Спосіб управління процесом руху колони труб в свердловині

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДВИЖЕНИЯ КОЛОННЫ ТРУБ В СКВАЖИНЕ, включающий определение допустимого изменения давления в скважине, контроль изменения объема труб в скважине, определение упругого изменения объема внутри скважины, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью предотвращения возникновения осложнений при спуске-подъеме колонны труб в скважине за счет повышения эффективности регулирования режима движения колонны, определяют изменение объема раствора с заколонном пространстве скважины, сравнивают величину упругого изменения объема в скважине, которую определяют как алгебраическую сумму изменения объема раствора в заколонном пространстве в приустьевой части и изменение объема труб в скважине с допустимой величиной упругого изменения объег-а, которая соответствует допустимому изменению давления в скважине и при выполнении условия ДУ^ЕдУ], где» dV и [&V] - соответственно текущие и допустимые упругое изменение объема в скважине,движение колонны продолжают, а при заведомом невыполнении указанного условия процесс движения прерывают, выдерживают колонну без движения, после чего движение возобновляют. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что движение колонны в скважине, заполненной раствором с высокими структурно-механическими свойствами, после перерыва возобновляют до момента окончания движения раствора на устье скважины» (Л С 00 1278Д4П Изобретение относится к бурению скважин, преимущественно на полезные ископаемые, и может использоваться при регулировании режимов движения труб при спуско-подъемных операциях. Цель изобретения - предотвращение возникновения осложнений при спускеподъеме колонны труб в скважине за счет повышения эффективности регули- 10 рования режима движения колонны. По закону Гука изменение давления в скважине сопровождается упругим изменением объема раствора, стенок скважины и движущейся в скважине 15 колонны труб. Закон Гука для системы скважина - буровой раствор записывают как дР где дР = і (1) "где д V - упругое изменение объему в заколонном пространстіве скважины; AV 2 - упругое изменение объему, в части скважины ниже башмака колонны. Согласно закону Гука и эпюре распределения гидродинамических давлений в скважине (фиг.3) имеют: * V pt v ^ bV2= P 2 \ P f (з) (4) где /Зі - коэффициент упругого изменения объема в кольцевом пространстве скважины; V, - объем кольцевого пространства скважины; Рд - гидродинамическое давление ниже башмака колонны; 6 - коэффициент упругого изменения объема в части скважины ниже башмака колонны; V 2 - объем части скважины ниже башмака колонны. Упругое изменение объема в скважине равно: изменение давления в скважине; uV - упругое изменение объема 25 в скважине при изменении давления на ДР; Р коэффициент упругого изменения объема в скважине; V, V - объем раствора в скважине _ &V = = F U + К. 30 (5) (объем скважины). Упругое изменение объема в сква/ - изменение объема труб в где жине должно отражаться в конечной скважине; (интегральной) форме или величине. AVy - изменение объема раствора Изменение объема раствора на устье на устье скважины; 35 и изменение объема труб в скважине, F T - площадь поперечного сечеи дают в сумме интегральную величину ния труб; упругого изменения объема в скважине f - длина спущенной трубы или На фиг. 1 показано положение кобурильной свечи (нескольлонны труб в скважине до начала ко соединенных труб); спуска очередной трубы или бурильной 40 F - площадь поперечного сечесвечи; на фиг. 2 - то же, при спуске ния измерительной емкости трубы; на фиг. 3 - эпюра распределе(затрубного пространства, ния гидродинамических давлений. фиг.1 и 2 ) ; При положении колонны труб 1 в а - изменение уровня раствора 45 скважине 2 до начала спуска очередна устье. ной трубы или бурильной свечи уроИз совместного решения уравнений вень раствора находится на уровне (3)-(5) получают следующее выражение желобной системы 3, а при спуске для гидродинамического давления: трубы уровень раствора находится ниже уровня желобной системы на вели- 50 чину о . 0,5 V, Упругое изменение объема в скважине равно сумме упругого изменения 1_. (6) объема в заколонном пространстве 0,5 V и в части скважиньТ ниже башмака 55 (низа) спускаемой колонны: Уравнение (6) получено для условия отсутствия перетока раствора в &V = &V' + uV-, (2) колонну труб. 1278440 алгебраическую сумму изменения объ- і Записывают уравнение для допустиема раствора на устье и изменения мой величины гидродинамического дав-і объема труб в скважине за время двиления: жения колонны. Полученное значение UvJ 5 упругого изменения объема в скважи(7) 0,5 р, V V не сравнивают с допустимой его величиной. Если текущая величина упру_где [PqJ - допустимая величина гидгого изменения объема в скважине достигнет допустимого или близкого родинамического давления; [ uV ] - допустимая величина уп- 10 к нему значения, спуск (подъем) прерывают, рыдерживают колонну без двиругого изменения объема жения до восстановления давления в в скважине. скважине, после чего спуск (подъем) При движении колонны труб в сквапродолжают. При применении высокожине гидродинамическое давление не должно превышать допустимой величи- 15 структурированного раствора спуск (подъем) колонны возобновляют до ны, т.е. момента окончания движения раствора (8) на устье скважины. Подставляя вместо Р и [Р а 1 Для контроля уровня раствора на их выражения (6) и (7), неравенство 20 устье скважины можно использовать (8) принимает вид , поплавковые системы, например тарированную емкость с поплавковым устЛУ < СдУ ] (9) ройством, сообщающуюся с заколонным пространством скважины и с желобной Управление процессом движения косистемой, или системы, основанные на лонны труб согласно условию (9) поизмерении давления. Можно использозволяет осуществлять контроль и ревать другие устройства, например гулировать режим спуска-подъема труб імикротрубки, спускаемые в скважину непосредственно при спуске-подъеме или образующие с ней U-образную сискаждой трубы, своевременно уменьшить тему. скорость спуска-подъема или прерывать П р и м е р . Глубина скважины Н процесс спуска-подъема. Способ прост 1800 м, средний диаметр скважины D для подключения его к системе авто0,296 м, длина спущенной обсадной матического управления процессом колонны L 1500 м, наружный диаметр бурения. труб спускаемой колонны d 0,245 м. При высоких значениях структурно- 35 Колонна спускается с установленным механических свойств раствора страв нижней части обратным клапаном, гивающие давления превышают давления допустимое увеличение давления под при движении раствора, когда структубашмаком колонны составляет 4 МЛа и ра раствора разрушена. Поэтому возобопределено из условия предупрждения новление спуска или подъема трубы *° гидроразрыва в призабойной части до момента окончания движения растскважины. Часть желобной системы, вора на устье после прерывания спуссообщающейся со скважиной, отделена ка (подъема) позволяет уменьшить перегородкой и оттарирована, причем страгивающее гидродинамическое давперегородка установлена ниже верхление и одновременно ускорить про- 45 него уровня желоба. Оттарированная цесс спуска (подъема). часть желоба используется для контСпособ осуществляют следующим роля изменения уровня и объема на образом. устье скважины. При спуско-подъемных операциях Предварительно определяют допусти50 контролируют уровень раствора на мое значение упругого изменения объустье скважины в заколонном простема в скважине. При треугольной эпюранстве и длину спущенной (подняре распределения гидродинамического той) трубы или бурильной свечи. Опдавления в заколонном пространстве ределяют величину изменения объема 55 и прямоугольной эпюре в части сквараствора на устье скважины и объем жины ниже башмака спущенной колонны, спущенной (поднятой) трубы или буиспользуя закон Гука, получается слерильной свечи. Определяют упругое дующее выражение для определения доизменение объема в скважине как 1278440 Объем 1 J 1 трубы равен 0,047 м 3 , и S через Ь с объем труб в скважине увеличивается на 0,094 м 3 . Упругое изменение объема в скважине через 5 с [AVI - (0,5 ^ + р2 Va) [Р