Способ подвода к забою скважины гидравлической мощности

 

Союз Советских

Социалистических

Республик » 72ЗО97 (61) Дополпительпее к авт. спид-ву— (22)Заявлено 27.03.78 (21) 2588742/22-03 (5(}M. Кл.

Е 21 В 21/00 с присоедипениег1 заявки %—

acy11a3EcxEEEE1EEEE EEE квинтет (2 3) П рипритст (to делам нийетеннй н 01к11ьггнп

Опубликовано 25.03.80. Ьк)плетень № 11 (53 } Уд К 622.243.13(088.8) Дата опубликования описания 28.03.80

Г. М. Финкепьштейн, Г. С, Баршай и Р. Л. Бабаян (72) Авторы изобретения

Всесоюзный орцена Трудового 1<расного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники (71) Заявитель (5 4) СПОСОБ ПОДВОДА К ЗЛБО10 С КВЛЖ iHbI

ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ МОШНССТИ"

Изобретение относится к области вращатепьного бурения нефтяных скважин и может быть использовано при работе буровыми насосами с регулируемым привоljOM.

Показатели работы цопот, особенно в турби ном бурении алмазным инструментом, B большой степени зависят QT поцвоцимой к забою гидравлической мощности. Увеличение этой мощности лимитирует10 ся допустимым рабочим давлением в наñîñàõ.

Известен способ подвода гицравпической мощности, при котором цпя поццержа15 ния оптимального режима бурения по мере углубления на опрецепенных гпубинах производят замену цилиндрических втулок буровь1Х ов L11.

Нецостатком данного способа являетm ся то, что изменение расхоца промывочной жипкости произвоцится скачкообразНо то ЕК! позволяет полностью испопьзоDHOLE мс))и)ость Г)у1)овых насосовв

Известен также способ подвода к забою скважины гицравпической мощности, заключающийся в регулировании расхоца промывочной жидкости с помощью регу пируемого привода (2j.

Однм о такое регулирование не обеспечивает получение максимума забойной мощности, который достигается при опре цепенном соотношении между гидравлическими потерями и полезно используемым перепадом давления.

Бель изобретения - повышение эффек тивности использования мощности буровых насосов эа счет приближения на всем интервапе бурения скважины гидравлической забойной мощности к ее максимапьной величине, соответствующей оптимальному расходу промывочной жидкости.

Укаэанная цель достигается тем, что бурение ведут при расходе промывочной жидкости в пределах 0,86-1,14 от опти,гапьного расхода, причем начинают бурение при pBcKagp промывочной жиц4 теристику системы забойный двигательдолото. Это условие невыполнимо, TAK как изменение характеристики забойных механизмов дискретно.

B практике бурения изменение подачи насосов осуществляют, стремясь только поддерживать максимально допустимое давление в насосах, независимо от гидравлических характеристик забойного !

О двигателя, что приводит к нерациональному использованию мощности, создаваемой буровыми насосами.

На фиг. 2 показан график изменения гидравлической мощности в координатах, g по мере углубления скважины при постоянном давлении на выкиде насосов.

Прямая 1 - мощность, создаваемая насосами, 2 — максимальная забойная мощность. Кривые (,о.... L, — функции

20 щ =g(q) для соответствующих глубин

Кривая 3 представляет соЗпь а ° " бой изменение забойной мощности по мере углубления скважины одинаковой ком» поповкой забойного двигателя и долота цри непрерывном регулировании расхода.

Из рассмотрения кривой 3 видно, как по мере углубления скважины увеличивается разница между фактической забойной мощностью и максимально возможной.

Настоящий способ основан на том, что криваяЩ = f-(Q) (фиг. 1) в обласзаг ти своих максимальных значений сильно выложена.; Это позволяет довольно широко варьировать расходом при незначительном снижении Ъ4 относительно ее

>ае максимума.

Зависимость между отношениями рас« ходов и мощностей выражается

23097 где Q — расход промывочной жидкости;

0 с — коэффициенты гидравлических зО . Maw" скв сопротивлений в манифольде и скважине (трубы, затрубное пространство); — глубина скважины; у — удельный вес промывочной жидкости.

Указанная зависимость N = f(Ц) графически показана на фиг. 1.

Максимум 1Я достигается при опЗаб ределенном расходе Ц опТ когда поте- 4р ри давления на гидравлические сопротивления в циркуляционной системе в два раза меньше давления полезно используемого в забойном двигателе (турбобуре) и долоте.

Это условие можно записать следующим образом

4 / с MQH "скв 2 PfB )O_#_) 21,О где ц,g = коэффициент перепада давF 3 лений в забойном двигателе и долоте.

Из выражения (2) следует, что при

55 обеспечении максимума забойной мощности so всем интервале бурения необходимо по мере углубления скважины непрерывно менять и гидравлическую харак q = (o,se.-- <,14) g

3 7 кости 0,86 от оптимальцого расхода и по мере углубления скважины плавно его изменяют до величины 1,14 от оптимального, поддерживая постоянное давление в насосах, а затем расход скачко« образно уменьшают до 0,86 ot оптимального расхода путем изменения гидравлической характеристики забойного двигателя и долота, после чего при дальней шем углублении скважины цикл повторяют.

На фиг. 1 схематически показана зависимость забойной мощности от расхода промывочной жидкости; . на фиг. 2график изменения гидравлической мощности по мере углубления скважины при постоянном давлении на выходе насосов, при обычном бурении; на фиг. 3 - график изменения расхода и забойной мощности по данному способу.

При постоянном давлении на выкиде насосов гидравлическая мощность, подводимая к забою, определяется выражением зп5 нс (aнан añêâ )т (y) .

=2СО 6О + —.,. аГССО5 о ьаь (э), ц . - з

306 н (му где ((о -т - расход, при котором гидравлическая забойная мощность достигает своего максимального значения.

Известно, что снижение забойной мощности до 3% от максимальной практически не влияет на показатели работы

ДолОР. Ъ Б агав

Подставляя в выражение (5) „ „,д„=

= 0,97, получим н где опт Ъ(ц, „+а „ ) (э ) B этом соотношении и предлагается поддерживать расход промывочной жид723097

6 фт

Способ подвода к забою скважины гидравлической мощности, заключающийся в регулировании расхода промывочной жидкости с помощью регулируемого привода, о г л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности использования мощности буровых насосов за счет приближения на всем интервале бурения скважины гидравлической забойной мощности к ее максимальной величине, соответствующей оптимальному расходу промывочной жидкости, бурение ведут при расходе промывочной жидкости в пределах 0,86-1,14 от оптимального расхода, причем начинают бурение при расходе промывочной жидкости 0,86 от оптимального расхода и по мере углубления скважины плавно его изменяют до величины 1,14 от оптимального, поддер живая постоянное давление в насосах, а затем расход скачкообразно уменьшают до 0,86 от оптимального расхода путем изменения гидравлической характеристики забойного двигателя и долота, после чего при дальнейшем углублении скважины цикл повторяют.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник инженера по бурению.

N., НЬдра, 1973, с. 473-474, 2. Панрфенов B. N. и Моцохейн В. И, Разработка и внедрение регулируемого электропривода, N., Энергии", 1971, с. 27-30. кости при его регулировании в процессе ны, близкой к максимальной (98%), и углубления скважины. значительно снизить расход энергии на

Регулирование расхода происходит привод буровых насосов. В рассматрива следующим образом. мом случае при бурении интервала

Б начале бурения интервала долотом 5 2500-3500 м достигается увеличение данного размера гидравлические харак» забойной мощности по сравнению с обыч теристики забойного двигателя и доло- ным регулированием на 25% при снижета выбирают такими, чтобы получить рас- нии мощности в насосах на 30%. ход Q на нижнем пределе равенства (4), где онравен0,86отоптималь- 10 формула изобретения ного расхода промывочной жидкости. По мере углубления скважины расход снижают, поддерживая постоянным давление на выкиде насосов. При этом величина расхода постепенно приближается к верхней границе своего значения в равенстве (4), где она равна 1,14 от оптимального расхода.

На глубине, при которой расход достигает мой границы, компоновку эабойно- >0 го двигателя и долота заменяют более высоконапорной, обеспечивая скачкообразное уменьшение расхода до нижнего значения и выражения (4), где оно опять равно 0,86 or оптимального расхода.

На фиг. 3 графически показано изменение, расхода и забойной мощности при настоящем способе регулирования на примере бурения интервала 1000-3500 м долотом 190 мм, на бурильных трубах

114 мм, при рабочем давлении в насосах Р 150 кг /см и удельном весе и

3 промывочной жидкости 1,6 г/см

Кривая AE воспроизводит изменение мощности при регулировании расхода

35 обычным способом. Кривые ВГ и ДЕ соответствуют регулированию настоящим способом. Из графика видно, что на глубине 2500 м произведена, замена компо40 новки забойного. двигателя и долота (точки Г и Д).

Графики фиг. 3 свидетельствуют об эффективности настоящего способа, позволяющего существенно увеличить гидрав-.

45 лическую MotlJHocTb, доведя ее до величи4/

7;.:;, ff >!1, l ...

/ „4

У

-----,- -.Ф у

/

/,/ / с г г"

-- .,"- Р ь; г „l /

/;»

lг+

/

4 .,, /fan

) ! йо I г.

1

10 А -0 с!.У, ">Л

1ШИИИИ Зека:з 916/10 Тщзаж 626 1ои::".с и и 1>m> лл 11ПП "Па rrнт", г. Ужгород -„Цро к п,