Спосіб визначення гідродинамічного тиску в свердловині під час руху колони труб

Изобретение относится к области горного деда и позволяет повысить точность измерения за счет контроля давления в любой момент спуско-подъема труб. В скважину (С) спускают колонну труб и определяют геометрические размеры С и труб. Измеряют изменение объёма труб в С с учетом или без учета перетока раствора из труб в С или обратно. Затем определяют уровень раствора и его объемную скорость движения за трубами и по ним суцнт об изменении объема раствора в приустьевой зоне С относительно его уровня в начальный момент движения колонны. В контролируемые моменты времени определяют упругое изменение объема &V в скважине как алгебраическую сумму изменения объема раствора в приустьевой зоне С и изменения объема труб в С с учетом или без учета перетока раствора из труб в С или обратно. А гидродинамическое давление вычисляют по форп муле: "&V= J p(x)«F(x).p(x).dx, где о й(х) - коэффициент упругого изменения объема в С; х - координата с направлением вдоль оси С; F(x) - площадь поперечного сечения в CJ Р(х) гидродинамическое давление по глубине С. При небольшом промежутке времени движения колонны, в течение которого контролируют давление, гидродинамическое давление ниже башмака по глубине С отличается от значений, получаемых при прямоугольной эпюре распределения давления. 3 ил. С 1 1285145 Изобретение относится к горному П а п у W-"7 • » " «i/iwnin пилі- і P., ,rr.-, иіиі и . і ,-. г.--. v. . — " » — пинилЬ^ІНіапи — . J £* UJ1 контроле за динамическими давлениями в скважине, возникающими при движении в ней колонны труб. 5 Целью изобретения является повышение точности измерения за счет обеспечения возможности контроля давления в любой момент спуско-подъе10 ма труб. На фиг.1 показано положение колонны труб и уровня жидкости в затрубном пространстве до начала (а) и при спуске (б) очередной трубы или бури15 льной свечиt на фиг.2 и 3 - примеры возможных случаев распределения гидродинамического давления по глубине скважины. Способ осуществляют следующим об20 разом. В процессе спуска (подъема) колонны труб контролируют длину опущенной (поднятой) трубы 1 или бурильной свечи с момента начала движе25 ния колонны и контролируют уровень раствора в заколонном пространстве скважины. В контролируемые моменты времени определяют упругое изменение объема в скважине I как алгебраическую сумму изменения объема труб в скважине относительно начального момента движения и изменения объема раствора за колонной относительно первоначального уровня. При наличии перетока раствора из труб в скважи- 35 ну при подъеме и из скважины в трубы при спуске колонны из полученной суммы изменения объема труб в скважине и измененения объема раствора на устье вычитают объем перетока раствора. При отсутствии движения раствора на устье в направлении движения колонны упругое изменение объема в скважине до страгивания раствора будет равно изменению объема 45 труб в скважине. Гидродинамическое давление в каждый контролируемый момент времени определяют по формуле н 50 ЬМ = { p(x).F(x)-P(x)-dx, о где &V - упругое изменение объема в скважине, равное алгебраической сумме изменения объема раствора в приустьевой зоне скважины и изменения объема труб в скважине с учетом или без учета перетока раствора из тру»-» в скв жину или обратно; - глубина скважины, Н В(х)- коэффициент упругого изменения объема в скважиX - координата с направлением вдоль оси скважины; F(x)- площадь поперечного сечения в скважине; Р(х)- гидродинамическое давление по глубине скважины. ' На фиг.26 приведен один из возможных вариантов распределения гидродинамического давления по глубине скважины: в заколонном пространстве эпюра давлений имеет треугольный вид, а ниже башмака колонны - прямоУгольный. На фиг.2в приведена система координат, в которой записана приведенная формула. Для приведенной эпюры закон распределения гидродинамического давления имеет вид: х Р ( (х) = Р г - , Р 2 (х) = Р & ; L где Р (х) гидродинамическое давление в заколонном пространстве; гидродинамическое давР (х) ление ниже башмака колонны; L - длина колонны; Рг, - гидродинамическое давление в зоне башмака. При небольшом промежутке времени движения колонны, в течение которого оценивают давление, гидродинамическое давление ниже башмака по глубине скважины может существенно отличаться от значений, получаемых при прямоугольной эпюре распределения давления. При постоянной скорости движения колонны закон распредения гидродинамического давления до момента страгивания раствора имеет вид: x-L Р 2 (х) -) при x-L^C-t, Ps-(1 Ct Р 2 (х) где С О при x-L £ С-1, скорость распространения фронта давления или фронта перемещения раствора в скватоїне ниже башмака колонны; t - время движения колонны. Записанный закон распределения давлений соответствует треугольной 1285145 для скважины ниже башмака колоннъ! эпюре давлений ниже башмака колонны р>2=4- і (Г* 1/Ша. (фронт давлений не достиг забоя скваОпределяют время, в течение кожины) и трапецеидальной эпюре (фронт торого фронт давления достигнет задавлений достиг забоя скважины). Объемная скорость распростране5 боя скважины: H-L 3000-Ї000 ' , ния фронта давления или фронта пере= . — =2с. мещения раствора определяется по реt = С 1000 зультатам опрессовки скважины путем Для контролируемых промежутков измерения времени стабилизации д а в ления на устье после окончания наЇ0 времени меньше 2 с с начала спуска трубы принимают треугольную эпюру гнетания раствора в скважину при издавлений ниже башмака колонны и бовестной глубине скважины или другилее 2 с - трапецеидальную. ми известными методами, которыми определяют скорость звука в жидкоОкончательные уравнения для опрести. Ї5 деления гидродинамического давления получают в результате решения приКоэффициент упругого изменения веденного интегрального уравнения. объема в скважине определяют по д а н При треугольной эпюре давлений ниже ным опрессовки скважины и обсадных башмака колонны гидродинамическое .КОЛОНН, давление в зоне башмака определяют ' П р и м е р , Глубина скважины 20 по формуле Н=3000 м; средний диаметр скважины 2 • U.V D=0,296 м;длина опущенной обсадной колонны L=1000 м; наружний диаметр Р = _ 9 труб спускаемой колонны ^ =0,245 м; 25 а при трапецеидальной эпюре средняя скорость спуска U=0,3 м/с* колонна опускается с установленным в нижней части обратным клапаном. В процессе спуска осуществляют конH-L 0,5-р,- V, + J V V троль за уровнем раствора в заколонном пространстве, по изменению кото- 30 где V, - объем затрубного пространрого определяют изменение объема ства; раствора в приустьевой части скваF- — площадь поперечного с е ч е жины относительно уровня раствора в ния скважины; начальный момент спуска трубы. В конV - объем скважины ниже башма2 тролируемые моменты времени уменьшека колонны. ние объема раствора на устье состаПо приведенным формулам вычисляют вило; через Ц = 1,5 с u.Vy=0,01 м • значения гидродинамического давлечерез t 2 =5 с uVy=0,09 м3', через ? ния в зоне башмака колонны Pg в конЦ - 1 0 с uVy=0,i5 м ; через t 4 = 12 с тролируемые моменты времени спуска AVy=0,14 м э ; где Л\Гу - изменение 40 трубы: при ^ = 1 , 5 с p£.=l,t7 МПа^ при объема раствора на устье. Через t z =5 с Р 5 =4,12 МПа; при t ? = 10 с t^-tO с с начала спуска трубы начаP s =5,80 МЛа; при Ц = 12 с Р 5 = 5 , 9 б М П а \ лось движение раствора вверх по запричем величину р£=5,9б МПа приниматрубному пространству, а через t+=12c ют за максимальное значение гидродиначалось интенсивное движение раст- 45 намического давления. Гидродинамивора из скважины с объемным расхоческое давление л любом сечении сквадом, значительно превышающим объемжины определяют используя приведен-ную скорость вытеснения раствора ные уравнения распределения давления спускаемой колонной. Скорость распо глубине скважины. пространений фронта давления в сква- 50 Для других законов распределения жине равна-С=1000 м/с. Коэффициент 1 давления получают аналогичные расчетупругого изменения объема в скважи- ные, формулы. не определен по результатам опрессовки скважины перед спуском колонны и з о б р е т е н и я и опрессовки незацементированной 55 Ф о р м у л а обсадной колонны 0 0,245 м на предыСпособ определения гидродинамидущей скважине и равен: для заколонческого давления в скважине при д в и ного пространства ^,=5,3 • 10~ 1/МПа, жении колонны труб, включающий опре 1285145 & где • V - упругое изменение "дбъема деление геометрических размеров скваrrt-чэ f\-. жины и труб, определение изменения 5 СКБаЖНН£, paEMC объема труб в скважине с учетом или раической сумме изменения без учета перетока раствора из труб объема раствора в приустьев скважину или обратно, определение вой зоне скважины и измеупругого изменения объема в скважинения объема труб в скване, о т л и ч а ю щ и й с я тем, жине с учетом или без учечто, с целью повышения точности изта перетока раствора из мерения за счет обеспечения возможтруб в скважину или обратности контроля давления в любой моно; мент спускоподъема труб,определяют H — глубина скважины; уровень раствора или его объемную коэффициент упругого скорость движения за колонной труб, изменения объема в сквапо ним определяют изменение объема ЖИНР; раствора в приустьевой зоне скважих - координата с направлены относительно его уровня в начальнием вдоль оси скваный момент движения колонны, а о жины; гидродинамическом давлении судят по F(x) площадь поперечного сечеформуле ния в скважине; н РСх) гидродинамическое дав &V= [ f i ( x ) - F ( x ) . p ( x ) .(Зх, ление по глубине скважины (pvzl /777777/ r 777777/ В a _ е * XX /77777? в Редактор С.Патрушева Составитель В.Сидоров Техред В.Кадар Корректор Т.Колб Заказ 7619/34 Тираж 532 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