Файл: Фоменко, Ф. Н. Бурение скважин электробуром.pdf

пород диаметра скважины, длительности спуско-подъемных опера­ ций и промывки за рейс, количества прокачиваемого бурового раствора и других факторов.

Для определения температуры среды, окружающей двигатель, необходимо измерить температуру нециркулирующей и циркули­ рующей промывочной жидкости в скважине при наиболее харак­ терной для процесса бурения длительности спуска и подъема бу­ рильной колонны.

Скв. 216 с глубины 2004 до 3000 м бурили без существенных остановок и нарушений, поэтому данные замеров температуры можно считать характерными для скважин, проходимых в анало­

валась в течение 5—10 мин практически неизменной. Затем через каждый час работы электробура при трехминутном перерыве в бурении включали прибор ТПФ и замеряли температуру цирку­ лирующего бурового раствора.

Одновременно с измерением забойной температуры раствора замеряли температуру на входе в манифольд и на выходе в желоба вблизи от устья скважины.

По данным измерений построены кривые изменения темпера­ туры раствора на забое с момента включения насоса (вначале без работы электробура, а после достижения некоторого минималь­ ного значения с включенным электробуром). Как видно из кривых на рис. 2, температура раствора в начале циркуляции быстро па­ дает, достигает минимума и затем вследствие общего прогрева раствора к концу работы долота повышается на 2—4° С.

Особый интерес представляют построенные на основе этих гра­ фиков и других данных кривые изменения температуры бурового

раствора по мере углубления скважины и температуры пород вдоль ствола (рис. 3).

Изменение температуры раствора на забое (линия 1) опреде­ лено до глубины 2970 м; продолжение этой линии сделано на ос­

ствующие линии 1 и 2 изменения забойных температур (см. рис. 3).

Анализ приведенных выше результатов измерений температуры циркулирующего бурового раствора приводит к ряду выводов.

1. Температура бурового раствора на забое непосредственно после спуска бурильной колонны (до начала циркуляции) может быть определена из следующего соотношения:

20

Коэффициент Сі имеет размерность геотермического гради­ ента; он характеризует изменение температуры бурового раствора по мере углубления скважины.

2. С началом циркуляции температура бурового раствора бы­ стро снижается и с течением (для данной глубины) времени до­ стигает минимального значения Ѳзцм. В дальнейшем температура циркулирующего бурового раствора вследствие общего его про­ грева повышается на 0,5—1°С в 1 ч.

Эта закономерность искажается при небольших глубинах сква­ жин, если буровая оборудована емкостью большого объема, так как при небольшой поверхности стенок скважины значительное количество раствора, поступающего из емкости, не может быстро' прогреться. Изучение влияния температуры бурового раствора, со­ держащегося в емкости, на забойную температуру при небольших глубинах скважин не представляет интереса, так как нас интере­ суют температуры глубоких скважин, по которым следует выби­ рать материалы и параметры забойных машин.

Значение температуры Ѳ3цм циркулирующего бурового раствора

где с2 — коэффициент, зависящий от геотермического градиента, диаметра скважины и бурильных труб, длительности спуско-подъ­ емных операций и промывки (для условий скв. 216 с2 = 0,0111).

3. Чем глубже скважина, тем больше разница между темпера­ турой раствора на забое, замеренной непосредственно после спу­ ска бурильной колонны Ѳзш и минимальной температурой в про­ цессе циркуляции ѲзцмЭта разница, представляющая величину спада температуры после начала циркуляции, может быть вычис­ лена из соотношения

ГДѲ Ѳсп — величина спада температуры; с3— коэффициент харак­ теризующий величину спада температуры от Ѳзн до Ѳзцм (для уело вий скв. 216 сз= 0,0176 — 0,0111= 0,0065).

4. Чем глубже скважина, тем позже температура раствора на забое достигает минимального значения ѲзцмВремя, за которое происходит спад температуры

туры от Ѳ3ц до Ѳзцм, в мин; с4— коэффициент (для условий скв. 216

21

=0,0125).

5.Чем глубже скважина, тем выше температура бурового рас­

твора на выходе (измеренная в желобе) и входе (измеренная в манифольде). Распределение температуры циркулирующего бу­ рового раствора внутри бурильных труб вдоль ствола скважины на различных глубинах можно представить линиями 4—7 рис. 3), проходящими через точку Ѳзцм и точку Ѳвх (температуры на входе).

Сувеличением прогрева бурового раствора к концу работы долота на забое эта линия перемещается параллельно предыду­ щей, т. е. температура на забое повышается настолько же, на­ сколько увеличивается температура на входе (линия 5).

Суглублением скважины, если не изменяется геотермический градиент вдоль ствола скважины и не меняется диаметр скважины

итруб, линия 4 распределения температуры раствора внутри бу­ рильных труб вдоль ствола перемещается вправо параллельно предыдущему положению. Все эти линии пересекают линию есте­ ственной температуры горных пород.

По данным замеров при установившемся режиме циркуляции

дающее действие желобной системы невелико и что основной теп­ лообмен происходит между верхними и нижними слоями горных пород, пересекаемых скважиной.

При определении забойной температуры взаимосвязь между забойной температурой циркулирующего бурового раствора ѲЗЦм температурой на выходе Ѳвых и глубиной скважины можно выра­ зить следующей формулой

где с6 — коэффициент (для условий скв. 216 с6 = 0,00267). Изложенные выше соотношения и значения коэффициентов поз­

сделать прогноз для более глубоких скважин, что показано в виде пунктирных линий на рис. 3.

В скв. 100 на Шаховой Косе (Азербайджанская ССР) темпера­ тура раствора на глубине 6300 м после подъема бурильной ко­ лонны составила 100° С.

Как видно из рис. 3, на котором произведена экстраполяция, эта точка ложится между линиями 1 и 2, что подтверждает сделанное прогнозирование.

22