Вместимость, объем и вытесненный объём

Вместимость растворной емкости, скважины, затрубного пространства, внутренней части трубы или любого другого сосуда представляет собой объем, который сосуд мог бы вместить, если бы он был заполнен (т.е. максимально возможный объем). Вместимость нефтяных емкостей и резервуаров обычно измеряется в баррелях, галлонах или кубических метрах. Вместимость также может быть указана в удельных единицах, например: bbl/ft, bbl/in., gal/ft, gal/in. или m³/m. (это возможно только для сосудов с неизменным диаметром по всей высоте).

Например, скважина диаметром 10,5 дюймов (266.7 мм) и глубиной 3922 футов (1195.37 м) в заполненном состоянии содержит 420 баррелей (66.77 м3) бурового раствора. Поэтому ее вместимость составляет 420 баррелей (66.7 м3) независимо от того, заполнена она в данный момент или нет. Эта вместимость по-другому может быть обозначена как удельная вместимость (420 ÷ 3,922) или (66.77 / 1195.37 м) = 0,107 bbl/ft (0.05586 м3/м).

Таким же образом, если вместимость растворного амбара высотой 80 дюймов составляет 230 bbl, тогда удельная вертикальная вместимость может быть указана как 2,87 bbl/in. (230 ÷ 80) или 34,5 bbl/ft (2,87 bbl/in. x 12 in./ft). Удельная вместимость бурильной трубы с внешним диаметром 4 дюйма и 14 фунтов/фут составляет 0,0108 bbl/ft. Поэтому, 10000 футов такой четырехдюймовой трубы будет иметь вместимость 108 баррелей.

Объем указывает на то, сколько бурового раствора на самом деле находится в растворном амбаре, скважине, затрубном пространстве или внутри трубы, а также любого другого сосуда. Таким образом, если известна удельная вместимость (bbl/ft или m³/m) и уровень бурового раствора (ft или m), тогда высота раствора, умноженная на вертикальную удельную вместимость, дает действительный объем (bbl или m³) бурового раствора в сосуде. Если растворный амбар, в упомянутом выше примере, содержал 61 in. бурового раствора, тогда объем бурового раствора составляет 2,87 bbl/in. x 61 in. или 175 bbl.

Вытесненный объём – это объём бурового раствора, вытесненного из скважины при спуске бурильной или обсадной колонны. Кроме того, это объём бурового раствора, необходимый для долива в скважину при подъеме инструмента. Вытесненный объём обычно представляет собой только объём трубы. Буровой раствор внутри трубы относится к ее вместимости, потому что труба заполняется раствором при спуске или циркуляции. В особых ситуациях, например при закупорке насадок долота или при спуске на плаву (т.е. колонна не заполняется раствором), вместимость следует добавить к вытесненному объёму трубы.

Например, при спуске бурильной трубы с внешним диаметром 4 дюйма и удельной вместимостью 14 фунтов/фут вытесняется 0,0047 bbl/ft бурового раствора. При спуске в скважину трубы длиной 1000 футов вытесняется 4,7 bbl бурового раствора. И наоборот, при подъеме буровая трубы такого размера в скважину необходимо долить 4,7 bbl бурового раствора на каждые 1000 футов поднятых труб, чтобы полностью заполнить скважину.

Вычисление объема и вместимости амбара или резервуара

При вычислении вместимости, объема и вытесненного объёма используют простые объёмные соотношения прямоугольников, цилиндров, концентрических цилиндров и других форм с соответствующими коэффициентами перевода единиц.

Резервуары на буровых установках могут быть различных форм, но большинство имеют прямоугольную или цилиндрическую форму. Здесь рассматриваются три формы резервуаров:

1. прямоугольные.

2. цилиндрические горизонтальные.

3. цилиндрические вертикальные.

Резервуары бурового раствора (они называются также растворными амбарами или емкостями, мерниками) обычно прямоугольные с параллельными сторонами и углами перпендикулярными к днищу.

Прямоугольные амбары

Для типичного прямоугольного амбара, показанного на рис. 1, вместимость может вычисляться исходя из высоты, ширины и длины.

Где:

V_Pit = вместимость амбара

L = длина амбара

W = ширина амбара

H = высота амбара

M = высота уровня бурового раствора

Рис. 1. Прямоугольный амбар для бурового раствора

Общее уравнение для вычисления вместимости прямоугольного сосуда следующее:

Объем = длина x ширина x высота

и действительно как для десятичных единиц, так и для единиц, принятых в США.

Поэтому, вместимость прямоугольного амбара, измеряемого в футах, вычисляется так:

V_Pit (ft³) = L (ft) x W (ft) x H (ft)

(Вместимость амбара = Длина в футах x Ширина в футах x Высота в футах)

Чтобы преобразовать из кубических футов (ft³) в нефтяные баррели США, нужно разделить на 5,61 ft³/bbl (кубические футы/баррели):

Удельная вместимость, выраженная в bbl/ft (баррель/фут):

Действительный объем бурового раствора (V_Mud) в резервуаре может быть вычислен, используя высоту уровня бурового раствора M:

V_Mud (ft3) = L (ft) x W (ft) x M (ft)

Объем бурового раствора в кубических футах (ft³) (V_Mud) = Длина в футах x Ширина в футах x Высота в футах.

Чтобы преобразовать из кубических футов (ft³) в нефтяные баррели США, нужно разделить на 5,61 ft³/bbl (кубические футы/баррели):