Способ а.е.женусова определения объема скважины

 

Изобретение относится к геологии, нефтяной и газовой отраслям промышленности. Целью изобретения является упрощение способа и повышение производительности определения объема скважины. Для этого прокачивают через скважину индикаторную пачку с плотностью, отличной от плотности раствора в скважине. Вращают и перемешивают колонну. Определяют время прокачивания и дебиты раствора на входе и выходе из скважины. Индикаторную пачку при наличии поглощающих и проявляющих пластов прокачивают в два цикла по прямой и обратной промывкам. При прокачивании создают на устье дополнительное давление, регулируют последнее, объем скважины определяют из выражения V_скв= V_м+{[Q_вх·Q_вых(T₁+T₂)]:(Q_вх+Q_вых)} где V_м объем металла труб, м³;Q_вх,Q_вых дебиты раствора соответственно на входе и выходе из скважины, м³/c; T₁,T₂ времена прокачивания индикаторной пачки через скважину соответственно при прямой (цикл 1) и обратной (цикл 2) промывках, с. 5 ил.

Изобретение относится к геологии, нефтяной и газовой отраслям промышленности и может быть использовано для определения объемов скважин перед цементированием или установками ванн при ликвидации осложнений, при наличии в скважинах проявляющих и поглощающих пластов.

Целью изобретения является упpощение способа и повышение производительности определения объема скважины.

На фиг.1 показана схема размещения оборудования в момент начала прокачивания индикаторной пачки в колонну труб (1 цикл) или выхода индикаторной пачки из колонны труб при завершении прокачивания (2 цикла), (V₁ объем индикаторной пачки, отличающихся свойств, например, по плотности, вязкости, цвету и т.п. на фиг.2 то же, в момент прохождения индикаторной пачки против проявляющего или поглощающего пласта (1, 2 циклы); на фиг.3 то же, в момент выхода индикаторной пачки из затрубного пространства (1 цикл) или начала покачивания индикаторной пачки через затрубное пространство трубы (2 цикл); на фиг. 4, 5 схемы размещения оборудования в скважине, в которой имеются три пласта верхний и нижний проявляющий, и средний поглощающий.

Способ основан на прокачивании через скважину индикаторной пачки с плотностью, отличной от плотности раствора в скважине, вращении и перемещении колонны, определении времени прокачивания и дебитов раствора на входе и выходе из скважины.

При осуществлении способа индикаторную пачку при наличии поглощающих и проявляющих пластов прокачивают в два цикла по прямой и обратной промывкам. При прокачивании создают на устье дополнительное давление, регулируют его, а объем скважины определяют из выражения: V_скв= V_м+ , (1) где V_м объем металла труб, м³; Q_вх, Q_вых дебит раствора соответственно на входе и выходе из скважины, м³/с; Т₁, Т₂ времена прокачивания индикаторной пачки через скважину соответственно при прямой (цикл 1) и обратной (цикл 2) промывках, с.

Устройство для реализации способа включает скважину 1 (глубиной 2000 м, пробуренную долотом 190,5 мм), кондуктор 2 (диаметром 219 мм, толщиной стенки δ₁= 9,5 мм, длиной 500 м), в скважину спущены бурильные трубы 3 (диаметром 127 мм, толщиной стенки δ₂= 8,5 мм), проявляющий (поглощающий) пласт 6 залегает на глубине приблизительно 1200 м.

Определение объема скважины данным способом производят следующим образом.

П р и м е р 1. К нагнетательным линиям 4, 5 подсоединяют расходомеры (не показаны). В трубы закачивают индикаторную жидкость отличающихся свойств, например, по плотности, вязкости, цвету и т.п. объемом, например, V₁ 1 м³, а затем прокачивают буровой раствор, имеющийся в скважине. Замеряют время прокачивания и дебиты закачиваемого и излившегося растворов с помощью расходомеров до момента выхода индикаторной пачки из скважины, который фиксируется визуально. Прокачивание индикаторной пачки осуществляется в два цикла по прямой и обратной промывкам. При прокачивании раствора для его более полного замещения колонна труб вращается и перемещается, а на устье скважины создают и регулируют давление (сопротивление) в пределах запаса давления для предупреждения гидроразрыва пласта.

Величина давления гидроразрыва пласта может быть определена по известным формулам.

Р_гр 0,0083 Н + 0,66 Р_пл, где Н глубина определения давления гидроразрыва, м; Р_пл. пластовое давление на глубине определения давления гидроразрыва, МПа.

В рассматриваемых примерах, реализации N 1, Н 1200 м. Р_пл. 15,0 МПа, тогда Р_гр. 0,0083 х 1200 + 0,66 х 15,0 19,86 МПа.

Исходя из величины расчетного давления гидроразрыва пласта, определяют максимальную величину дополнительного сопротивления на устье скважины, которое регулируют: Р_д.р < (Р_гр. Р_обв. Р_тр. Р_з.п. Р_з), (2) где Р_обв. 0,132 МПа потери давления в обвязке буровой установки; Р_тр 2,5 МПа потери давления в бурильных трубах; Р_з.п. 1,535 МПа потери давления в затрубном пространстве; Р_з 0,2 МПа потери давления в бурильных замках.

Подставляя численные значения, получают: Р_д.р. < 19,86 0,132 2,5 1,535 0,2 15,493 МПа.

Для определения объема раствора в скважине разбивают его на два объема: V₂ от устья затрубного пространства до пласта и V₁ от пласта до устья трубного пространства.

Дебит раствора на входе в скважину Q_вх. 0,030 м³/с.

Дебит раствора на выходе из скважины Q_вых 0,031 м³/с.

Для проявляющего пласта с дебитом Q_пл. 0,001 м³/с, Q_пл. Q_вых. Q_вх. 0,031-0,03 0,001 м³/с (1)
Время прокачивания индикаторной пачки раствора от устья трубного пространства до пласта, 1 цикл:
t₁= (2)
Время прокачивания индикаторной пачки раствора от пласта до устья трубного пространства, 2 цикл:
t₄= (3)
Объем скважины от устья трубного пространства до пласта:
V₃ Q_вх˙t₁ Q_вых ˙t₄ (4)
Время прокачивания пачки от пласта до устья затрубного пространства, 1 цикл:
t₂= (5)
Время прокачивания индикаторной пачки от устья затрубного пространства до пласта, 2 цикл:
t₄= (6)
Объем скважины от пласта до устья затрубного пространства:
V₂ Q_вых ˙ t₂ Q_вх ˙ t₃ (7)
Общее время прокачивания индикаторной пачки раствора через трубы затрубное пространство, 1 цикл:
T₁ t₁ + t₂ 1965 c (8)
Общее время прокачивания индикаторной пачки раствора через затрубное пространство трубы, 2 цикл:
T₂ t₃ + t₄ 1951 c (9)
Объем раствора в скважине равен
V_p Q_вх˙t₁ + Q_{вых .} t₂ Q_{вх .} t₃ + Q_{вых .} t₄ (10)
Из (4) получают
t₁= · t₄ (11)
Из (7) получают
t₃= · t₂ (12)
Подставляя в (8), получают
T₁= · t₄+t₂ (13)
Из (13) получают
t₂= T₁- · t₄ (14)
Подставляя в (9), получают
T₂= · t₂+t₄= (T₁- · t₄)+t₄= T₁+t1- (15)
Из (15) получают
t₄= (16)
После преобразований получают объем раствора в скважине:
V_p= Q_вх·t₃+Q_вх·t₄+Q·t₄= Q_вх·T₂+(Q_вых-Q_вх)·t₄=
Q_вх·T₂+
(17)
С учетом объема металла колонны труб объем скважины равен
V_скв= V_м+ (18)
Подставляя численные значения, получают
V_скв= 6,32 + 6,32+59,7 66,02 м³.

П р и м е р 2. Аналогично на фиг.1 3 рассмотрен пример прокачивания индикаторной пачки раствора отличающихся свойств, например, по вязкости, цвету и т.п. объемом V₁ 1 м³, при наличии в скважине поглощающего пласта на глубине приблизительно 1200 м. Q_вх 0,03 м³/с, Q_вых. 0,029 м³/с, время прокачивания 1 цикла Т₁ 2017 с. 2 цикла Т₂ 2032 с. После аналогичных рассуждений получают формулу (18), подставляя численные значения, получают
V_скв= 6,32 + 6,32+59,71 66,03 м³.

Данная формула может быть использована при наличии в скважинах нескольких проявляющих и поглощающих пластов.

П р и м е р 3. На фиг.4 5 показаны схемы размещения оборудования в той же скважине, в которой имеется, например, три пласта на глубинах приблизительно 1200, 1400 и 1700 м, причем верхний проявляющий с дебитом Q₁ 0,002 м³/с, средний поглощающий с дебитом Q₂ -0,004 м³/c, нижний проявляющий с дебитом Q₃= 0,003 м³/с. Время прокачивания индикаторной пачки 1 цикла Т₁ 1950 с, II цикла Т₂ 1969 с.

Подставляя в формулу (18) численные значения, получают
V_скв= 6,32 + 6,32+59,75 66,07 м³
П р и м е р 4. На тех же глубинах залегают пласты, верхний поглощающий с дебитом Q₁ -0,002 м³/с, средний проявляющий с дебитом Q₂= 0,004, нижний поглощающий с дебитом Q₃ -0,003 м³/с. Время прокачивания индикаторной пачки I цикла T₁ 2036 с, II цикла Т₂ 2016 с.

Подставляя численные значения в формулу (18), получают
V_скв= 6,32 + 6,32+59,75 66,07 м³.

Использование изобретения для определения объемов скважин по сравнению с известными решениями приводит к упрощению способа и снижению затрат времени и средств на строительство скважин, причем циклы можно изменять местами, сначала осуществлять 2 цикл, затем 1 цикл. Упрощение способа достигается за счет того, что нет необходимости контроля за давлением нагнетания, что исключает ошибки по определению момента захода индикаторной пачки в колонну труб, все контролируется на поверхности. Не надо определять глубину залегания проявляющих и поглощающих пластов, что позволяет экономить на этих замерах более 1 ч на каждые 1000 м глубины скважины.

Для внедрения способа не требуется дополнительных капитальных вложений, так как все узлы оборудования выпускаются серийно и имеются на каждом буровом предприятии.

Формула изобретения

Способ определения объема скважины, основанный на прокачивании через нее индикаторной пачки с плотностью, отличной от плотности раствора в скважине, вращении и перемещении колонны, определении времени прокачивания и дебитов раствора на входе и выходе из скважины, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и повышения производительности процесса определения объема скважины, индикаторную пачку при наличии поглощающих и проявляющих пластов прокачивают в два цикла по прямой и обратной промывках, при прокачивании создают на устье скважины дополнительное давление, регулируют его, а объем V_скв скважины определяют из выражения

где V_м объем металла труб, м³;
Q_вх, Q_вых дебит раствора соответственно на входе и выходе из скважины, м³/с;
T₁, T₂ время прокачивания индикаторной пачки через скважину соответственно при прямой и обратной промывках, с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5