Способ прогнозирования устойчивости ствола скважины во времени

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин (С). Цель - повьшение достоверности прогнозирования устойчивости ствола С. В изученной части региона при проводке С по частоте и степени осложнений определяют категории устойчивости ствола С . По ним регистрируют удельное электрическое сопротивление (УЭС) шин и находят его значение при тем-ре 20 С и дав tc(f лении 0,1 МПа (р,. ). По ранее устаI Л новленной зависимости величины УЭС от предела прочности породы опреде cfc ляют УЭС глин () для условия равенства на соответствующей глубине перепада ьР давления между горным РГ и статическим Р давлением в С, Затем определяют логарифм отTtf c зд с ношения , который харак .теризует толщину слоя свободной воды между глинистыми частицами в породе . Находят зависимость параметра i от времени для различных категорий устойчивости ствола С. Периодически после вскрытия части разреза интересующей С регистрируют УЭС и тем-ру пород. Определяют I для разного времени и нахождения ствола С в открытом состоянии. По ней судят об устойчивости ствола С во времени в неизученной части региона.- Определяют плотность бурового раствора для поддержания С в устойчивом состоянии. 2 ил. i (Л N0 :о эо х :д х

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

Я=СЯУБЛИК

А1 (1% (и) (м 4 Е 21 В 47 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К AST0PCHCNV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 3615523/22-03

{22) 15.04.83 (46) 23.03.87. Бюл. 11 ll

{71) Специальное конструкторско-технологическое бюро промысловой геофизики (72) В.Л.Александров

"(53) 550.832.002:622.241(088.8)

1 (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 694632, кл. Е 21 В 47/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

В 1074991, кл. Е 21 В 47/00, 1982. (54) СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СТВОЛА СКВАЖИНЫ В0 ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин (C). Цель - повышение достоверности прогнозирования устойчивости ствола С. В изученной части региона при проводке С по частоте и степени осложнений определяют категории устойчивости ствола C. По ним регистрируют удельное электрическое сопротивление (УЗС) шин и находят о его значение при тем-ре 20 С и давленин 0,1 NПa (p ). По ранее уста20 С новленной зависимости величины УЭС от предела прочности породы опреде3o с ляют УЗС глин (p„„.) для условия равенства на соответствующей глубине перепада ьР давления между горным Р„ и статическим Р„ давлением в С. Затем определяют логарифм от" асс ношения f = lg-p,„ /(,„который харак.теризует толщину слоя свободной водь; между глинистыми частицами в породе. Находят зависимость нараметра. R от времени для различных категорий устойчивости ствола С. Периодически после вскрытия части разреза интересующей С регистрируют

УЗС и тем-ру пород; Определяют 1 для разного времени и нахождения ствола

С в открытом состоянии. По ней судят об устойчивости ствола С во вре" мени в неизученной части региона.Определяют плотность бурового раствора для поддержания С в устойчивом состоянии. 2 ил.

129

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин, Цель изобретения — повышение достоверности прогнозирования.

На фиг. i приведена зависимость

ZQ О 20 С раметра E Fg () г„ /рю 0) от времени нахождения ствола скважины в открытом состоянии для различных катего,рий устойчивости (Х-IV); на фиг.2— номограмма зависимости перепада (разности) величин горного и статического давлений от петрофизических параметров глины — удельного электрического сопротивления, привео 20 с денного к температуре 20 С р „, ин-: тервального времени пробега упругих волн at, коэффициента пористости

К и объемного веса „ для различных и

1 ЮОС ю 20 С значений параметра 1=1оц(о„„ Ip„ ).

Способ осуществляют следующим образом.

В изученной части региона при проводке скважины в интервалах разреза, представленного глинами, аргиллитами, фиксируют частоту и тяжесть различных осложнений ствола скважины, классифицируя их по четырем категориям: 1 — устойчивое состояние, II — начальные и периодические осложнения (первые слабые посад.ки и затяжки инструмента, проработки ствола, переходящие со временем в периодические, осложнения ствола— .последующие затяжки, посадки, проработки, осыпание породы со стенок скважины); Ш вЂ” систематические осложнения (частые многократные затяжки, посадки инструмента, затяжки его с расхаживанием, проработки ствола, интенсивное осыпание стенок скважины, иногда вызывающие прихваты бурового инструмента и геофизических приборов); IV — катастрофические осложнения, переходящие в аварии, вызванные обвалами и обрушениями ствола скважины, недоходы и сильные йрихваты инструмента, смятие колонн.

По этим интервалам регистрируют удельное электрическое сопротивление глин и находят его значение при температуре 20 С и давлении 0,1 ИПа

20 о (Р С0) 8359 г I

По ранее установленной зависимости величины удельного электрического сопротивления от предела прочности порогы определяют величину удельного электрического сопротивления глин

20 С (n ) для условия равенства-на со 00.0 о тв е тс тв ующей глубине пе епада д P давления между гх>рным Р, и с татичее1 р ким Р„ давлением в скважине по аб солютной величине пр ед елу прочности породы 6 (д Р=Р, -P„= G ) . Затеи опреде/ 20 С ляют логарифм отношения k.= gp ) „„ /

20 С

/О„„ ), который харак териэ уе т толщину слоя свободной в оды между глинистыми частицами в породе .

20 С 20 О

Параметр 1,= kp () „„ /о„„) имеет

2р отрицательное значение, если центральный слой воды между глинистыми частицами испытывает больший перепад по абсолютной величине внешних

25 сил,(Р„-P„), чем сила электростатического притяжения слоя глинистыми частицами, и в этом случае Р -Р0, 6 !

Параметр I=kg (p „„ /о„„,) имеет

Зр положительное значение, если центральный слой воды между частицами глины испытывает меньший перепад

Р„ -P, чем сила электростатического притяжения слоя глинистыми частицами, т.е. в этом случае Р, -Р;, с 6 .

Иаходят зависимоcтb параметра от времени для различных категорий устойчивости ствола скважины (фиг.1).

Периодически после вскрытия ча4р сти разреза интересующей скважины регистрируют удельное электрическое сопротивление и температуру пород, При этом радиус исследования электрического зонда должен составлять

1- 2 м.

Используя зависимость, аналогичную представленной на фиг. I, для конкретного региона, определяют параметр Р для раэлйчных времен нахождения ствола скважины в открытом состоянии (10, 20, 30, 40 и более сут,) и граничных кривых между I-TI, II-III, III-IV зонами (фиг, 1).

Для каждого из этих значений па55 ZO С 20 С раметр I.=Jp(/) ) и соответствуZO С ющего р „„(фиг. 2) определяют величину перепада д Р горного и статичес59 4

В соответствии с фиг. 2 для 1=0,1, с с и п =5 2 Омм допустимая величина

i гл перепада давления составляет 13 ИПа.

Тогда оптимальная плотность бурового раствора составит

Р -ПР э

Р " H

=1 8 г/см т.е. выше, чем -практически использовавшаяся плотность при проводке скважины в этом районе.

Применение заниженной плотности бурового раствора по сравнению с указанной расчетной и привело к имевшим место осложнениям ствола скважины. сф.о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ прогнозирования устойчиности ствола скважины во времени, включающий измерение удельного электрического сопротивления и температуры пород в скважине и установление зависимости величины измеренного удельного электрического сопро.тивления, приведенной к температуре 20 С, от предела прочности пород, отличающийся тем, что, с целью повьппения достоверности прогнозирования, в скважинах изученной части региона по частоте и степени осложнений определяют категории устойчивости ствола скважины, определяют величину горного и статического давлений в скважине, по ранее установленной зависимости величины измеренного удельного электрического сопротивления, приведенного к темо пературе 20 С, от предела прочности пород определяют величину удельного электрического сопротивления пород в скважине для предела прочности, равного разности горного и статического давлений, определяют зависимость логарифма отношения величин удельнкх электрических сопро. тивлений, приведенных к температуре

20 С для указанных пределов проч- . о ности пород от времени нахождения ствола скважины н открытом сос тоянии для разньж категорий устойчивости ствола, по которои судят об устойчивости ствола скважины Во времени в неизученной части ре1 гиона.

3 12983 кого давлений, а с учетом фактической величины горного давления находят значение статического давления в скважине, На основании этого для каждого из полученных значений параметра 3 для граничных кривых, разделяющих зоны осложнений, и за данного времени нахождения ствола в открытом состоянии по величинам соответствующих значений статического 10 давления, определяют плотность бурового раствора для поддержания ствола скважины в устойчивом состоянии.

Пример. На одном из месторож-f5 дений скважина н интервале 25302630 м вскрыла глинистую толщу при использовании бурового раствора плотностью 1,4 г/см . Удельное электриэ ческое сопротивление пород этой тол- 20 щи составило 5,2 Омм, а рассчитанный с учетом величины удельного электрического сопротивления начальный.предел прочности пород составил 15,9 МПа.

При средней величине горного давле- 25 ния 59,6 MIIa и статическом давлении в скважине 40,0 MIIa перепад горного давления над статическим составил

19,6 ИПа, что превьппает начальный предел прочности породы. В соответ-30 ствии .с фиг. 2 для ЬР=19,6 ИПа велим с чина Р,„o =7,2 Омм. Тогда параметр

k kg (5, 2/7, 2) =-О, 14, Для отношения

1=-0,14 в соответствии с фиг, 1 при времени открытого ствола до 40 сут порода характеризуется II-й катего. рией устойчивости, а при времени

4 нахождения ствола в открытом состояний более 40 сут — III категорией. 40

Это подтвердилось результатами проводки скважины и фактическим состоянием ствола, выразившемся в осыпании породы со стенок скважины и выносе на поверхность раствором зна- 5 чительного объема сыпучей породы и необходимостью проведения проработок ствола при забое 2532 м — в интерва.ле 2510-2520 м, при забое 2661 м— в интервале 2600-2611 и 2617-2625 и

50 и при забое 2858 м — в интервале

2576-2660 м. Расчет оптимальной плотности бурового раствора проведен для условия возможных начальных осложнений:

II категория устойчивости, Х0,1 и любого периода времени нахождения ствола в открытом состоянии.

1298359

1 298359

10

y„, Оюю ьй,мкс/н

Кя, % у.„-t0 õåðÐ

ДФО

3..

- ХО

ЖО

Сф

4 УО

Составитель В.Стрельченко

Редактор А.Ворович Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Заказ 870/32

Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4