SU1583578A1 - Способ турбинного бурени одноразмерного интервала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к бурению глубоких скважин. Цель - повышение эффективности бурени  одноразмерного интервала путем обеспечени  оптимальных режимов при бурении, различных по буримости пачек горных пород, составл ющих данный интервал. Дл  этого рабочую характеристику турбобура выбирают в зависимости от минимального технологически необходимого дл  данного интервала расхода бурового раствора дл  режима бурени  при максимальной осевой нагрузке на забой и минимальной частоте вращени  из оптимальных значений дл  всех пачек горных пород интервала. Долота с насадками дл  каждого долблени  выбирают в зависимости от расхода, обеспечивающего максимальную из оптимальных частот вращени  при бурении пачек вращени  пород в каждом долблении. В процессе каждого долблени  при переходе из одной пачки горных пород в другую регулируют расход бурового раствора до значени , соответствующего оптимальной частоте вращени  дл  данной пачки горных пород. Контролируют переход на новый режим по давлению нагнетани , определ емому дл  каждой пачки горных пород. Характеристика предварительно выбранного турбобура должна обеспечивать при минимально возможном расходе и максимальной нагрузке на забой минимальную частоту вращени  из всех частот, оптимальных дл  данного интервала. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к бурению глубоких скважин, в частности к бурению скважин с использованием гидравлических забойных двигателей.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности турбинного бурени  одноразмерного интервала путем обеспечени  оптимальных режимов при бурении различных по буримости пачек горных пород, составл ющих данный интервал.

На чертеже изображена схема изменени  режимов бурени  одноразмерного интервала скважины по пачкам проходимых пород данным турбинным способом .

Режим бурени  дл  интервала 1 скважины, состо щего из различных по свойствам и буримости пачек горных пород, включает несколько долблений 2, определ емых количеством отрабатываемых долот в этом интервале,

to

и характеризуетс  оптимальными частотами вращени  долота п (поле значений 3) в различных пачках пород,рас ходом бурового раствора Q (крива  4), Измен емым с целью регулировани  рабочей характеристики трубобура,и давлением нагнетани  Р (крива  5).

Способ заключаетс  в следующем.

Бурение одноразмерного интервала скважины, т.е. интервала скважины, который буритс  одним размером доло- га и который состоит из различных по свойствам и буримости пачек горных пород , ведут с использованием предвари- j гельно выбранного дл  всего интерзала типа турбобура с регулируемой характеристикой и провод т р дом долблений, определ емым количеством срабатываемых в этом интервале долот, 2Q с предварительно выбранными дл  каждого долблени  долотными насадками.

Характеристика предварительно выбранного турбобура должна обеспечи- ,иать при минимально возможном расходе J25 to максимальной нагрузке на забой мини- бальную частоту вращени  из всех ча- фтот, оптимальных дл  данного интервала , т.е. в соответстви  со схемой построени  технологии рабоча  характеристика турбобура должна обеспечить устойчивую работу долота с минимальной частотой вращени  п из оп- имальных частот п дл  всех пачек гор- jkbix пород интервала при расходе 0 .....

М W п

.ближайшем большем значении, чем технологически необходимый расход). Нагрузку на долото дл  упрощени  можно считать посто нной.

Суммарна  площадь сечени  насадок долота должна обеспечить заданное предельное рабочее давление нагнетани  при расходе, который обеспечи- йает максимальную частоту вращени  из Частот, оптимальных дл  пачек горных rtopon,, проходимых, за данное долбление , т.е. в соответствии со схемой, гфиведенной на чертеже,, дл  обеспечени  максимальной частоты вращени  г1ри первом долблении п из оптимапь15835784

жимах, дл  чего дл  каждого долблени , например дл  первого, соответственно оптимальным частотам вращени  п,, п„, п, и п., определ ют значеj 2 з ни  расхода бурового раствора Q/f, О , 03 п 0 дл  каждой пачки и с учетом выбранного дл  долблени  размера насадок F2 определ ют давлени  нагнетани  буровых насосов Р „, Р„, Р, и Р,

30

35

40

45

Ных п4, п3, п4 и п,, требуетс  расход О и при предельном рабочем давлении , нагнетани  буровых насосов Р на- Садки должны иметь суммарную площадь F2. Аналогично поступают и при выборе насадок долот при других долблени х .

Бурение каждой пачки горных пород интервала провод т на оптимальных ре50

55

1 г э 1 Переход на оптимальный дл  каждой

пачки режим бурени  в процессе проведени  долблени  осуществл ют изменением рабочей характеристики турбобура , дл  чего мен ют расход до достижени  заранее определенного значени  давлени  нагнетани  дл  данной точки, в результате частота вращени  долота будет соответствовать оптимальному режиму. Буровые насосы должны обеспечивать регулирование расхода в требуемом диапазоне.

Так, например, при первом долблении дл  первой пачки горных пород оптимальными услови ми бурени   вл ютс  п

Ч

В процессе бурени 

при переходе во вторую пачку требуетс  изменить режим на пг, Ог, Р4, который достигаетс  переходом на новое значение расхода Q. Контролируют переход по достижению давлени  нагнетани  Рг,

При переходе от одного долблени  к другому возможно изменение рабочей характеристики турбобура за счет изменени  типа и числа секций турбобура с учетом обеспечени  минимального и максимального по частоте вращени  режимов бурени .

Пример. Технологический процесс бурени  под эксплуатационную колонну по предлагаемому способу испы тан при строительстве скважины. Геологический разрез представлен чередо- ванием глин, аргиллитов, алевролитов и песчанников. Характерной особенностью геологии  вл етс  наличие про- пластков известковистых и полинито- вых песчанников повышенной твердости , имеющих незначительную (обычно менее 1 м) мощность,, Эти пропластки распространены по всему разрезу в свитах D, F, G.

Свиты А, С, Е, В составл ют первую пачку горных пород по буримости, оптимальна  частота вращени  долота 800-900 . Эта же частота вращени  соответствует оптимальным услови м отработки долот дл  60% разреза

o

Q

25

жимах, дл  чего дл  каждого долблени , например дл  первого, соответственно оптимальным частотам вращени  п,, п„, п, и п., определ ют значеj 2 з ни  расхода бурового раствора Q/f, О , 03 п 0 дл  каждой пачки и с учетом выбранного дл  долблени  размера насадок F2 определ ют давлени  нагнетани  буровых насосов Р „, Р„, Р, и Р,

1 г э 1 Переход на оптимальный дл  каждой

пачки режим бурени  в процессе проведени  долблени  осуществл ют изменением рабочей характеристики турбобура , дл  чего мен ют расход до достижени  заранее определенного значени  давлени  нагнетани  дл  данной точки, в результате частота вращени  долота будет соответствовать оптимальному режиму. Буровые насосы должны обеспечивать регулирование расхода в требуемом диапазоне.

Так, например, при первом долблении дл  первой пачки горных пород оптимальными услови ми бурени   вл 5

0

5

0

5

0

5

ютс  п

Ч

В процессе бурени 

при переходе во вторую пачку требуетс  изменить режим на пг, Ог, Р4, который достигаетс  переходом на новое значение расхода Q. Контролируют переход по достижению давлени  нагнетани  Рг,

При переходе от одного долблени  к другому возможно изменение рабочей характеристики турбобура за счет изменени  типа и числа секций турбобура с учетом обеспечени  минимального и максимального по частоте вращени  режимов бурени .

Пример. Технологический процесс бурени  под эксплуатационную колонну по предлагаемому способу испы тан при строительстве скважины. Геологический разрез представлен чередо- ванием глин, аргиллитов, алевролитов и песчанников. Характерной особенностью геологии  вл етс  наличие про- пластков известковистых и полинито- вых песчанников повышенной твердости , имеющих незначительную (обычно менее 1 м) мощность,, Эти пропластки распространены по всему разрезу в свитах D, F, G.

Свиты А, С, Е, В составл ют первую пачку горных пород по буримости, оптимальна  частота вращени  долота 800-900 . Эта же частота вращени  соответствует оптимальным услови м отработки долот дл  60% разреза

свиты F. Оптимальна  частота вращени  при разбуриванни твердых пропла- стков 300-400 , при превышении частоты вращени  более 450 происходит резкое снижение проходки на долото. Пачка горных пород низа свиты F должна разбуриватьс  при частоте вращени  700-800 мин f, свита К - при 500-600 мин . Оптимальна 

нагрузка на долото 150-180 кН и уточн етс  в процессе бурени  с целью получени  максимальной механической скорости.

Значение технологически необходи- мого расхода бурового раствора, обеспечивающего нормальный вынос шлама по кольцевому пространству 26 л/с.

Бурение ведетс  трубобуром ТРХ (состоит из 110. ступеней А7 ПЗ и

220 ступеней 26/16,5), который при 26 л/с обеспечивает устойчивую работу долота при нагрузке до 180 кН с частотой вращени  400 мин -, перепад давлений при этой рабочей характери- стике 7 МПа. При расходе 35 л/с и этой же нагрузке частота вращени  будет 900 мин -1, перепад давлений 12,7 МПа.

На первом долблении необходимо

иметь возможность работать на двух режимах: первый при частоте вращени  800-900 мин - второй - при 400 - ДэО „ Максимальное значение расхода при проведении первого долблени , удовлетвор ющее этим услови м, 35 л/с, при этом расходе предельное давление нагнетани  (с учетом надежности работы буровых насосов) 18 МПа и из расчета баланса давлений в сква- жине получаем размеры насадок - одна 13 мм и две по 15 мм. В конце первого долблени  потери давлени  в скважине составл ют 18 МПа при расходе 34 л/с и при этом расходе частота вращени  долота 810 . При входе в твердые пропластки уменьшают расход до тех пор, пока давление на насосах не будет равно 11,5 МПа, т.е. величине потерь давлени  в скважине при расходе 26 л/с, при котором достигаетс  оптимальный режим бурени  с частотой вращени  400 . После выхода из пропластка расход оп ть увеличиваетс  до достижени  давлени  нагнетани  18 МПа.

На втором долблении устанавливаютс  насадки: одна 13 мм и две по 13 мм

g

5

0

5

0

о 5 0 е

5

В этом случае прецельное рабочее давление нагнетани  18 МПа в начале долблени  получаетс  при расходе 32 л/с и частоте вращени  долота 750 мин-1 . На пропластках свиты G расход снижаетс  до достижени  давлени  13МПа, а после входа в свиту К 16,5 МПа. За счет этого достигаютс  оптимальные услови  отработки долот по всему разрезу .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   „Способ турбинного бурени  одноразмерного интервала, включающий выбор дл  каждого долблени  этого интервала регулируемой рабочей характеристики турбобура и долот с насадками по предельному рабочему давлению нагнетани  буровых насосов при использовании значений расхода бурового раствора, больших технологически необходимого дл  данных горно-геологических условий и размеров инструмента , с последующим выполнением р да долблений одноразмерного интервала посредством турбобура и долот с насадками, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности бурени  одноразмерного интеркала путем обеспечени  оптимальных режимов при бурении различных по бури- мости пачек горных пород, составл ющих данный интервал, рабочую характеристику турбобура выбирают в зависимости от минимального технологически необходимого дл  данного интервала расхода бурового раствора дл  режима бурени  при максимальной осевой нагрузке на забой и минимальной частоте вращени  из оптимальных значений дл  всех пачек горных пород интервала , а долота с насадками дл  каждого долблени  выбирают в зависимости от расхода, обеспечивающего максимальную из оптимальных частот вращени  при бурении пачек горных пород в каждом долблении, а в процессе каждого долблени  при переходе из одной пачки горных пород в другую регулируют расход бурового раствора до значени , соответствующего оптимальной частоте вращени  дл  данной пачки горной породы, и контролируют переход на новый режим по давлению нагнетани , определ емому дн  каждой пачки горных пород.

   Ишперда/r бурени