А. суматор объема бурового раствора

PTI

PETROLEUM TRAINING INSTITUTE

УПРАВЛЕНИЕ СКВАЖИНОЙ

Перевод «Учебного центра»

филиала «Тюменбургаз» ДООО «Бургаз»

ОГЛАВЛЕНИЕ

I. ВВЕДЕНИЕ

II. ОБОРУДОВАНИЕ ОБНАРУЖЕНИЯ

Система сумматора бурового раствора в емкости.

Б. РАСХОДОМЕР БУРОВОГО РАСТВОРА.

Задача этого устройства заключается в том, чтобы непрерывно обеспечивать буровой персонал данными о расходе используемого бурового раствора. Индикатор расхода бурового раствора непрерывно и точно фиксирует расход бурового раствора и оборудован визуальной и звуковой системой сигнализации, предупреждающей о превышении минимально/максимального предела расхода бурового раствора.

Более совершенное устройство включает в себя индикатор расхода бурового раствора и счетчик ходов поршня бурового насоса. Устройство ведет подсчет ходов поршня насоса при подъеме бурильных свеч из скважины и указывает начало выхода бурового раствора на поверхность. При превышении предварительно установленных ограничений количества ходов поршня насоса включается звуковая и/или визуальная сигнализация. Расходомеры бурового раствора должны постоянно поддерживаться в рабочем состоянии и техническое обслуживание необходимо производить на стационарном оборудовании.

Расходомер бурового раствора используется не только в процессе бурения, это устройство используется также для контроля за выходом раствора при проведении цементировочных работ.

Ниже приводится схема современного расходомера бурового раствора.

В. ДОЛИВНАЯ ЕМКОСТЬ.

Современная система циркуляции бурового раствора должна быть оборудована системой текущего контроля доливной ёмкости. Система контроля доливной ёмкости быстро и точно фиксирует объем потока бурового раствора из скважины, объем долива бурового раствора и объем стравливания при спуске бурильной колонны под давлением. Система может быть оборудована записывающим приспособлением, которое обеспечивает постоянную запись объема доливной емкости и любые колебания в доливной емкости.

Г. ПАРАМЕТРЫ БУРЕНИЯ.

Среди прочих причин, контроль и запись параметров бурения ведется с тем, чтобы помочь буровому персоналу обнаружить проявление на ранней стадии.

1. Механическая скорость проходки.

Механическая скорость проходки должна измеряться и записываться с тем, чтобы буровой персонал смог обнаружить любые изменения в скорости бурения скважины. Изменение скорости проходки зачастую является основным признаком проявления в скважине. Параметры скорости бурения должны фиксироваться на пульте бурильщика.

2. Ходы поршня насоса.

Изменение количества ходов поршня насоса может также указывать на то, что в скважине произошло проявление. Следовательно, индикатор ходов поршня насоса должен быть на пульте бурильщика и бурильщик должен постоянно следить за его показаниями.

3. Давление на выкиде насоса.

Изменение в давлении на выкиде насоса может также быть признаком проявления в скважине. Манометр давления на выкиде насоса должен быть на пульте бурильщика, с тем, чтобы бурильщик постоянно следил за параметрами давления на выкиде насоса.

ТЕОРИЯ УПРАВЛЕНИЯ СКВАЖИНОЙ

Наиболее важным моментом при управлении скважиной является знание и понимание параметров давлений и объемов ствола скважины.

Цель данного раздела - помочь буровикам четко знать и понимать основные понятия, необходимые формулы и расчеты для управления скважиной.

Основное требование при управлении скважиной заключается в том, что гидростатическое давление столба бурового раствора должно превышать пластовое давление. Необходимо заметить, что проявление всегда происходит в тех случаях, когда забойное давление скважины меньше пластового давления.

1. ГРАДИЕНТ.

Градиент давления определяется как скорость изменения гидростатического давления по отношению к глубине для данного удельного веса жидкости.

Удельный вес бурового раствора, умноженный на постоянную величину, равняется градиенту бурового раствора. Постоянная величина, в зависимости от системы измерения (английская, метрическая, СИ - система и т.д.) может изменяться.

СИСТЕМА СИ.

1м

1м

1м

Градиент = Объем воды м³ x RD

Площадь м²

Где: объем воды = масса (кг) x ускорение свободного падения (м/сек².) и RD (плотность жидкости, по другому её еще называют - относительная или специфическая плотность).

Масса 1 м³ воды = 1000 кг

Ускорение свободного падения = 9.81 м /сек²

Относительная плотность воды (RD) = 1

Следовательно:

Градиент = 1000 кг × 9.81 м/сек² × 1 = 9810 N/м² = 0.0981 Bars/мeter

1 м²

Необходимо отметить, что градиент 0.0981 Bars/мeter касается только чистой воды.

Градиент любой другой жидкости можно рассчитать, используя следующую формулу:

Градиент = 0.0981 Bars/м × Относительная плотность жидкости (10³kg/m³ = kg/l)

АНГЛИЙСКАЯ СИСТЕМА

Один кубический фут воды равняется 7.48 галлонов (gal).

12" (H)

12" (L)

12" (W)

1 ft = 12 in

Площадь = W × L = 12 " × 12 " = 144 in².

Объем = W × L × H = 1ft × 1ft × 1ft' = 1 ft³

Градиент = 7.48 gal/ft³ × 1 ft = 0.052 = 0.052 gal/in²

144 in²/ft²

Cледовательно, градиент любой другой жидкости можно рассчитать, используя следующую формулу:

Градиент = 7.48 gal/ft³ × 1ft ×mw lb/gal = 0.052 mw lb/in²

144 in²/ft²

2. ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Гидростатическое давление - это единица силы площади вызванная градиентом давления и вертикальным столбом жидкости.

Давление обычно выражается в фунтах на квадратный дюйм (psi) в английской системе и в барах (Bars) в системе СИ.

Гидростатическое давление математически может быть определено следующим образом:

HP = TVD × MG

Где: P - гидростатическое давление

(в английской системе выражается в psi, в системе СИ - в Bars)

TVD- глубина по вертикали

(в английской системе выражается в ft, в системе СИ - в meters)

MG- градиент (в английской системе = 0.052 x МW),

в системе СИ = 0.0981 Bars/м x RD)

Например:

Глубина скважины =9,000 ft (2744 м), удельный вес бурового раствора =10.0 lb/gal (1.2 kg/l). Кондуктор установлен на глубине 3,000 ft (915м). Определите гидростатическое давление на глубине 9,000 ft.

АНГЛИЙСКАЯ СИСТЕМА.

HP = TVD × MG

HP = 9,000 ft × 0.052 ×10.0

HP = 4680 psi

СИСТЕМА СИ

HP = TVD × MG

HP = 2744 м ×0.0981 Bars/м ×1.2

HР = 323 Bars

Определите гидростатическое давление на башмаке обсадной колонны.

АНГЛИЙСКАЯ СИСТЕМА.

HPcs = TVDcs × MG

HPcs = 3,000 ft × 0.052 × 10.0

HPcs = 1560 psi

СИСТЕМА СИ.

HPcs = TVDcs x MG

HPcs = 915 м × 0.0981 Bars/м × 1.2

HPcs = 108 Bars

ЗАДАЧА №1.

Глубина скважины = 12,000 ft (3659 м), удельный вес бурового раствора =13.0 lb/gal (1.56 kg/l).

1. Определите гидростатическое давление на забое скважины.

Ответ: _______ psi _______ Bars

2. Определите гидростатическое давление на глубине 8,000 ft (2439 м).

Ответ: _______ psi _______ Bars

3. Определите гидростатическое давление на глубине 3,280 ft (1000 м).

Ответ: _______ psiI _______ Bars

4. Определите гидростатическое давление на устье скважины.

Ответ: _______ psi _______ Bars

3. ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ВЕС БУРОВОГО РАСТВОРА

Определенное давление, создаваемое в верхней части столба бурового раствора, передается по всей высоте столба бурового раствора. При увеличении удельного веса бурового раствора создается дополнительное давление в нижней части столба бурового раствора.

Общая величина давления называется эквивалентным весом бурового раствора и используется при расчете величины удельного веса бурового раствора для глушения скважины. Все вышесказанное можно выразить следующим образом:

Нижняя часть столба бурового раствора не может показать нам увеличение давления в случае повышения удельного веса бурового раствора или при создании дополнительного давления на устье. Предположим, что глубина скважины = 9,000 ft, трубные плашки закрыты и раствор закачивается в скважину. Давление на устье = 900 psi (62.1 Bars).Определите гидростатическое давление на глубине 9,000 ft (2744 м).

АНГЛИЙСКАЯ СИСТЕМА.

Общее давление = 4.680 psi + 900 psi

На глубине 9,000 ft = 5.580 psi

СИСТЕМА СИ.

Общее давление = 323 Bars + 62.1 Bars

На глубине 2744m = 385.1 Bars

Необходимое забойное давление может быть достигнуто путем увеличения удельного веса бурового раствора.

Удельный вес бурового раствора, необходимый для создания требуемого давления, называется эквивалентным весом бурового раствора и определяется по следующей формуле:

Эквивалентный вес = удельный вес бурового раствора + Давление на устье

бурового раствора Константа x глубина

Используя приведенный выше пример, рассчитаем эквивалентный вес бурового раствора (EМW):

АНГЛИЙСКАЯ СИСТЕМА

EМW = 10.0 + 900 psi .

9000 ft x 0.052

EМW = 10.0 + 1.9

EМW = 11.9 lb/gal

СИСТЕМА СИ

EMW = 1.2 + 62.1 Bars .

2744 x 0.0981 Bars/м

EMW = 1.2 + 0.23

EMW = 1.43 kg/l

Это означает что, если мы заменим буровой раствор с начальным удельным весом 10.0 lb/gal (1.2 kg/l) буровым раствором с удельным весом 11.9 lb/gal, забойное давление будет таким же, как при создании давления 900 psi (62.1 Bars) в верхней части столба бурового раствора.

ЗАДАЧА №2.

Глубина скважины = 12,000 ft (3659 м), удельный вес бурового раствора = 13.0 lb/gal (1.56 kg/l). Трубные плашки закрыты, и раствор закачивается в скважину. Давление на устье = 1000 psi (68.9 Bars).

1. Определите гидростатическое давление на глубине 12,000 ft (3659 м).

Ответ: ________ psi ________ Bars

2. Определите гидростатическое давление на глубине 8,000 ft (2439 м).

Ответ: ________ psi ________ Bars

3. Определите гидростатическое давление на глубине 3,280 ft (1000 м).

Ответ: ________ psi ________ Bars

4. Определите удельный вес бурового раствора, необходимый для достижения соответствующего гидростатического давления.

Ответ: ________ lb/gal ________ kg/l

4. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЦИРКУЛЯЦИИ БУРОВОГО РАСТВОРА (ECD)

Эквивалентная плотность бурового раствора равна удельному весу бурового раствора находящегося в скважине, плюс потери давления на трение в кольцевом пространстве в зависимости от глубины скважины.

Математически, все вышесказанное, можно выразить следующей формулой:

Английская система ECD = MW + (APL : 0.052 :TVD)

Система СИ ECD = MW + (APL : 0.0981 :TVD)

Где: ECD– эквивалентная плотность циркуляции бурового раствора

(английская система в lb/gal; система СИ в kg/l)

APL– потери давления в кольцевом пространстве(английская система psi,

cистема СИ, bar.)

TVD– истинная вертикальная глубина

Например:

MW = 13.0 lb/gal (1.56 kg/l)

APL = 300 psi (20.7 Bars)

TVD = 15,000 ft (4573 м)

АНГЛИЙСКАЯ СИСТЕМА:

ECD = 13.0 + (300 : 0.052 : 15,000) = 13.0 + 0.38 = 13.38 lb/gal

СИСТЕМА СИ:

ECD = 1.56 + ( 20.7 : 0.0981 :4573) = 1.56 + 0.05 = 1.61

ЗАДАЧА №3

Глубина скважины = 10,000 ft (3048 м); удельный вес бурового раствора = 10.0 lb/gal (1.2 kg/l); потери давления в кольцевом пространстве = 200 psi (13.8 Bars)

Определите эквивалентную плотность циркуляции бурового раствора.

Ответ: __________ ft/gal __________ kg/l

5. КОЛЕБАНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Колебания давления определяются как перепад давлений, которые вызваны движением бурильной колонны в стволе скважины. В процессе подъема бурильной колонны из скважины 10,000 ft (3048 м) с эквивалентным весом бурового раствора 0.12 kg/l колебания давления составят более 500 psi.

С целью компенсации эффекта свабирования, запас увеличения скорости при подъеме необходимо добавить к удельному весу бурового раствора.

Минимальный запас увеличения скорости при подъеме можно выразить следующей формулой:

MTM = Y.

100 (D_h – D_p)

Где: MTM - минимальный запас увеличения скорости при подъеме (kg/l)

Y - предельное напряжение сдвига (lb/100 ft²)

D_h - диаметр ствола скважины (in).

D_p - наружный диаметр бурильной трубы (in).

Например:

Глубина скважины = 10,000 ft (3049 м); диаметр ствола скважины = 8-¹/₂"; диаметр бурильной колонны = 5"; предельное напряжение сдвига бурового раствора = 25 lbs/100 ft².

MTM = 25 = 0.0714 kg/l = 0.59 lb/gal

100 × (8.50 - 5.0)

Следовательно, максимальный запас увеличения скорости при подъеме будет следующим: 2 x 0.0714 = 0.1428 kg/l = 1.19 lb/gal

Другими словами, удельный вес бурового раствора запасом увеличения скорости при подъеме превышает расчетное пластовое давление, что обеспечивает безопасный подъем бурильной колонны из скважины.

В случае повреждения соединительной муфты между блоком ПВО и водоотделяющей колонной, гидростатическое давление на пласт уменьшится. (Это возможно при бурении с утяжеленным буровым раствором).

В случае повреждения соединения водоотделяющей колонны, суммарная величина гидростатического давления морской воды и столба оставшегося бурового раствора должна превышать пластовое давление.

Например:

Глубина скважины = 10,000 ft (3049 м); глубина воды = 600 ft (183 м); расстояние от стола ротора буровой установки до морского дна = 650 ft (198 м); пластовое давление = 8,000 psi (552 Bars).

АНГЛИЙСКАЯ СИСТЕМА

Необходимый удельный вес бурового раствора:

MW = Р = 8,000 = 15.4 lb/gal

D × 0.052 10,000 × 0.052

Гидростатическое давление морской воды:

P = MW × D × 0.052 = 8.5 × 600 × 0.052 = 265 psi

Необходимое давление столба бурового раствора:

8,000 psi - 265 psi = 7,735 psi

Необходимый удельный вес бурового раствора в столбе:

MW = P = 7735 = 15.9 lb/gal

D × 0.052 9350 × 0.052

Запас водоотделяющей колонны:

= 15.9 - 15.4 = 0.5 lb/gal

СИСТЕМА СИ:

Необходимый удельный вес бурового раствора:

MW = P = 552 = 1.85 kg/l

D × 0.0981 3049 × 0.0981

Гидростатическое давление морской воды:

P = MW × D × 0.0981 = 1.02 × 183 × 0.0981 = 18.3 Bars

Необходимое давление столба бурового раствора:

552 Bars - 18.3 Bars = 534 Bars

Необходимый удельный вес бурового раствора в столбе:

MW = P = 534 = 1.91 kg/l

D × 0.0981 2851 × 0.0981

Запас водоотделяющей колонны:

= 1.91 - 1.85 = 0.06 kg/l

Необходимо заметить, что если бурение ведется с запасом водоотделяющей колонны, запас увеличения скорости при подъеме необходимо добавить, если необходимый запас увеличения скорости превышает необходимый запас водоотделяющей колонны. Тогда запас водоотделяющей колонны не добавляется.

При бурении глубоких высокотемпературных скважин и скважин высокого давления возможность эффекта колебания давлений становится более явной. Поэтому спускоподъемные операции бурильной колонны и особенно обсадной колонны необходимо производить очень осторожно.

При потере циркуляции необходимо четко контролировать давление нагнетания на устье скважины, чтобы избежать разрыва пласта.

ЗАДАЧА №4.

Глубина скважины = 12,000 ft (3659 м); глубина воды = 328 ft (100 м); расстояние от стола ротора буровой установки до морского дна = 375 ft (114 м); пластовое давление = 8,300 psi (572 Bars); предельное напряжение сдвига бурового раствора = 20 lb/100 ft².

Определите следующее:

1. Необходимый удельный вес бурового раствора:

Ответ: _________ lb/gal _________ kg/l

2. Необходимый запас водоотделяющей колонны:

Ответ: _________ lb/gal _________ kg/l

3. Необходимый запас увеличения скорости при подъеме:

Ответ: _________ lb/gal _________ kg/l

II. ПОТЕРЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ.

В процессе циркуляции бурового раствора в системе циркуляции происходят некоторые потери гидравлического давления. Поэтому буровики должны знать и понимать, как такие потери давления влияют на процесс управления скважиной. Потеря гидравлического давления происходит во всей закрытой системе циркуляции, а именно:

1. В наземном оборудовании.

2. Внутри бурильной колонны.

3. Внутри УБТ.

4. В промывочных насадках.

5. В кольцевом пространстве между УБТ и открытым стволом скважины.

6. В кольцевом пространстве между бурильной колонной и открытым стволом скважины.

7. Внутри штуцерной линии и линии глушения.

При изменении расхода бурового раствора или удельного веса бурового раствора величина суммарных потерь гидравлического давления будет изменяться. Естественно, что при переходе от режима бурения к режиму глушения скважины сумма потерь гидравлического давления будет изменяться. Основное отличие между режимом бурения и режимом глушения скважины заключается в потере гидравлического давления на штуцерной линии и линии глушения.

Для расчета величины потери давления используются следующие формулы:

а. P_t = P_s + P_dp + P_dc + P_j + P_dca + P_dpa

Эта формула используется для расчета в режиме бурения.

б. P_t = P_s + P_dp + P_dc + P_j + P_dca + P_dpa + P_c&k

Эта формула используется для расчета в режиме глушения скважины.

Где: P_t - суммарная потеря давления

P_s - потеря давления в наземном оборудовании

P_dp - потеря давления внутри бурильной колонны

P_dc - потеря давления внутри УБТ

P_j - потеря давления в промывочных насадках

P_dca - потеря давления в кольцевом пространстве между УБТ и открытым стволом скважины

P_dpa - потеря давления в кольцевом пространстве между бурильной колонной и открытым стволом скважины

P_c&k - потеря давления в штуцерной линии и линии глушения

1. P_s – ПОТЕРЯ ДАВЛЕНИЯ В НАЗЕМНОМ ОБОРУДОВАНИИ.

P_s - потеря давления в системе наземного оборудования, т.е. величина суммарных потерь давления во всех узлах и элементах системы наземного оборудования. Система наземного оборудования состоит из: трубной обвязки буровых насосов, выкидной линии к полу буровой установки, стояка, трубной обвязки стояка, нагнетательного шланга, соединяющего стояк с вертлюгом, ведущей бурильной трубы. Суммарная величина потерь давления в системе наземного оборудования зависит от плотности бурового раствора, производительности насоса и внутреннего диаметра всех узлов и элементов системы.

Математически эту зависимость можно выразить следующей формулой:

P_s = C^0.8 × Q^1.8

d^4.8

ГЛУШЕНИЯ.

P_c&k – это суммарная величина потерь давления в штуцерной линии и линии глушения, на стояке, в гибком шланге для бурового раствора между стояком и буровым узлом и в системе трубопроводов бурового узла. Величина потери давления в штуцерной линии и линии глушения зависит от плотности бурового раствора, производительности насоса и внутреннего диаметра всех линий трубопроводов.

Математически это можно выразить следующей формулой:

P_c&k = С^0.8 x Q^1.8

D^4.8

III. РАССЧЕТЫ ОБЪЕМА.

Бурильщик должен уметь определить тип притока, объем притока, необходимое количество барита и объем сброса давления.

Чтобы определить вышеупомянутые позиции, потребуются некоторые конкретные данные, поэтому предусмотрительные буровики стараются всегда иметь их под рукой на рабочем месте.

ОБЪЕМ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

Ниже приводится таблица, в которой указывается пропускная способность бурильной колонны, используемой обычно в Северном море.

ОБОРУДОВАНИЕ	bbls/ft	м3/м
5” бурильная труба (19.50 lb/ft)	0.0178	0.0093
3-1/2 “ бурильная труба (13.50 lb/ft)	0.0074	0.0039
9-1/2” УБТ (3” ID)	0.0087	0.0046
8” УБТ (2-3/16” ID)	0.0076	0.0040
6-1/2” УБТ (2-13/16” ID)	0.0076	0.0040
4-3/4” УБТ (2-1/4” ID)	0.0049	0.0026

РАССЧЕТ КОЛИЧЕСТВА БАРИТА.

Прежде чем приступать к выполнению работ по глушению скважины, следует произвести расчет количества барита, необходимого для того, чтобы задавить скважину. Расчетное количества барита должно быть доставлено на скважину до начала работ по глушению скважины.

Рассчитать необходимое количество барита можно по следующей формуле:

Барит = K x (M_k - M_o) x V

(W_b - M_k)

Где:

	Английская система	Система СИ
K - постоянная Mk – удельный вес бурового раствора для глушения скважины Mо – первоначальный удельный вес бурового раствора Wb – удельный вес барита V - общий объем бурового раствора системы циркуляции (в наземном оборудовании и в скважине) Барит = количество мешков (100 lb/sk)	14.9 lb/gal lb/gal lb/gal bbls   sk	kg/l kg/l kg/l м3   sk

УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕМА БАРИТА

Барит, добавляемый в систему циркуляции, увеличит объем бурового раствора в системе циркуляции. Увеличение объема системы циркуляции можно рассчитать по следующей формуле:

V = SK

K

SK/V x V/stroke

Где:

Английская система Система СИ

SPM – число ходов поршня насоса в минуту spm spm

MR – максимальная скорость sk/min sk/min

V – объем bbls м³

В следующей таблице приводится объем закачиваемого бурового раствора типичным буровым насосом.

Диаметр поршня	Производительность насоса
bbls/stroke	м3/stroke
7 дюймов 6-3/4 дюйма 6-1/2 дюйма	0.1426 0.1326 0.1229	0.02334 0.02171 0.02010

В дальнейшем мы будем использовать эти данные при решении примерных задач по расчету объемов закачиваемого бурового раствора. Такие же данные должны находиться и на буровой.

СИСТЕМА СИ

EMWcs = (Plot : 0.0981 : TVDcs) + MW

Например:

Удельный вес бурового раствора = 12 lb/gal (1.44 kg/l)

Тест на приемистость пласта = 1700 psi (117 Bars)

Глубина башмака обсадной колонны = 9000 ft (2744 м)

АНГЛИЙСКАЯ СИСТЕМА:

EMWcs = (1700 : 0.052 : 9000) + 12= 3.6+12.0 = 15.6 lb/gal

СИСТЕМА СИ:

EMWcs = (117 : 0.0981 : 2744) +1.44 + = 0.43 + 1.44 = 1.87 kg/l

ЛИСТ ГЛУШЕНИЯ - СИСТЕМА СИ

I. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ЗАПИСАННЫЕ ДАННЫЕ.

1. Глубина = ________ м

2. Глубина обсадной колонны = ________ м

3. Максимальное давление в кольцевом пространстве = ________ Bars

при наличии бурового раствора = ________ kg/l

4. Максимальное пластовое давление = ________ Bars

при наличии бурового раствора = ________ kg/l

5. Удельный объем бурильной трубы = ________ м³/м

6. Удельный объем КНБК = ________ м³/м

7. Объем раствора в емкостях = ________ м³

8. Общий объем от устья до долота = ________ м³

9. Давление на выкиде насоса №1 (P_c) = ________ Bars, при ________ spm

10. Давление на выкиде насоса №2 (P_c) = ________Bars, при ________ spm

11. Производительность насосов на ход = ________ м³/stroke

12. Количество барита = ________

13. Общий объем раствора в приемных емкостях = ________ м³

II. ЗАМЕРИТЬ И ЗАПИСАТЬ

14. Стабилизированное SIDPP = P_dp ________ Bars

15. SICP = P_a ________ Bars

16. Увеличение объема бурового раствора в емкости = V ________ м³

17. Начальный удельный вес бурового раствора = W₁ ________ kg/l

18. Глубина = TVD ________ м

III. РАССЧИТАТЬ:

19. Начальное давление циркуляции, P_IC:

P_IC = P_c + P_dp = _________ Bars

20. Пластовое давление, P_F:

P_F = глубина x MW x 0.0981 + P_dp = _________ Bars

21. Удельный вес бурового раствора для балансирования пласта, W₂:

W₂ = P_F = _________ kg/l

0.0981 x глубина

22. Избыточный вес бурового раствора, W_ob:

W_ob = Избыточное давление = _________ kg/l

0.0981 x глубина

23. Удельный вес бурового раствора для глушения скважины, W_k:

W_k = W₂ + W_ob = ________ kg/l

24. Объем бурильной колонны = ________ м³

25. Объем кольцевого пространства = ________ м³

26. Объем от устья до долота = ________ м³

27. Общий объем бурового раствора = ________ м³

28. Необходимое количество ходов = ________ strokes

29. Необходимое количество барита:

92 W_k - W₁ x V_t = ________ sacks (мешки)

4.3 – W_k

30. Увеличение объем бурового раствора:

V = sacks (мешки) = ________ м³

31. Конечное давление циркуляции:

P_fc = P_IC (W_k) = ________ Bars

W₁

ПРИМЕР

ДАННЫЕ:

Глубина скважины = 14,000 ft (4268 м)

Удельный вес бурового раствора = 14.0 lb/gal (1.68 kg/l)

Обсадная колонна = 9 ⁵/₈” – 43.50 lb/ft – 12,000 ft (3659 м)

Увеличение объема раствора в емкости = 25 bbl (3.97 м³)

SIDPP = 250 psi (17.2 Bars)

SICP = 450 psi (31.03 Bars)

Диаметр скважины = 8 ³/₈ “

Градиент разрыва = 16.5 lb/gal (1.68 kg/l)

Бурильная труба = 5”, 19.50 lb/ft

УБТ = 25 – 6¹/₂” (750 ft) (229 м)

Давление насоса = 900 psi (62.1 Bars) при 40 spm

Скорость приготовления барита = 4 sacks/min (мешка/мин)

Объем емкости на поверхности = 1500 bbls (238 м³)

Объем оборудования на поверхности = 6 bbls (0.95 м³)

ОПРЕДЕЛИТЬ:

1. Начальное давление циркуляции.

2. Пластовое давление.

3. Удельный вес бурового раствора для сбалансирования пластового давления.

4. Вес бурового раствора для получения избыточного баланса 200 psi.

5. Максимально допустимое давление на устье при наличии бурового раствора начального удельного веса в кольцевом пространстве.

6. Объем бурильной колонны.

7. Объем кольцевого пространства.

8. Общий объем бурового раствора в системе.

9. Необходимое количество барита для глушения скважины с избыточным балансом 200 psi.

10. Увеличение объема бурового раствора.

РЕШЕНИЕ. СИСТЕМА СИ.

1. P_IC = P_c + P_dp = 62.1 + 17.2 = 79.3 Bars

2. P_F = D x MW x 0.0981 + P_dp = 4268 x 1.68 x 0.0981 + 17.2 = 730.4 + 17.2

P_F = 720.6 Bars

3. W₂ = P_F = 720.6 = 1.72 kg/l

0.0981 x D 0.0981 x 4268

4. W_k = P_F = P_ob = 720.6 + 13.8 = 1.75 kg/l

0.0981 x D 0.0981 x 4268

5. 1.68 RD (получаемое по тесту на приемистость)

6. Глубина скважины = 4268 м

УБТ = 229 м

Бурильная труба = 4040 м

Объем бурильной трубы = 0.0093 м³/м х 4040 м = 37.6 м³

Объем УБТ = 0.0040 м³/м х 229 м = 0.9 м³

Общий объем: V_t = 37.6 + 0.9 = 38.5 м³

7. Объем пространства между УБТ и открытым стволом скважины

= 0.0142 м³/м х 229 м = 3.3 м³

Объем пространства между бурильной трубой и открытым стволом скважины

= 0.0229 м³/м х 381 м = 8.7 м³

Объем пространства между бурильной трубой и обсадной трубой 9 ⁵/₈”

Пропускная способность 3658 м 0.0388 м³/м, обсадная труба 9 ⁵/₈”:

=0.0388 м³/м х 3658 м = 141.9 м³

Вытеснение 3658 м бурильной трубы 5”

= 0.0129 м³/м х 3658 м = 47.2 м³

Объем кольцевого пространства в интервале обсаженного ствола скважины

= 141.9 – 47.2 = 94.7 м³

Объем кольцевого пространства

= 3.3 + 8.7 + 94.7 = 106.7 м³

8. 238 + 0.95 + 106.7 = 345.7 м³

9. Количество барита

= 92 x W_k - W₁ x 345.7 = 92 x 17.5 - 1.68 x 345.7 = 973 sacks (мешка)

4.3 - W_k 4.3 - 1.75

10. V = SK (мешок) + 973 = 10.5 м³

С 92

РЕЗЮМЕ.

1. Закрыть скважину скважина, используя данную процедуру.

2. Записать параметры: статического давления в кольцевом пространстве, статического давления в бурильной колонне и увеличения объема бурового раствора в емкостях.

3. В режиме постоянной производительности насоса начать закачивать буровой раствор и при помощи штуцера поддерживать постоянное давление в бурильной колонне.

4. Поскольку утяжеленный буровой раствор закачивается в бурильную колонну, откорректировать давление в бурильной колонне.

5. Продолжать закачивать утяжеленный буровой раствор в режиме постоянной производительности насоса, до тех пор, пока раствор полностью не заполнит ствол скважины.

6. Остановить насосы и проверить скважину на перелив.

ОБЪЕМНЫЙ МЕТОД

Объемный метод применяется, когда бурильной колонны нет в скважине или она приподнята над забоем и не может быть спущена обратно на забой скважины.

Объемный метод может использоваться в следующих случаях:

A. Когда бурильная колонна поднята из скважины

Б. Когда бурильная колонна негерметична

В. Когда бурильная колонна закупорена

Г. Когда СПО бурильной колонны под давлением не возможен

Принцип объемного метода управления скважиной заключается в том, что в процессе подъема газовой пачки к устью, она выдавливает буровой раствор, который выходит через штуцер.

Вышеупомянутый принцип может быть выражен математически следующим образом:

P_F = P_a + P_ab + P_bb

Где:

P_F = пластовое давление

P_a = давление в кольцевом пространстве

P_ab = гидростатическое давление бурового раствора над газовой пачкой

P_bb = гидростатическое давление бурового раствора ниже газовой пачки

При применении объемного метода глушения скважины, газовая пачка должна расширяться, вместе с тем, необходимо поддерживать постоянное забойное давление. Постоянное забойное давление поддерживается путем стравливания бурового раствора, находящегося над газовой пачкой. Величина стравленного раствора представляет гидростатический напор, который равен увеличению давления в кольцевом пространстве вследствие расширения газа.

Последовательность операций при применении объемного метода:

1. Увеличить давление в кольцевом пространстве на 50 – 100 psi (от 3.5 до 7 Bars). Эта величина зависит от удельного веса бурового раствора, глубины скважины и градиента давления гидроразрыва пласта.

2. Рассчитать какой объем расширения газа (V) даст сокращение гидростатического давления от 25 до 75 psi (от 1.8 до 5 Bars).

3. Увеличить давление в кольцевом пространстве до величины, определенной в пункте два (2).

4. Стравить объем бурового раствора, рассчитанный в пункте два (2), через штуцер.

5. Повторить последовательность операций (3) и (4), пока газовая пачка не выйдет на поверхность.

Стравливание газовой пачки производится следующим образом:

1. Закачайте от 5 до 10 bbls (от 1 до 2 м³) бурового раствора в кольцевое пространство.

2. Подождите, пока газ отделится от раствора.

3. Стравливайте газ, пока давление не понизится до величины, эквивалентной величине бурового раствора, закачиваемого в кольцевое пространство.

4. Повторите операции пунктов (2) и (3), пока газ не выйдет из кольцевого пространства.

ПРИМЕЧАНИЕ: В процессе стравливания газовой пачки, обычно необходимо уменьшить объем закачиваемого в ствол скважины бурового раствора до того, как газовая пачка будет полностью выдавлена из скважины. Это особенно важно на заключительной стадии стравливания газовой пачки, поскольку объем газовой пачки в кольцевом пространстве постепенно, с каждым этапом закачивания бурового раствора и стравливания газа, уменьшается.

5. После того, как газовая пачка полностью стравлена, не снижайте давление в кольцевом пространстве, поскольку это может вызвать повторное проявление.

БАРИТОВЫЕ ПРОБКИ.

Одна из наиболее опасных ситуаций может возникнуть в том случае, когда проявляющий пласт вызывает гидроразрыв другого продуктивного пласта. В этом случае, флюиды проявляющего пласта в неконтролируемых объемах могут проникать в зону поглощения. Иными словами происходит переток флюидов из пласта повышенного давления в пласт пониженного давления. В этом случае использовать обычные методы управления скважиной невозможно. Поэтому первостепенная задача заключается в том, чтобы остановить переток флюида из пласта повышенного давления в пласт пониженного давления. Для этого в зоне между пластом повышенного давления и пластом пониженного давления устанавливается баритовая пробка высокой плотности. Баритовые пробки могут загерметизировать кольцевое пространство одним из приведенных ниже способом или несколькими сразу.

1. Баритовая пробка высокой плотности увеличивает гидростатическое давление проявляющего пласта и может уменьшить или полностью остановить приток флюидов.

2. Из-за высокой водоотдачи возможен процесс обезвоживания, вследствие чего образуется твердая баритовая пробка.

3. Поскольку предел текучести низкий и вязкость невысокая, барит может оседать, образуя, таким образом, твердую баритовую пробку.

Баритовая пробка – это пульпа, состоящая из барита, воды и растворителя, понижающего вязкость.

Для приготовления одного барреля 22 lb/gal (2.64 RD) баритовой пробки используется следующая рецептура:

750 Ibs барита

21gal промывочной воды

1/2 фунта растворителя (пирофосфат натриевой кислоты)

1/4 фунта каустической соды

В идеале баритовая пробка должна иметь следующие свойства:

1. Высокую плотность

2. Высокую водоотдачу

3. Высокую скорость осаждения

Если скорость осаждения барита высокая, то вязкость и предел текучести должны быть низкими.

Приготовление и установка баритовой пробки:

1. Рассчитайте необходимый объем пульпы, который необходимо закачать, чтобы достичь необходимой высоты столба баритовой пробки. К расчетному объему добавьте 25 % - 50 % теоретического объема кольцевого пространства.

2. Приготовьте утяжеленную пульпу 18 – 24 lb/gal (2.64 RD). Рекоменд