Способ определения пластового давления в процессе бурения скважины

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (10 4 а) Е 21 В 47 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ технологических и геологических помех, циклически создают различныедавления промывочной жидкости на забой скважины, при каждом цикле измеряют в пределах интервала проходкизабойное давление, а величину пластового давления Рп определяют при условии совпадения его значений длядвух пар последовательно пробуренных,интервалов по формуле(2 (2 .(4 ЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСЕССЕ БУРЕНИЯ циркуляцию продание нагрузкимеханической том интервала и Р де значения мех скорости проответственно(1.-1)-го инт ющииспиения точиньщения вли и я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОЖРЫТИЙ 1) 3650850(22-032) 06.10.836) 15.0285. Бюп. Р 6(72) С.Г.Фурсин и Б.Л.Апександров (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро промысловой геофизики(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 832081, кл. Е 21 В 47 Об, 1976.2. Лукьянов Э,Е, Исследование скважины в процессе бурения. М "Недра", 1979, с, 211-214 (прототип),(54)(57) 1. СПОСОБ ОПР ТОВОГО ДАВЛЕНИЯ В ПРОЦ СКВАЖИНЫ, включающий мывочной жидкости, со на долото и измерение скорости проходки дол скважины, о т л и ч.а тем, что, с целью пов определения путем уме качения забойного авления при проходкеоответственно 1-го и 1-1) - .го интервала, аничес кой ходки соФ1-го и.1139832. Способпоп1, отличающ и й с я тем, что интервал проход" ки для каждого цикла давления промывочной жидкости выбирают равным0,1-1,0 м. 33. Способ по пп.1 и 2, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что процесс бурения проводят при относительной нагрузке на долото не менее 0,6,10 15 25 ЗО 35 ФИзобретение относится к исследованию скважин в процессе бурения, вчастности к способам определенияпластового давления, и может найтиприменение при поисках, разведке иразработке нефтяных и газовых месторождений.Известен способ определения плас"тового давления непосредственно впроцессе бурения скважины по даннымплотности или электропроводности шлама, температуры в выкидной линии,фильтрационного каротажа или каротажа по давлению ,1.Недостаток известного способа -низкая точность.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способ определения пластового давления в процессе бурения скважины, включающийизмерение механической скорости проходки, осевой нагрузки на долото,оборотов долота, диаметра долота иплотности промывочной жидкости. Способ основан на зависимости механической скорости проходки от прочностныхсвойств пород, которые, в свою очередь, зависят от величины пластовогодавления с увеличением пластовогодавления прочностные свойства породуменьшаются, а скорость проходки соответственно возрастает. Указаннаязависимость используется для определения величины пластового давле-.ния 121,Недостатком этого способа является низкая точность определения пластового давления, что объясняется существенным влиянием технологическихи геологических помех, не подающихсяпростому измерению и учету: способабурения, конструкции скважины, компоновки бурильной колонны, механикиразрушения пород на забое, гидроди где Р 1 и Р;" значения забойногодавления при проходкеФ соответственно 1-гон (3-1)-го интервала 1Ч 1 и Ф, , - значения механическойскорости проходки со-,ответственно 1-го и(1-1)-го интервала,Кроме этого, интервал проходкидля каждого цикла давления промывоч"ной жидкости выбирают равньм О, 11,0 и.Процесс бурения проводят пби осительной нагрузке на долото не менее 0,6,тно 2намики и реологических свойств промы" вочной жидкости, типа и степени износа породоразрушающего инструмента, литологических особенностей проходимых пород, их прочностных и емкостнофнльтрационных особенностей и др.Цель изобретения - повьппение точ" ности определения путем уменьшения влияния технологических и геологических помех.Поставленная цель постигается тем, что согласно способу определения пластового давления в процессе бурения скважины,.включающему циркуляцию промывочной жидкости, создание нагрузки на долото и измерение механической скорости проходки долотом ин. тервала скважины, циклически создают. различные давления промывочной жидкости на забой скважины, при каждом цикле измеряют в пределах интервала проходки забойное давление, а величину пластового давления Рп опредеплляют при условии совпадения его .зна-, чений для двух пар последовательно пробуренных интервалов, по формуле1139833 15 Ч=С 0РР Ч=сиР/Р) Ч,:СЕР,)РД 30 40 о аж тер- ав- еки: 0 5 В изобретении для повышения точности определения пластового давления использовано то условие, что короткий интервал разреза ввиду его однородности и кратковременности процес 1.а 5 бурения может быть раэбурен в одинаковых технологических и геологических условиях. В этом случае влияние указанных технологических и геологических помех на механическую скорость 10 проходки минимально.Механическая зависимость скорости проходки от соотношения забойного и пластового давлений следующая; где Ч - механическая скорость проходки;Р - забойное давлениеЭ 20Рд - пластовое давление;С - постоянный коэффициент;,- основание натурального логарифма.. В соответствии с выражением (1) для однородного интервала, разбуренного в одинаковых условиях при двух значениях забойного давления, можно получить следующую систему уравнений: где Ж и М - механическая скорость1 2проходки при забойном давлении соответственно, Ри РРешая систему уравнений (2), определяем искомое пластовое давление: Забойное давление и механическую скорость проходки измеряют известными способами, Забойное давление такжеможет быть определено расчетным путем.Выполнение условия однородности разбуриваемого интервала контролируют путем определения нескольких (не менее двух) значений пластового давления на ограниченном участке разреза. Для этого измерения проводят не менее чем для трех последовательно раэбуриваемых при различном забойном давлении коротких интервалов проходки. При этом забойное давление изменяют циклически (каждый второй интервал разбуривают при повышенном или пониженном относительно проектного значения давлении) путем создания избыточного давления на устье скважины, изменения степени аэрации промывочной жидкости или ее расхода, Изменение забойного давления создают на уровне 2-3 МПа, что является технологически допустимым, а также достаточным для обеспечения соответствующего приращения механической скорости проходки.Способ предполагает, во-первых, использование минимально возможного интервала проходки для каждого цикла давления; во-вторых, этот интервал должен быть достаточно большим, что-, бы обеспечить необходимую точность измерения механической скорости про- ходки. Проведенные исследования по-, казали, что указанным условием удов летворяет интервал проходки длиной 0,1-1 м. Для хорошо разбуриваемых пород ( Ч ъ 5 м/ч) интервал проходки берут длиной порядка 0,5-1 м, а для плохо разбуриваемых пороД (Ч5 м/ч)- 0,1-0,2 м.Влияние забойного давления на механическую скорость проходки существенно в области усталостно-объемного разрушения породы, а при бурении в области поверхностного разрушения и истирания оно незначительно. Поэтрму процесс бурения проводят при относительной удельной нагрузке на долото С ) 0,6, соответствующей области усталостно-объемного разрушения. Отно- сительную удельную нагрузку Со определяют известным способом.Способ осуществляют следуюцим обВ процессе бурения скважины при относительной удельной нагрузке С. ъ 0,6 циклически создают, например пу тем изменения избыточного давления на устье, различные давления промывочной жидкости на забой и при к дом цикле измеряют в пределах ин вала проходки О, 1- м забойное д ление и соответствующее ему знач ние механической скорости проходи Ч , Р и Ч , Р и Ч Р и Ч . При этом режимны". параметры (нагрузку на долото его обороты и расход промывочной жидкости) для двух последовательно разбуриваеПодписноекомитета СССРоткрытийская наб., д,4/5 3 Тираж 540 НИИПИ Государственног по делам изобретений13035, Москва, Ж, Ра иал ППП "Патент", г.Ужгород, ул,Проектная,мых интервалов выдерживают постоянными, в противном случае влияниеэтих параметров учитывают путем ихизмерения. Изменение забойного давле,ния создают на уровне 2-3 МПа.,Измерения. проводят для 3-5 последовательно разбуриваемых при различномзабойном давлении интервалов. Затемдля последовательно пробуренных интервалов определяют 2-4 значения:пластового давления по следущцемусоотношению: где Чи Ч - механическая скоростьпроходки при забойном давлении соответ-"20ственно Р1 и 9.Йбпученные значения пластового давления сравнивают между собой и в ,случае их. равенства считают, что па- ры последовательно пробуренных интер- ,валов действительно разбуривались ,в одинаковых принятых условиях и что вычисленные значения пластового давления истинны. В противном случае, процесс измерения повторяют аналогич-ЗО ным образом.Н р и м е р. Интервал 2680- 2681,5 м разбурен долотом ЗУ 294 М.при осевой нагрузке 20 тс (Ср 0,6) с циклйческим изменением забойного давления через 0,5 проходки, Исходные данные: Р = 48,8 МПа; =6,1 м/г, Р =51,8 МПа", Ч =5,8 м/г, Р =48,8 МПа и Ч 6,1 м/гДанный интервал разбурен в одинаковых условиях ( ЧЧ при Р =Р ); Пластовое давление равно 54,7 МПа.Сравнение результатов определения пластового давления в неоднородном разрезе скважины (см.чертеж) показывает, что предложенный способ по сравнению с известным обладает су.- щественно большей точностью. Здесь показан состав пород: глина 1, песчаник глинистый 2 и алевролит 3. Кро-. ме этого, приведены интервалы прони" цаемых, пластов 4, градиент пластового давления, определенный предлагаемым способом 5, известным способом 6 и независимым геофизическим методом 7, а также кривые плотности промывочной жидкости 8 и естественной поляризации (ПС) 9.Геологическая эффективность предлагаемого способа заключается в повышении точности определения пластового давления пород непосредственно в процессе бурения скважин.Зкономическая эффективность способа достигается за счет сокращения объема геофизических и гидродинами,ческих исследований и составляет в год около 4 тыс.руб на одну скважину,