Способ определения гидродинамического давления в скважине при движении колонны труб

СОЮЗ СОВЕТСКИХщиЛющисиижРЕСПУБЛИК 1 В 47/06 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЗОБРетений и ОтнРыт ГОСУДАРСПО ДЕЛ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ НА Йх, гдеуют давлен е, гидр башмака торого контрол динамическое д по глубине С о получаемых при распрецеления вление ниж личается о значен й эпюр моугольнения. 3 СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(46) 23.01.87. Бюл. В 3(71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов (72) В.С.Котельников и Г.Г,Панченко (53) 622.27. (0888) .(56) Авторское свидетельство СССР У 945402, кл. Е 21 В 47/06, 1982,Сеид-Рза:М.К. и др. Исследование влияния запаздывания выхода бурового раствора из скважины на процесс спуска колонны. - Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1981, з 11, с. 34-38,.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНЕ ПРИ ДВИЖЕНИИ КОЛОННЫ ТРУБ(57) Изобретение относится к областигорного дела и позволяет повыситьточность измерения за счет контролядавления в любой момент спуско-подъема труб, В скважину (С) спускают колонну труб и определяют геометрические размеры С и труб. Измеряют изменение объема труб в С с учетом илибез учета перетока раствора из трубв С.или обратно. Затем определяют уровень раствора и его объемную скорость движения за трубами и по нимсудят об изменении объема растворав приустьевой зоне С относительноего уровня в начальный момент движения колонны. В контролируемые моменты времени определяют упругое изменение объема А 7 в скважине как алгебраическую сумму изменения объемараствора в приустьевой зоне С и изменения объема труб в С с учетомили без учета перетока раствора из.труб в С или обратно. А гидродинамическое давление вычисляют по ормуле: ьЧ=3(х)фР(х)Р( Р(х) - коэффициент упругого изменения объема в С; х - координата с направлением вдоль оси С; Р(х) - площадь поперечного сечения в С; Р(х)гидродинамическое давление по глубине С. При небольшом промежутке времени движения колонны, в течение ко 1285145 2где ьЧ- упругое изменение объемав скважине, равное алгебраической сумме изменения объема раствора вприустьевой зоне скважины и ивменения объематруб в скважине с учетом Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при контроле эа динамическими давления- мИ в скважине, возникающими при движении в ней колонны труб. 5Целью изобретения является повышение точности измерения за счет обеспечения возможности контроля давления в любой момент спуско-подъема труб, 10На фиг.1 показано положение колонны труб и уровня жидкости в затрубном пространстве до начала (а) и при спуске (б) очередной трубы или бурильной свечи на фиг.2 и 3 - примеры 15 возможных случаев распределения гидродинамического давления по глубине скважины.Способ осуществляют следующим образом., 20В процессе спуска (подъема) колонны труб контролируют длину о ущенной (поднятой) трубы 1 или бурильной свечи с момента. начала движения колонны и контролируют уровень25 раствора в заколонном пространстве скважины; В контролируемые моменты времени определяют упругое изменение объема в скважине 2 как алгебраическую сумму изменения объема труб в скважине относительно начального момента движения и изменения объема раствора за колонной относительно первоначального уровня, При наличии перетока раствора из труб в скважину при подъеме и из скважины втрубы при спуске колонны из полученной суммы изменения объема труб в сквазине и измененения объема раствора на устье вычитают объем перетока 40 раствора. При отсутствии движения раствора на устье в направлении движения колонны упругое изменение объема в скважине до страгивання раствора будет равно изменению объема 45труб в скважине, Гидродинамическое давление в каждый контролируемый момент времени определяют по формуле нЬЧ =р(х) Е(х) Р(х) йх, 50о или без учета перетокараствора из труб в скважину или обратнофН - глубина скважины,Р(х)- коэффициент упругого изменения объема в скважине,Х - координата с направлениемвдоль оси скважины;Р(х)- площадь поперечного сечения в скважине,Р(х)- гидродинамическое давление по глубине скважины.На фиг.2 б приведен один из возможных вариантов распределения гидродннамического давления по глубинескважины: в заколонном пространствеэпюра давлений имеет треугольныйвид, а ниже башмака колонны - прямоугольный, На фиг.2 в приведена система координат, в которой записанаприведенная формула. Для приведенной эпюры закон распределения гидродинамического давления имеет вид:хР,(х) = Р 6. - , Р (х) = Р 1,1где Р (х) - гидродинамическое давление в заколонном пространстве,Р (х) - гидродинамическое дав 2ление ниже башмака колонны,- длина колонны;Р - гидродинамическое дав 3.ление в зоне башмака.Прн небольшом промежутке временидвижения колонны, в течение которогооценивают давление, гидродинамическое давление ниже башмака по глубине скважины может существенно отличаться от значений, получаемых припрямоугольной эпюре распределениядавления. При постоянной скоростидвижения колонны закон распредениягидродинамического давления до момента страгивания раствора имеет вид:х.Р (х) = Р (1 -- ) при х-ЬС,Сг.Р (х) = 0 при х.Сгде С - скорость распространенияфронта давления или фронтаперемещения раствора в скважине ниже башмака колонны,- время движения колонны.Записанный закон распределениядавлений соответствует треугольной12эпюре давлений ниже башмака колонны(фронт давлений не достиг забоя скважины) и трапецеидальной эпюре (фронтдавлений достиг забоя скважины).Объемная скорость распространения фронта давления или фронта перемещения раствора определяется по результатам опрессовки скважины путемизмерения времени стабилизации давления на устье после окончания нагнетания раствора в скважину при известной глубине скважины или други,ми известными методами, которымиопределяют скорость звука в жидкости.Коэффициент упругого измененияобъема в скважине определяют по данным опрессовки скважины и обсадныхколонн,П р и м е р. Глубина скважиныН=3000 мф средний диаметр скважиныП=0,296 м;длина опущенной обсаднойколонны Ь=1000 м; наружний диаметртруб спускаемой колонны 4 =0,245 м;средняя скорость спуска Б=О,З м/с;колонна опускается с установленнымв нижней части обратным клапаном.В процессе спуска осуществляют контроль за уровнем раствора в заколонном пространстве, по изменению которого определяют изменение объемараствора в приустьевой части скважины относительно уровня раствора вначальный момент спуска трубы. В контролируемые моменты времени уменьшение объема раствора на устье составилоф через г.1=1,5 с йЧу=0,01 мчерез 1=5 с ьЧу=0,09 м ; через=10 с ЬЧу=0,15 мз, через =12 сЬЧу=0,14 м ; где ЬЧу - изменениеобъема раствора на устье. Через1=10 с с начала спуска трубы началось движение раствора вверх по затрубному пространству, а через е =12 сначалось интенсивное движение раствора из скважины с объемным расходом, значительно превьппающим объемную скорость вытеснения раствораспускаемой колонной. Скорость распространений фронта давления в скважине равна С 1000 м/с. Коэффициентупругого изменения объема в скважине определен по результатам опрессовки скважины перед спуском колонныи опрессовки незацементированнойобсадной колонны 9 0,245 м на предыдущей скважине и равен: для заколонного пространства ,=5,3 10 . 1/МПа,85145 4для скважины ниже. башмака колонны1=4 101/МПа,Определяют время, в течение которого фронт давления достигнет забоя скважины:Н-Ь 3000-1000С- -- -2 с.С 1000Для контролируемых промежутков 10 времени меньше 2 с с начала спускатрубы принимают треугольную эпюрудавлений ниже башмака колонны и более 2 с - трапецеидальную.Окончательные уравнения для опре деления гидродинамического давленияполучают в результате решения приведенного интегрального уравнения.При треугольной эпюре давлений нижебашмака колонны гидродинамическое 20 давление в зоне башмака определяютпо формуле2 Ч 5, Ч 1+р,г, Са при трапецеидальной эпюре ЬЧ й Н-Ь- объем затрубного пространства;- площадь поперечного сечения скважины,- объем скважины ниже башмагде Ч,Г Ч35 Формула изобретения 55 Способ определения гидродинамического давления в скважине нри движении колонны труб, включающий опре ка колонны.По приведенным формулам вычисляютзначения гидродинамического давления в зоне башмака колонны Р в кон 6тролируемые моменты времени спуска .40 трубы: при с, =1,5 с Р =1,17 МПа, при=5 с Р=4,12 МПа, при е =10 сР =5,80 ЙПа; при т =12 с Р=5,96 МПа,причем величину Р=5,96 МПа принима-,ют за максимальное значение гидроди" 45 намического давления. Гидродинамическое давление в любом сечении скважины определяют используя приведен"- ные уравнения распределения давленияпо глубине скважины.50 Для других законов распределениядавления получают аналогичные расчетные, формулы.Фис Составитель В Техред В.Када доров Корректор Т,К едактор С.ПатрушеПодписимитета СССРткрытий каз 7 б 19/3 раж 532 ВНИИПИ по д 113035 го сударственно м изобретений осква, Ж, Р ая наб., д. изводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,4 5деление геометрических размеров скважины,и труб, определение измененияобъема труб в скважине с учетом илибеэ учета перетока раствора из трубв скважину или обратно, определениеупругого изменения объема в скважине, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности изМерения за счет обеспечения воэможности контроля давления в любой момент спускоподъема труб, определяютуровень раствора или его объемнуюскорость движения за колонной труб,по ним определяют изменение объемараствора в приустьевой зоне скважины относительно его уровня в начальный момент движения колонны, а огидродинамическом давлении судят поформуленЬ"/Ых) Р(х) Р(х) Йх,О б,упругое изменение объема в скважине, равное алгебраической сумме изменения объема раствора в приустьевой зоне скважины и изменения объема труб в скважине с учетом или без учета перетока раствора из труб в скважину или обратно11 глубина скважины,соэффициент упругого изменения объема в скважинекоордината с направлением вдоль оси скважины;площадь поперечного сечения в скважине;гидродинамическое дав ление по глубине сква- жины