способ определения сработки долота при бурении скважин или забуривании вторых стволов

Формула изобретения

Способ определения сработки долота при бурении скважин или забуривании вторых стволов, включающий измерение осевой нагрузки на долото, частоты его вращения, скорости подачи бурового раствора, текущих координат забоя: зенитного, абсидального и азимутного углов и измерения по датчикам, установленным в скважинном приборе телеметрической системы с каналом связи забоя с дневной поверхностью, естественного гамма-излучения проходимых пород и продольной вибрации бурильной колонны, определение границы залегания литологически однородных проходимых пород и соответствующей им продольной вибрации долота, отличающийся тем, что полученные значения фактической продольной вибрации долота сравнивают с расчетной зависимостью и при их расхождении прекращают бурение и поднимают долото для его осмотра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к способам проходки и измерению текущих координат забоя наклонно горизонтальных скважин в процессе бурения.

Известен способ определения сработки долота по изменению (падению) механической скорости проходки более чем в 2 раза. (М.М.Зубков. Разработка нефтяных и газовых месторождений. Труды Краснодарского филиала Всесоюзного НИИ. 1961, №5, с.228-247).

Недостатком известного способа является низкая точность определения сработки долота при бурении скважин, так как указанный способ не позволяет определять и учитывать литологические характеристики пластов в ходе бурения, так причиной падения механической скорости может быть не только сработка долота, но и переход от менее прочных пород к более прочным. Например, при бурении в глинистых отложениях, при прочих одинаковых условиях, механическая скорость проходки может быть 4,2 м/час, а при переходе в твердые сцементированные песчаники ее величина может уменьшиться до 2 м/час, при практически несработанном долоте.

Известен способ определения сработки долота по показаниям роторного моментомера (например, ИМР-17 или других моментомеров). В этом способе сработку долота определяют по изменению момента на роторе, например, при его (момента) уменьшении делают вывод о сработке вооружения долота, при увеличении - о сработке опор долота. (А.И.Булатов, В.И.Демихов. Контроль процессов бурения нефтяных и газовых скважин. Краснодар, СКО Инженерной Академии Наук, 1993, 423 с.).

Недостатком известного способа является низкая точность определения сработки долота при бурении скважин, так как указанный способ не позволяет определять и учитывать литологические характеристики пород пластов в ходе бурения, так причиной падения момента может быть не только сработка долота, но и переход в породу пласта с другими литологическим характеристиками. Известный способ не дает однозначного ответа на вопрос, сработалось ли долото или перешло в другую породу.

Целью настоящего изобретения является повышение времени пребывания долота на забое.

На фиг.1 представлена диаграмма гамма - каротажа.

На фиг.2 представлена диаграмма уровня продольной вибрации долота.

Способ осуществляют следующим образом.

В процессе бурения скважин или забуривания вторых стволов определяют осевую нагрузку на долото, частоту вращения долота, скорость подачи бурового раствора, текущие координаты забоя: зенитный, обсидальный и азимутный углы, по показаниям датчиков естественного гамма-излучения проходимых пород и продольной вибрации бурильной колонны, установленных в скважинном приборе телеметрической системы с каналом связи забоя с дневной поверхностью, определяют границы залегания литологически однородных проходимых пород и соответствующую им продольную вибрацию долота.

Расчетную продольную вибрацию долота определяют по формуле:

,

где f - частота колебания бурильной колонны;

где _к - время контакта зубца долота с породой;

d - диаметр шарошки;

D - диаметр долота;

n - частота вращения долота;

z - число зубцов на периферийном венце шарошки.

Полученные значения фактической продольной вибрации долота сравнивают с расчетной ее зависимостью и при расхождении значений прекращают бурение и поднимают долото для осмотра.

Пример. Разработанными нами приборами телесистемы осуществлялось телеметрическое и технологическое сопровождение бурения наклонно-горизонтальной скважины (скв. №12 Алешкинская) ОАО "Лукойл-Калининграднефть". В процессе бурения скважин определяли осевую нагрузку на долото, частоту вращения долота, скорость подачи бурового раствора, текущие координаты забоя: зенитный, обсидальный и азимутный углы, по показаниям датчиков естественного гамма-излучения проходимых пород (ГК) и продольной вибрации бурильной колонны, установленных в скважинном приборе телеметрической системы с каналом связи забоя с дневной поверхностью, определяли границы залегания литологически однородных проходимых пород и соответствующую им продольную вибрацию долота.

Продольную вибрацию долота определяют по формуле:

где f - частота колебания бурильной колонны;

где _к - время контакта зубца долота с породой;

d - диаметр шарошки (d=100 мм);

D - диаметр долота (D=215,9 мм);

n - частота вращения долота (n=2 с ^-1);

z - число зубцов на периферийном венце шарошки (z=12).

По показаниям датчика ГК четко было отмечено, что долото вошло в продуктивный пласт - кембрит, вибрация долота в котором резко отличалась от вибрации в предыдущем пласте. Далее по ее изменению делали вывод о сработке долота, что позволило сэкономить 3 долота по отношению к заложенным в проекте 7 долотам. Предлагаемый способ позволяет определить в породах какой литологии в процессе бурения скважины работает долото, а затем по изменению уровня вибрации судить о том, сработалось ли долото или нет.