Способ определения начала проявления и выброса при бурении скважин и устройство для его осуществления

(72) Авторы нзобретенн Г,Н. Кипунов, В.А. Специальное проектно-к глубокого разведочного внтел НИЯ НАЧАПА ПРОЯВЛЕНИЯСКВАЖИН И УСТРОЙСТВОТВЛЕНИЯ 2 ены для искквашни надпя распознв процессе Изобрете ьзования ния предназн при бурениигаз, в частности неф вания аварийных ситуацийбурения.Известны многочисленные способы определения начапа проявления и выброса при бурении скважин. Все способы заключаются в регистрации и наблюдении во времени изменения различных параметров (приэнаков 1, количество ко"1 торых меняется от одного до девяти.Известен способ с использованием многих параметров - удельного веса промывочной жидкости на выходе из сква 35 зины, газосодержания, скорости изменения газосодерзания, дифференциального расхода жидкости, давления на выкиде насосов ( на стоянке), эффективной вязкости, которые не могут быть получены оперативно 11 .Известен также способвыброса при бурении сквтором производится одновр определения азин, при коеменное изме(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕИ ВЫБРОСА ПРИ БУРДЛЯ ЕГО ОСУЩЕ, Е.Г, Леонов и Л,Й. Капыи нструкторское бюро втомагиэациибурения Министерств геологйг СССР,рение и запись во времени следующих показателей: механической скорости проходки объема выходящего из скважины раствора в процентах от закаченного объема (разность расходов), объема раствора в,приемных емкостях, удельного веса выходящего иэ скважины бурового раствора 2.Изменение механической скорости при вхождении в пласт с аномально высоким ппастовым давлением, свидетельствующее о начале выброса, неоднозначно, а в ряде случаев вообще отсутствует. Это связано с прочностью раэбуриваемых пород.Снижение удельного веса раствора на выходе иэ скважины происходит только тогда, когда ппастовый флюид достигает дневной поверхности. Это связано с большой потерей времени, что в условиях превышения пластового давления нщх забойным может привести к развитию выброса в открытый фонтан. С дрлтой стороны не всегда снижениеудельного веса выходящего раствора является опасным, Если при этом забойное давление остается больше пластового, то нет оснований для прекращения процесса бурения. 5Следовательно, использование таких признаков, как изменение механической скорости и удельного веса выходящего раствора, не позволяет однозначно и своевременно распознать проявле О ние и выброс.Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий распознавание одного параметра - разности расходов жидкости на входе и выходе 15 иэ скважины ь 31Но этот способ не всегда позволяет однозначно оценить сложившуюся ситуацию, так как разность расходов может быть получена и вследствие других 20 осложнений: образования сальника обвала, набухания стенок скважины и др.Цель изобретения - повышение точности определения начала проявления и выброса при бурении скважин. 25Это достигается тем, что используется совокупность двух наиболее информативных признаков - объема ( уровня ) промывочной жидкости в приемных емкостях и давления на стояке, и выполняется следующий порядок действий:перед началом долбления рассчитывают значение допустимого прироста объема жидкости в приемных емкостях по формуле+где Ч допустимый прирост объемажидкости в приемных емкостях, исключая прирост эасчет ввода различных добавок в циркулирующий раствор, получаемый путем поступления пластового флюида в скважину (определяется на начало каждого долбзления), мГ - площадь поперечного сечения кольцевого пространства скважности, м503 - глубина скважины, м;Р- пластовое давление по геолого-техническому нарядудля глубины скважины наначало очередного долбления 55кгс/см.;в начале бурения после выхода на проектный режим промывки замеряют и 887803фиксируют исходные значения объема(уровня) промывочной жидкости в приемных емкостях и давления на стоякеСНв процессе бурения замеряют текущиезначения объема жидкости в приемныхемкостях Ч и давления на стояке Рс исравнивают их с исходными значениями;при превышении текущего объема жидкости над исходным (ЧЧ 0) вычисляютразность между текущим Ч и исходнымЧо значениями объема жидкости. Этуразность (У - Уо) сравнивают с величиной допустимого прироста объема жидкости Ч , вычисленного перед началомдолбления. При этом обращают вниманиена характер изменения давления на стояке, Если разность объемов равна илибольше допустимого прироста (Ч - Уо7, У), а текущее давление на стоякене превышает исходное (РсРся ), тофиксируют выброс. Если эта разностьобъемов меньше допустимого прироста(Ч - Чо Ч ), а давление на стоякетакже не превышает исходное (РсР)то фиксируют проявление;при превышении текущего объемажидкости и давления на стояке над ихисходными значениями (ЧЧб и Р) 11) фиксируют выброс.Известно устройство для определения выброса при бурении скважин, которое определяет начало выброса поснижению удельного веса выходящейпромывочной жидкости по сравнению судельным весом жидкости на входе вскважину. Удельный вес жидкости замеряется при помощи специальных датчиков, установленных на входе и выходе из скважины, Система оборудованасигнально-звуковым предупредительнымустройством, которое включается, когда удельный вес жидкости больше илименьше допускаемых величин,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, которое устанавливает начало выброса по разностирасходов промывочной жидкости на выходе и входе в скважину Я. Основусистемы составляют два расходомера,подключенные к блоку сигнализации,включающемуся при определенной разности расходов, указывающих на возможность выброса,Однако известные устройства неразличают неопасные проявления и опасный вброс,Устройство для реализации предложенного способа в отличии от известного, содержащего датчик объема промывочной жидкости, снабжено реле времени, двумя запоминающими элементами, тремя схемами сравнения, вычнтающим элементом, датчиком давления промывочной жидкости, блоком уставки, тремя схемами И, схемой ИЛИ и двумя индикаторами, при этом выход датчика объема промывочной жидкости через первый ключ подключен к реле времени и к входу второго запоминающего элемента, выход которого подключен к входу . второй схемы сравнения и к одному из входов вычитающего элемента, другой вход которого подключен к выходу датчика объема промывочной жидкости ичерез вторую схему сравнения подключен к входам первой и третьей схем И, а выход второй схемы сравнения подключен через второй ключ, последовательно соединенные первый запоминающий элемент и первую схему сравнения к входам второй и третьей схем И, выход которой подключен к входу второг 6 индикатора, причем выход датчика давления подключен ко второму ключу и через последовательно соединенные первую схему сравнения, первую схему И и схему ИЛИ к входу первого индикатора, при этрм выход вычитающего элемента подключен через последовательно соединенные третью схему сравнения и вторую схему И к входу схемы ИЛИ, а выход блока уставки подключен через третью схему сравнения к входу третьей схемы И.На чертеже представлена блок-схема этого устройства.Устройство содержит датчик 1 давления, датчик 2 объема, реле 3 времени, схему 4 уставкн, ключи 5 и 6, запоминающие элементы 7 и 8, вычитающий элемент 9, схемы 10-12 сравнения, схемы И 13-15, схему ИЛИ 16, индикаторы 17 и 18.Сигнал пуска после включения бурового насоса поступает на реле 3 времени, которое осуществляет задержку, необходимую для стабилизации уровня промывочной жидкости и приемных емкостях, после чего отпираются ключи 5 и 6. Исходное значение объема промывочной жидкости в приемных емкостях, измеренное датчиком 2 объема, поступает в запоминающий элемент 7, где принимается равным Ч , после чего ключи 5 и 6 закрываются. Схема 1 сравнивает текущее значение объема жидкости с запомненным значением Чо н при Ч = Чд вы 0 5 20 25 30 35 40 45 50 55 рабатывает сигнал логического "0" на выходе, подключенном к входам схем И 13 и5. В учае, когда Ч ъ Чо, схема выр аб атывает си гнал логической " 1" Текущее давление на стояке Р, измеренное датчиком 1 давления, через ключ 6 поступает в запоминающий элемент 8. При поступлении сигнала от реле времени закрывается ключ 6, и значение Р , запомненное элементом 8, принимается равным Р, . Схема 10 сравнивает текущее значение давления Р с запомненным значением Рни при Рс ) Рн вырабатывает сигнал логической "1" на выходе, подключенном к схеме И 13, и сигнал логического "О" на выходе, подключенном к схемам И 14 и 15. При Рс с Рсн сигнапы из схемы 10 поступают наоборот - логическая "1" к схеме И 14 и 15, а логический "0" к схеме И 13. Элемент 9 вычитает из текущего значения объема жидкости Ч запоминающее значение Чс, и вырабатывает сигнал, пропорциональный разности Ч - Чо, Далее схема 12 сравнивает значение допустимого прироста объема жидкости Ч , получаемого из схем 4 уставки, с разностью Ч - Чи при Ч - Ч ) Ч+ вырабатывает сигнал логической "1" на выходе, подключенном к схеме И 14, и логического "О" на выходе, подключенном к схеме И 15, При Ч - Чо с Ч" сигналы по-. ступают наоборот - логическая "1" с схеме И 15, а логический "0" к схеме И 14. Сигналы с выходов схем сравнения Опоступают на входы схем И 13- 15, которые вырабатывают сигналы логической "1" при Ч ) Чо и Рс 3 Рсц (схема 13), Ч - Ч Ъ Ч" и Р с Рс (схема 14), Ч - Ч , Ч - Чб С Ч и РсР (схема 5). В остальных случаях схемы И 10"12 вырабатывают сигнал логического "О".Сигналы с выходов схем И 11 и 12 поступают на схему ИЛИ 16, которая вырабатывает сигнал логической "1" при Ч)ЧОи Рс) Рсн или ЧО 3 Ч и Р с Рсн Этот сигнал включает индикатор 17, что соответствует ситуации "выброс". В остальных случаях схема 16 вырабатывает сигнал логического нуляСигнал логической "1" от схемы И 15 включает индикатор 18, что соответствует ситуации "проявление".Использование новой совокупности признак 6 в и последовательности измерения параметров с разработкой соответствующего устройства позволяетсвоевременно распознавать выброс на 1ранней стадии его развития. Это способствует предотвращению развитиявыброса в открытый фонтан, а такжеликвидации выброса в минимальные срокии с минимальными затратами, Возможность различать неопасное проявление,и опасный вброс позволяет в случаепроявления продолжать процесс бурения. Все это снижает стоимость буровых работ и повышает их безопасность. 10 Формула изобретения151. Способ определения начала проявления и выброса при бурении скважин, включающий измерение и запись во времени объема промывочной жидкости в приемных емкостях, о т л и ч а ю - щ щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, перед началом долбления рассчитывают допустимое значение прироста объема жидкости в приемных емкостях, в начале процесса 25 бурения после выхода на проектный режим промывки определяют одновременно исходные значения объема промывочной жидкости в приемных емкостях и давления на стояке, в процессе бурения одновременно измеряют текущие значения объема и давления жидкости, сравнивают их с исходными значениями, а Фактический прирост объема жидкости в приемных емкостях в . с его допустимдм зна 35 чением и по изменению объема и давления судят о наличии проявления и выброса в соответствии со следующими неравенствами:проявление . - Ч ) Чб иЧ-Чо Ч при РРсцвыброс - Ч ) Ч иЧ - Ч Ч р Р "илиЧ) Чо при Рс. Рсн 45 где Ч - текущий объем промывочнойжидкости в приемных емкозстях мЧ - объем промывочной жидкостиОв приемных емкостях на начало бурения после установления проектного режима нрозмывки, м+Ч - допустимый прирост объемажидкости в приемных емкостях за счет поступления,пластового флюида в скважину,мР, - текущее давление на стояке,кгс/см; Р - давление на стояке на начаСНло бурения после установления проектного режима промывки, кгс/см2. Устройство для осуществленияспособа по и, 1, содержащее датчикобъема промывочной жидкости в приемныхемкостях, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что оно снабжено реле времени,двумя запоминающими элементами, тремя схемами сравнения, вычитающим элементом, датчиком давления промывочной жидкости, блоком уставки, тремясхемами И, схемой ИЛИ и двумя индикаторами, при этом выход датчика объема промывочной жидкости через первыйключ подключен к реле времени и к входу второго запоминающего элемента,выход которого подключен к входу вто"рой схемы сравнения и к одному извходов вычитающего элемента, другойвход которого подключен к .выходу датчика объема промывочной жидкости ичерез вторую схему сравнения подключен к входам первой и третьей схем И,а выход второй схемы сравнения подключен через второй ключ, последовательно соединенные первый запоминающий элемент и первую схему сравненияк входам второй и третьей схем И, выход последней подключен к входу второго индикатора, причем выход датчика давления подключен ко второму ключу и через последовательно соединенные первую схему сравнения, первуюсхему И и схему ИЛИ к входу первогоиндикатора, при этом выход вычитающего элемента подключен через последовательно соединенные третью схемусравнения и вторую схему И к входусхемы ИЛИ, а выход блока уставки подключен через третью схему сравнения квходу третьей схемы И,Иеточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Отчет по теме Р 76-6. Разработка методических указаний по предупреждению выбросов и фонтанов при бурениинефтяных и газовых скважин. Баку,197.2. Предупреждение выбросов при бурении скважин, ОЗЛ., М., ВНИИОЭНГ,1971, с. 40,3. Средства и методы для автомати"ческого обнаружения осложнений, ОЭЛ.,М., ВНИИОЭНГ, 1975.4, Информация для руководящих работников нефтяной промыапенности, М.,ВНИИОЭНГ, 1974, вып. 20,887803 Составитель Г. ДаниловаТехредЖ.Кастелевич Корректор М. Коста едактор Т. Кало Заказ 10696/6 ое СР ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 630 ВНИИПИ Государст по делам иэобр 035, Москва, ЖПодписиенного комитета ССтений и открытийРаушская наб д.