Способ определения гидродинамического давления в скважине при спуско-подъемных операциях с колоннами труб

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пп 945402(22) Заявлено 18.12,80 (21) 3219361/22-03с присоединением заявки Мо(1 М. Нл.з Е 21 В 47/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (ВНИИгаз)(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНЕ ПРИ СПУСКО в ПОДЪЕМН ОПЕРАЦИЯХ С КОЛОННАМИ ТРУБ20 25 Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для использования при бурении и эксплуатациискважин, в частности для определениягидродинамического давления в скважине,при спуско-подъемных операциях сколоннами трубГидродинамическое давление в скважине, вызываемое движением колонн приспуско-подъемных операциях, приводити осложнениям. При подъеме колонныдавление в скважине уменьшается,что способствует поступлению в буровойраствор пластовых флюидов вплоть доих выброса и открытого фонтанирования. При спуске колонны повышение давления может вызвать гидроразрыв пластов и поглощение бурового раствора.Кроме того, колебания гидродинамического давления, обусловленныедвижением колонны, могут привести кобвалам стенок скважины, недопускупакеров до проектной глубины, смятиюобсадных колонн в процессе их спус-.ка и другим осложнениям,Известен способ определения гидродинамического давления в скважинепри спуско-подъемных операциях, заполненной жидкостью, основанный наопределении разности устьевых давлений при прокачке жидкости черездвижущуюся и неподвижную колоннытруб с разным расходом. Если приэтом указанная разность не зависитот расхода жидкости, то считается,что она представляет собой изменения давления в скважине, происходящие при спуске или подъеме колонныбеэ прокачки 1),Однако способ не позволяет определять инерционные составляющие давления в скважине, так как изменения давления вследствие инерции жидкости в скважине и в колонне имеют различную величину и противоположные знаки. Способ не применим как при турбулентном, так и при структурном режиме движения жидкости. В первом случае это обусловлено тем, что измеряемая разность зависит от расхода жидкости, во втором - можно определить только ту часть давления, возникающего при движении колонны без прокачки, которая зависит от скорости. Кроме того, с помощью данного способа нельзя измерить величину изменений давления в наиболее опасном случае при движении колонны с закрытым нижним концом.-1668 1000 Предлагаемый Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является. способ определения гидродинамического давления в скважине при спуско-подъемных операциях с колоннами труб, заключаю щийся в измерении реологических характеристик жидкости, геометрии скважины, скорости движения колонны и ее длины, ускорения движущейся колонны и последующем расчете (О )давления.При составлении экспериментальных зависимостей для определения давления получают параметры движения по указанной последовательности (из скорости-ускорение) и регистрируют соответствующее изменение гидродинамического давления Р в скважине. Определение давления Р, зависящего только от скорости движения колонны, производят вычитанием из гидродинамического давления Рд инерционной составляющей давлений РРт = Ру - Р 1,1, (1)Инерционное давление Р, опреде ляют по известной Формуле (3) Г 23.Недостатком способа является то, что замеряют осредненное, а не истинное значение скорости. Ускорение рассчитывают по осредненному значеииюзО скорости, при этом ошибка в определении его величины может быть как угодно большой.гдавление рассчитывают по Формуле, полученной на основании общих Физических представлений беэ подтверждения ее экспериментальными данными. При этом сделано допущение, что ускорение колонны передается жидкости как твердому телу, что не правомерно.Целью изобретения является повы шение достоверности и точности определения гидродинамического давления в скважине при спуско-подъемных операциях с колоннами труб.указанная цель достигается тем, 45 что согласно способу измеряют ускорение движения колонны, определяют длину погруженной в жидкость части колонны, а давление рассчитывают по формулам:ламинарный режимР,Ю" 291 ЬЮВ - , О,нрСе)П(О- Мтурбулентный режимР)Ж.0374рце) М (ец 75510 ГР,(Е)П "У- э 31 На Фиг.1 показана осциллограмма ускорения; на фиг.2 - график скорости, полученный интегрированием измеренного ускорения. П р и м е р.В скважину диаметром Э=О,118 м, заполненную жидкостью, плотностью Р =2000 кг/м и вязкостью М =310 м/с, спускают колонну диаметрою Й=0,089 м и длиной 1, = 1000 м. На верхнем конце колонны устанавливают акселерометр с помощью специального переводника. Ускорение движения колонны а записано на Фотобумагу с помощью виброиэмерительной станции ВИ 6-0 ТН и осциллографа Н, соединенных с акселерометром кабелем (фиг,1). Скорость 0(1) движения колонны во времени (Фиг.2) получают графическим интегрированием осциллограммы ускорения (Фиг,1). Путь движения колонны может быть получен дальнейшим интегрированием графика скорости, а длина Ь(М погруженной в жидкость части колонны - суммированием длин одиночных труб (пути колонны за время спуска или подъема одной трубы) с начала движения колонны, когда начальная ее длина известна (в частном случае Ь=О). Имея зависимости а, П, Е(1), рассчитывают гидродинамическое давление Р(1) в любой момент времени по формулам (2) или (3) в зависимости от режима обтекания, в данном случае по формуле (2), Для сравнения давление Р (1) рассчитано по формулам (3) и (19), приведенных в Г 2. Результаты расчетов представлены в таблице..Ужгород, ул,Проектна Как видно из таблиць 1, в моментвремени 1= 1 с давление Р, иолученное расчетным путем по известному. способу, равно О, в то же времякак давление, полученное по предлагаемому способу Ру=19,5 МПа,Использование данного способапозволяет повысить достоверность иточность определения гидродинамического давления при спуско-подъемныхоперациях с колоннами труб в скважине,Получение достоверных данных поз- ЗОволяет сократить число осложнений(обвалов стенок скважины, гаэонефтеводопроявлений, гидроразрывов, поглоцений, фонтанов и т.п.) и тем самым увеличить скорость проводки сква- З 5жины.формула изобретения Способ определения гидродинамического давления в скважине при спуско-подъемных операциях с колон нами труб, заполненной жидкостью, включавший измерение реологических характеристик жидкости, геометрических характеристик скважины и опреде- . ление скорости движения колонны, 45 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьпаения точности опреде - ления, измеряют ускорение двчжЕния колонны, определяют длину погруженной в жидкость части колонны, а давление рассчитывают по формулам:ламинарный режима ДР =29 ф 1 Л 5 + 0,25 РЬа - ,У 1 эС 1 этурбулентный режимОрв А 7 дЙР =О, 08754 у ЬП -р+0,25 рЬад -э дэгде Р - гидродинамическое давление,Па;р - плотность жидкости, кг/м;)й - эквивалентный диаметркольцевого пространства, м;а " ускорение движения колонны, м/с;0 - скорость движения колонны,м/с;Б - длина погруженной в жидкостьчасти колонны, м.Источн кй информации,принятые во внимание при экспертизе1. Хирзаджанзаде А.Х. и др. Методопределения гидродинамического давления на стенки скважины при спускоподъемных операциях. -"Азербайджанское нефтяное хозяйство", 1964, 9 8,с. 9-10.2. ффдоцгпа 0 ой РегоРепт Тесппо 1 о 9 уф ф М М ф юг 1961 к Р бю ра 565 605 е