Способ тарировки измерителей веса бурильной колонны

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ÄÄSUÄÄ 1241008 511 4 Е 21 В 45/00

ОПИСЛНИК ИЗОБРКТКНИЯ

К А8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3833683/22-03 (22) 02.01.85 (46) 30.06.86. Бюл. ЛГю 24 (71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов (72) В. С. Котельников, И. С. Марчук, Л, Б. Исаев и В. В. Крецул (53) 622.24(088.8) (56) Куликовский Л. Ф., Ушмиев В. И. Информационно-измерительные системы для управления процессом бурения. М.: Недра, 1972, с. 26.

Беркович М. Я. и др. Технология бурения нефтяных и газовых скважин. М.: Недра.

1969, с. 251 — 252. (54) (57) СПОСОБ ТАРИРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ВЕСА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ, включающий измерение изменений веса бурильной колонны на крюке, фиксацию показаний нагрузки измерителя веса и определение его цены деления, отлнчаюи ийся тем, что, с целью повышения точности тарировки измерителя веса в рабочей области изменения нагрузок в процессе бурения, одновременно с фиксацией показаний нагрузки измеряют продольное перемещение верхней части бурильной колонны при разгрузке колонны на забой скважины, по полученным данным определяют вес утяжеленного низа бурильной колонны или его более жесткой части в делениях измерителя веса, а цену деления определяют как отношение расчетного веса в скважине утяжеленного низа или его более жесткой части к его весу в делениях прибора измерителя веса бурильной колонны.

1241008

Изобретение относится к устройствам для контроля процессов бурения скважин, а именно к способам их тарировки.

Цель изобретения — повышение точности тарировки измерителя веса бурильной колонны в рабочей области изменения нагрузок на крюке в процессе бурения.

На фиг. 1 приведена зависимость перемещения верхней части бурильной колонны от показаний регистрирующего прибора нагрузки на крюке; на фиг. 2 — зависимость нагрузки на крюке в делениях регистрирующего прибора (G p) от расчетной нагрузки (брас.) .

Сущность способа заключается в следующем.

При разгрузке бурильной колонны на забой скважины колонна изменяет длину, причем согласно закону Рука изменение длины прямо пропорционально величине разгрузки (уменьшению веса на крюке). При превышении усилия разгрузки критической величины низ колонны изогнется с образованием полуволны. При дальнейшей разгрузке колонны на забой происходит изгиб вышележащего участка колонны с образованием второй полуволны и т.д.

Для создания нагрузки на долото и пре«упреждения слома бурильных труб в нижней части бурильной колонны устанавливают утяжеленный киз, имеюгций значительно больший диаметр и толщину стенки по сравнению с бурильными трубами. В состав утяжеленного низа входят утяжеленные бурильные трубы (УБТ), забойные двигатели центрирующие устройства. Деформации изгиба утяжеленного низа имеют меньшую величину, чем для менее жестких бурильных труб. Так как УБТ Ю 203 мм первая критическая нагрузка (вес разгруженной части УБТ, которые под действием собственного веса изогнутся) равна 78 кН, а для бурильных труб Я 127 мм критическая нагрузка состав ляет 11 кН, т.е, бурильные трубы будут изгибаться примерно в 7 раз чаще, чем УБТ.

При разгрузке бурильной колонны ка забой сначала разгружается утяжеленный низ, а затем — — бурильные трубы. Как только начнется разгружение бурильных труб темп перемещения верхней части бурильной колонны увеличится за счет роста деформаций изгиба. На графике по фиг. 1 (перемещение бурильной колонны — — показание прибора) начало разгрузки бурильных труб будет отмечено резким изменением угла наклона кривой (точка А), Разница в показаниях прибора при полном весе бурильной колонны на крюке и против точки изгиба даст вес утяжеленного низа в делениях регистрирующего прибора.

Указанный способ тарировки измерителей веса бурильной колонны применим к в случаях ступенчатых или маятниковых компоновок низа бурильной колонны, когда жесткость утяжеленного низа всегда уменьшается по направлению снизу вверх. Изменение жесткости низа ведет к изменению частоты образования полуволны деформа5 ции в чем и заключается основная идея способа.

На фиг. 2 приведен примерный вид зависимости между нагрузкой ка крюке в делениях регистрирующего прибора (G >,) и расчетной (фактической) нагрузкой (G, ).

Точки А и В на графике соответствуют результатам измерений по известному способу, когда снимают показания прибора при полном весе бурильной колонны ка крюке, разгружают бурильную колонну

15 на стол ротора и повторно снимают показания прибора без веса колонны на крюке.

Численное значение цены деления (Ц.Д.) прибора по этому способу равно

Gpa< бпр,— Giip i расчетный вес всей бурильной колонны; показания прибора при полном весе бурильной колонны на крюке; показания прибора при полностью разгруженной бурильной колонне на столе ротора; угол наклона между прямой АВ и осью G

Ц.Д.

20 где бр. |в бр.—

25 бпр ц и с1 Р""

35 — ctgma

GII;) .н. где G .; .— расчетный вес бурильной колонны без утяжеленного низа; б;, -- показания прибора при разгруженном на забой утяжеленном низе;

Gi :ii г — расчетный вес утяжеленного ни45 а — угол между отрезком СВ и осью бр;;

Совокупность отличий в заявляемом способе позволяет получить новое свойство объекта, заключающееся в повышении точности тарировки прибора за счет сужения иктерва "a тарировки шкалы прибора.

Способ осуществляют следующим образом.

После установки долота на забой сква55 жины бурильную колонну плавно разгружают на забой и измеряют при этом на устье перемещение бурильной колонны и одновременно снимают показания нагрузки в

30 Результатам измерений по новому способу соответствуют точки С и В на графике.

Численная величина цены деления по новому способу определяется

1241008

1JI7Ð.3

Составитель В. Шилов

Техред И. Верее Корректор С. Черни

Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Слободяник

Заказ 3472/32 делениях шкалы регистрирующего прибора измерителя. Указанные измерения можно проводить также при подъеме предварительно разгруженной на забой колонны. Перемещение колонны измеряют, например, с помощью датчика проходки или используют для этого измерительную линейку. При разгрузке на забой утяжеленного низа в случае

его зависания бурильную колонну периодически проворачивают. Заканчивают измерения после получения надежных данных о том, что, происходит разгрузка на забой бурильных труб, о чем будет свидетельствовать рост перемещения колонны при уменьшении нагрузки на крюке на единицу деления шкалы прибора. Полученные данные наносят на график (фиг. 2) в координатах: перемещение бурильной колонны — показания прибора. Определяют точку перегиба в построенной зависимости и находят вес утяжеленного низа в делениях шкалы регистрирующего прибора как разность в показаниях при полном весе колонны на крюке и против точки изгиба в построенном графике.

По справочным данным рассчитывают вес утяжеленного низа в буровом растворе путем деления расчетного веса утяжеленного низа к его весу, в делениях шкалы регистрирующего прибора определяют цену деления прибора.

На фиг. 1 по данным испытания способа на скважине построен график: перемещение квадратной штанги — показания гидравлического индикатора веса (ГИВ). Отме ченные на графике точки получены при разгрузке бурильной колонны на забой скважины. Скважина бурилась долотами

О 215,9 мм. Утяжеленный низ состоял из

УБТ 0 178 мм длиной 184 мм, бурильные трубы были О 127 мм. Плотность раствора в процессе измерений равнялась 1 14 г/см .

Точка А на графике соответствует переходу нейтрального сечения от УБТ к бурильным трубам. Вес УБТ в показаниях прибора составляет G = 51,5 — 42,5= 9 дел.

Расчетный вес УБТ в жидкости равен

Р

G2 — q1 (1 р )—

1,53 184 (1- -) = 240,15 кН, 1 14

7,8 где q — — вес 1 м УБТ, кН;

1 — длина УБТ, м; р — — плотность жидкости в скважине, г/см ; рс — плотность стали, г/см .

Цена деления ГИВ равна LI,. Д.

= 240,15:9 = 26,7 кН/дел.

Тарировку прибора описанным способом осуществляют всякий раз, как только возникают сомнения в достоверности цены деления прибора.

25 Предложенный способ тарировки применим для всех типов устройств по измерению веса бурильной колонны. Способ можно использовать также для тарировки устройств по измерению нагрузки на породоразрушающий инструмент, в том числе забойных устройств.