5 часа бурения проявились признаки выхода из строя долота 1. Вместе с тем возникла необходимость оценки износа рабочих органов (на схеме не показаны) винтового двигателя 4 для того, чтобы решить вопрос о целесообразности повторного его спуска в скважину 2 после замены долота 1. С этой целью, не изменяя производительности буровых насосов и не прекращая их работы, отработанное долото 1 приподняли над забоем 3 и произвели измерение значения амплитуды импульсов давления промывочной жидкости при работе винтового двигателя 4 в режиме холостого хода на момент определения износа Аи. Это значение составило 3,4 В. Определение износа рабочих органов винтового двигателя произвели с помощью формулы:
U(A_н-А_и)/А_и| 100.
Поскольку значение амплитуды А_и больше значения амплитуды А_н, для расчета износа рабочих органов выражение (А_н-А_и) берется по абсолютной величине.
Подставив полученные при измерениях значения А_н и А_и в формулу, определили, что износ рабочих органов винтового двигателя 4 составил
U (2,5-3,4)/2,5 100 36%
При таком износе рабочих органов было принято решение о повторном спуске двигателя в скважину после замены отработанного долота.
Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества:
1. Исключает необходимость работы винтового двигателя в тормозном режиме, тем самым предотвращая его преждевременный износ и аварийный износ долота из-за перегрузок.
2. Повышает точность определения износа рабочих органов винтового двигателя, позволяя прогнозировать их работоспособность.
3. Повышает оперативность определения износа рабочих органов винтового двигателя в процессе бурения скважины.
Использование: бурение скважин на нефть и газ. Сущность изобретения: в процессе бурения скважины на устье с помощью пьезодатчика в восходящем потоке промывочной жидкости фиксируют импульсы давления, образующиеся при работе винтового забойного двигателя в режиме холостого хода. При этом измеряют амплитуду импульсов в начальной стадии эксплуатации винтового забойного двигателя и на момент времени определения износа его рабочих органов, который определяется по формуле: где U - износ рабочих органов винтового двигателя, %: А_н - значение амплитуды импульсов давления промывочной жидкости при работе винтового двигателя в режиме холостого хода в начальной стадии его эксплуатации, В : А_и - значение амплитуды импульсов давления промывочной жидкости при работе винтового двигателя в режиме холостого хода на момент времени определения износа, В. 1 ил.