Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Для определения забойной температуры циркулирующего бу­рового раствора необходима специальная глубинная аппаратура, которая пока серийно не выпускается, в силу этого до сего време­ни замеры-забойной температуры единичны.

В Советском Союзе первый замер температуры на забое^ бу­рящейся скважины был произведен Ф. Н. Фоменко при помощи

сконструированного им же прибора ТПФ. Температуру определя­ли в скв. 216 месторождения Карадаг, бурившейся электробуром при забое 2970 м. ‘

Достаточно обширный материал по глубинным замерам темпе­ратуры циркулирующего бурового раствора в скважинах Ставро­польского и Краснодарского краев, а также объединения Гроз — нефть содержится в работах И. А. Карманова; Г. Г. Полякова;. Н. Р. Акопяна, Г. А. Обабко, Ю. М. Проселкова; Э. В. Когана;

В. В. Дейкина и др. .

Несколько глубинных замеров было выполнено в скважинах: Надворненского и Долинского УБР [69], причем в качестве термо­метра использовали глубинный автономный регистратор темпера­туры бурового раствора (ГАРТ). .

Большая серия глубинных замеров температуры была выпол­нена в скважинах, бурившихся на площадях Азербайджана. За­меры осуществлялись промышленной моделью глубинного само­пишущего ртутного термометра ГСРТ-2 и глубинным термометром на термисторах ТПФ. Наблюдения проводили в скважинах на месторождениях Карадаг, Карабаглы и Тегчай во время спуска бурильного инструмента на забой при промывке и в процессе бу­рения. Прибор ГСРТ-2 крепили в специальном переводнике и устанавливали над долотом в скважинах, бурившихся ротором и электробуром, или над турбобуром при турбинном бурении.

О характере изменения температур на забое и устье скважиньг во времени можно судить по кривым на рис. 19. Относительно вы­сокая температура, зарегистрированная в скв. 10 площади Тегчай,. указывает на пониженную величину геотермической ступени на этой площади. Как видно из термограммы, например, в скв. 10′ забойная температура при отсутствии циркуляции на глубине — 3750 м была равна 110°С. В течение 2 ч промывки температуры на устье и забое скважины стабилизировались и стали равными соответственно 57 и 83 °С: в дальнейшем температура не изменя­лась. При этом понижение температуры на забое примерно равно — повышению температуры выходящего раствора. • •

Таким образом, можно сделать вывод, что при установившемся процессе бурения, если механическая скорость и проходка невели­ки, устьевые и забойные температуры почти не изменяются. Одна­ко если промывка ведется с помощью труб, . опущенных не до забоя, то, не влияя на забойную температуру, она тем. не менее сильно снижает температуру выходящего из устья раствора и в; последующий период нормальное распределение температуры по стволу скважины нарушается. В результате кривые изменения устьевых и забойных температур (при циркуляции) во времени оказываются несимметричными, тогда как при проведении про­мывки непосредственно на забое скважины эти кривые являются зеркальным отображением друг друга (см. рис. 19, скв. 135, 169, Ю).

К настоящему времени накопилось достаточно большое число1 эмпирических формул, предназначенных для определения забой­

ной температуры циркулирующего бурового раствора. Первая подобная формула была предложена автором в 1949 г. и осно­вывалась на анализе данных Г. М. Шахмалиева об устьевых температурах и данных термограмм, снятых для нескольких скважин района Сураханы с целью определения высоты поднятия;

Рис. 19. График изменения температуры «а забое (/, 3, 5, 7) и устье (2, 4, 6, 8) скважин в зависимости от времени промывки: 1, 2 — скв. 291 месторождения Карадаг (глубина 1071 м); 3, 4 — скв. 135 месторождения Карабаглы (глубина 2700 м), 5, 6 — скв. 169 месторождения Карабаглы (глубина 3150 м); 7,8 — скв. 10 месторождения Тегчай (глубина 3750 м)

цемента. Указанные данные позволили установить, что в про­цессе бурения распределение температуры циркулирующего рас­твора в затрубном пространстве происходит примерно по закону прямой, причем о возрастанием глубины скважины эта прямая как бы скользит’вниз, параллельно самой себе (прямые 3 и 4 на рис. 20). Она всегда располагается круче линии температуры пород AF (прямая /) и пересекает ее таким образом, что до точки пересечения (считая от забоя скважины) температуры рас­твора всегда меньше температуры пород, а выше точки —больше этой температуры.

Отрезок, отсекаемый линией AF на оси температур, есть неко­торая постоянная, которую обозначим Отрезок на той же оси, отсекаемый линией 4, обозначим tjH■ Он соответствует температу­ре раствора, выходящего из устья скважины, имеющей забой на глубине Н. .

Забойную температуру циркулирующего бурового раствора на

:Рис. 20. Схема. распределения температуры по стволу буря­щейся скважины (к выводу эмпи­рической зависимости)

глубине Н обозначим t3H, а естест­венную температуру пород на той же глубине Н — tnH.

Линия 2 показывает общую за­кономерность изменения забойных температур циркулирующего буро­вого раствора.

Из прямоугольного треугольни­ка ДВЕ находим

UH*=Hlc + tyH = aH + ty„, (V.30)

где 1 /с = а — угловой коэффициент прямой.

Но ранее было установлено, что tyH = t0 + bH, (V.31)

Подставляя (V.31) в (V30), на­ходим окончательно:

t3H = aH + bH + t’=(a + b)H +

+ /0 = фЯ + /0. (V.32)

В табл. 3 приведены значения коэффициентов ф и Ь, подсчи­танные по данным различных источников. Как можно судить по этим данным, величина средних значений коэффициентов изменя­ется в очень широких пределах. Объясняется это, по-видимому, тем, что температуры замерялись в скважинах разных конструк­ций, на нефтяных месторождениях с неодинаковой геотермической

характеристикой, с применением буровых растворов с различными параметрами и расходами и т. д. Вполне возможно, что в процессе замеров были допущены некоторые ошибки.

Ряд расчетных формул предложил Ф. Н. Фоменко. Однако, бу­дучи сугубо эмпирическими, они не могут быть рекомендованы для других районов и для иных условий бурения, чем те, какие были в момент получения исходных данных.

Рассматривая схематический график распределения темпера­туры в бурящейся скважине и используя уравнение распределе­ния тепла, найденное Г. В. Дугановым, Г. Г. Габузов пришел в конечном счете к следующей формуле:

^зЯ = ^30 “Ь ^уо Я) (V.33)

где t-a, ty0 — температуры на забое и на устье перед началом цир­куляций.

Площадь	Значения коэффициентов	По данным замеров
а	Ь
Биби-Эйбат, Кала, Карачу — *УР> Сураханы, Локбатан	0,00345— 0,00475	0,0074— 0,0100	Д. В. Го лубятникова Г, М. Шахмалиева; М. А. Завацкого с нашей поправкой
Карадаг, Карабаглы, Зыря, Гоусаны, Тегчай	0,00134— 0,00693	0,00353— 0,00921	С. М. Кулиева, Б. И. Есьмана, Г4 Г. Габузова
Октябрьская, Хаян-Корт, Малгобек-Вознесенская, Га — люгаевская, Гойт-Корт	0,0028— 0,019	—	Г, Г. Полякова
Южно-Советская, Ново-Дми — триевская, Темиргоевская, Отказненская	0,00355— 0,0178	—	И. А. Карманова
Калифорния, Мексиканское побережье	0,00250— 0,00665	—	Р. В. Френча, В. И. Берг­мана и С. Дж. Энгеля
Обозначая &t3=t30— можно записать:	/зн И Д/у —	tyH—tyo, на основании (V.33)
	а/8 =		(V.34)>

т. е. спад температур на забое (At3) при циркуляции жидкости равен приращению температуры выходящего раствора (Дty), что хорошо подтверждается многими наблюдениями при установив­шемся процессе теплообмена.

Независимо от Г. Г. Габузова аналогичную формулу получил И. А. Карманов, но с оговоркой*-, что в реальных условиях зависи­мость (V.34) может не соблюдаться и поэтому в выражение (V.33) необходимо ввести поправку (Д^п), учитывающую влияние охлаждения раствора на поверхности:

t3li = ta— iy0 — tyjj — Ata. (V. 35)-

По наблюдениям И. А. Карманова, на промыслах Кубани ле­том величина Д^п равняется 1—2°С, а зимой 4—5°С.

Эмпирические формулы для определения температуры на забое скважины в процессе промывки (£пр) предложил Г. Г. Поляков. Характерной особенностью этих формул является то, что они поз­воляют-находить значение температуры в зависимости от глубины скважины Н, расхода промывочной жидкости Q, забойной темпе­ратуры перед началом промывки t3 и геотермического градиента Г. В целях удобства все эти формулы можно объединить в одну:

TOC o "1-5" h z Коэффициент Сг берется в зависимости от конкретного значения величины геотермического градиента Г. ‘

Г, °С/100 м Сг. . . .

<3,0 3,0—3,6 8н-9

0,018 0,053 0,045

Следует иметь в виду, что в формуле (V.36) температура вы­ходящего раствора ty определяется после прокачки 1,5—2 объемов скважины; температура нейтрального слоя to принимается равной J8°C; величина ta замеряется геофизической партией через 6—8 ч после прекращения циркуляции.

(V.37)

К разряду эмпирических или полуэмпирических формул должны быть отнесены и формулы А. М. Погорельского и И. А. Кулиева, А. Г. Потапова, а также Н. Р. Акопяна, Г. А. Обаб — ко и Ю. М. Проселкова. Последняя формула имеет вид

*3 Н — *0 + *8.П — Я»

Поскольку величина /З. п означает температуру «на забое, при локое» и, следовательно, равносильна величине 13, а /0~^уо то фор­мула (V.37) повторяет формулу Габузова — Карманова.

Комментарии запрещены.