Определение забойных давлений ( Р заб )

БИЛЕТ №1

Вопрос №1

Основные понятия и определения. Давления, возникающие в скважине.

Одним из распространенных видов осложнений при бурении скважин являются газоводонефтепроявления в виде поступлений пластовых флюидов на дневную поверхность или возникновения подземных межпластовых перетоков.

ГНВП - это поступление пластового флюида ( газ, нефть, вода, или их смесь ) в ствол скважины, не предусмотренное технологией работ при ее строительстве, освоении и ремонте.

Выброс - кратковременное, интенсивное вытеснение из скважины порции бурового раствора энергией расширяющегося газа.

Открытый фонтан - неуправляемое истечение пластового флюида через устье скважины в результате отсутствия, разрушения, или негерметичности запорного оборудования, или грифонообразования.

Давление, P – Мпа; кгс/см.². Давление определяется как сила, действующая на единицу площади. Давление в любой точке скважины одинаково во всех направлениях.

Гидростатическое давление, Pr - Мпа; кгс/см.кв.. . Гидростатическим давлением принято называть давление, определеяемое весом столба раствора выше рассматриваемого сечения, приходящегося на единицу площади.

где r - плотность флюида, г/см³;

H - глубина скважины, м.

В наклонных скважинах глубина скважины H определяется как вертикальная составляющая длины ствола.

Гидравлические потери (сопротивление) Pr.c, Мпа; кгс/см.². Гидравлические потери определяются как давление, которое необъодимо создать, чтобы прокачать данный флюид с данной скоростью через данную систему. Гидравлические потери возникают только при прокачивании флюидов и суммируются со всеми другими давлениями, действующими в интересующей нас точке.

Значение гидравлических потерь определяется по существующим методикам.

Избыточное давление, P_из -кгс/см.². Избыточное давление (противодавление) есть давление, действующее на закрытую или открытую (в динамике) систему, определяемое иными, чем гидростатическое давление, источниками. В нашем случае избыточным давлением в закрытой при ГНВП скважине будет давление в бурильных трубах Pиз.т. и колонне Pиз.к. Избыточным давлением в динамических условиях будут гидравлические потери в дросселе +Pr.c.

Избыточное давление добавляется к давлению, действующему в рассматриваемой точке в статических и динамических условиях. Это положение является основополагающим в понимании методики глушения скважины.

Избыточное давление в бурильных трубах. Pиз.т. - кгс/см.² Pиз.т. - это давление на стоянке при закрытой скважине без циркуляции. Pиз.т. равно разнице между пластовым давлением Pпл и гидростатическим давлением столба бурового раствора в бурильных трубах.

Избыточное давление в обсадной колонне, Pиз.к. - кгс/см.² Pиз.к. - это давление в затрубном (кольцевом) пространстве на устье закрытой скважины при отсутвии циркуляции. Pиз.к. равно разнице между пластовым давлением и общим гидростатическим давлением столба флюидов в затрубном пространстве.

Пластовое давление, P пл - кгс/см.². Пластовое давление есть давление флюида в рассматриваемом пласте. Пластовое давление равно гидростатическому давлению столба бурового раствора в бурильных трубах плюс Риз.т. при закрытой скважине. Нормальным пластовым давлением считается давление равное гидростатическому давлению столба воды на глубине залегания пласта. Пластовое давление выше давления столба воды называется аномально высоким пластовым давлением. Пластовое давление ниже давления столба воды называется аномально низким пластовым давлением.

Забойное давление, Рзаб - кгс/см.² Забойное давление есть общее давление на забое скважины (или под долотом) в любых условиях. Рзаб=Рr+Pr.ск+Риз.

Рзаб. в зависимости от условий может быть равно пластовому давлению, больше или меньше его:

- в нормальных условиях бурения Рзаб>Рпл;

- приГНВП , когда скважина закрыта , Рзаб₌Рпл.

Забойное давление в скважине во всех случаях зависит от величины гидростатического давления бурового раствора заполняющего скважину и дополнительных репрессий вызванных проводимыми на скважине работами ( или простоями ).

ЕТПБ требуют, чтобы гидростатическое давление ( Р г ) превышало пластовое ( Р пл ) в следующих размерах :

для скважин с глубиной до 1200м Р=10-15% Р пл, но не более 1,5 МПа

для скважин с глубиной до 2500м Р=5-10% Р пл, но не более 2,5 Мпа

для скважин с глубиной свыше 2500м Р=4-7% Рпл, но не более 3,5 Мпа

При известном пластовом давлении горизонта необходимая плотность промывочной жидкости, на которой должен вскрываться этот горизонт определяют:

Определение забойных давлений ( Р заб )

· Забойное давление при механическом бурении и промывке

Р_гск - гидравлическое сопротивление кольцевого пространства.

Ориентировочно, для неглубоких скважин оно составляет :

Р_гс - полное гидравлическое сопротивление без учета перепада давления на турбобуре.

При промывке скважины после спуска труб или длительных простоях без промывки забойное давление может снижаться за счет подъема по стволу газированных пачек бурового раствора и резкого увеличения их объема к устью.

3.Забойное давление при отсутствии циркуляции длительное время снижается за счет явлений седиментации, фильтрации, контракции, а так же температурных изменений бурового раствора на величину D Рст

При остановках до 10 часов

4.Забойное давление при подъеме бурильной колонны

где DР_дп. - гидродинамическое давление под долотом при движении колонны труб вверх ( эффект поршневания );

DР_ст- снижение забойного давления за счет явлений седиментации и др. В зоне, где нет движения бурового раствора

r g Dh - понижение забойного давления за счет недолива скважины при подъеме, где Dh - величина недолива.

q - статическое напряжение сдвига за 10 мин, Па ;

L - длина колонны бурильных труб находящихся в скважине

D - диаметр скважины, м

d_н - наружный диаметр бурильных труб, м

r- плотность бурового раствора, кг / м3

с - скорость распространения ударной волны по кольцевому пространству, м/с

Для обсаженного ствола, заполненного водой С = 1350 м/с; буровым раствором С = 1100 м/с.

V - достигнутая скорость движения труб за время распространения ударной волны от забоя до устья скважины, м

V_о - начальная скорость движения колонны бурильных труб, м

S_т - площадь кольца трубы, м2

S - площадь кольцевого пространства скважины, м²

DР_ст - при непрерывном подъеме = 0,02 rgН, Мпа

Dh - безопасная величина недолива. Согласно РД 39-0147009-544-87 определяют :

для скважин с глубиной до 1200м Dh = 0,03 Н

для скважин с глубиной до 2500м Dh =0,02 Н

для скважин с глубиной свыше 2500м Dh = 0,03 Н

5. Забойное давление при спуске бурильного инструмента:

где ± DР_дс - гидродинамическая сила при спуске.

При спуске каждой свечи бурильного инструмента под долото возникают знакопеременные гидродинамические давления. В начале спуска свечи с ростом скорости спуска нарастает и репрессия под долотом. После того, как скорость выровнялась - репрессия достигает максимума и остается постоянной до момента начала торможения. При резком торможении репрессия снижается до «О» и переходит в депрессию.

Величина репрессии + DР_дс - определяют по формуле ( X ).

Величина депрессии - DР_дс при скорости спуска меньшей Iм/с составляет 0,01qgL при скорости спуска большей I м/с.

DР_дс = ( 0,02 - 0,05 ) rgL

Для того, чтобы не возникало ГНВП при наличии вскрытого продуктивного горизонта необходимо, чтобы во всех случаях забойное давление превышало пластовое Рзаб > Рпл .

Допустимое давление, {Pr.p} - кгс/см.кв.

{Pr.p} - это давление, при котором не происходит разрушения скелетной решетки пласта или поглощения бурового раствора. Обычно {Рr.p}>Pпл.