Файл: Руководство по глушению скважины порядок заполнения листа глушения.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 1373
Скачиваний: 45
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
снижает гидростатическое давление, и как следствие - забойное давление.
Поэтому, применяя для глушения скважины «Непрерывный» способ и способ “Ожидания и утяжеления”, необходимо поддерживать постоянное забойное давление какими-то иными способами.
2.2 Для поддержания постоянного забойного давления, необходимо произвести предварительный расчет интенсивности снижения давления в бурильном инструменте по мере закачивания утяжелённого раствора и построить график.
2.3 Для строительства графика изначально необходимо подготовить палетку.
2.3.1. Условно разбиваем длину бурильного инструмента на 10 секторов, (рис.1) и на листе бумаги проводим одиннадцать вертикальных линий, принимая их за величину изменения давления.
2.3.2. По оси Х откладываем удобные для применения значения, а именно: давление, объем, время, количество ходов насоса и т.д. В данном случае возьмем три величины: давление, объем и время. (рис.2). Палетка готова.
Рис.1
Рис.2
2.4. Наносим на график значения давлений Рнач. и Рк. Естественно значение Рнач. наносим на первую ось Y (давление в момент начала прокачки), а значение Рк. на последнюю ось Y (давление, когда утяжеленный раствор достигнет долота) и, приложив линейку, проводим линию соединяющую эти точки. На оси Х в графу «давление» заносим значения Рнач. и Рк. (рис.3).
Из графика мы видим, что с каждым условным сектором, по мере прокачки утяжеленного раствора, давление снижается на определенную величину.
Определим снижение давления на один сектор по следующей формуле:
,
т.е. с каждым сектором величина давления снижается на ∆Р. Сектор I (точки 1-2):
, Сектор II (точки 2-3): 
, Сектор III (точки 3-4): 
, и т.д.
Рис.3
2.5 Заполняем следующую графу - «объем». В начальном секторе соответствующем Рнач. (точка 1) ставим значение - 0, в конечном секторе соответствующем Рк. (точка 11) ставим значение, равное Vб.и. (рис.4). Производим расчет объема раствора ∆V,
необходимого для заполнения каждого сектора, по формуле: ∆V = Vб.и. : 10. Теперь заполняем соответствующую графу: сектор I (точка 2)- ∆V1= ∆V + 0, сектор II (точка 3)- ∆V2 = ∆V1 + ∆V, сектор III (точка 4) - ∆V3 = ∆V2 + ∆V, и т.д.
Рис.4
2.6. Заполняем следующую графу - «время». В начальном секторе соответствующем Рнач.(точка 1) ставим значение-0, в конечном секторе соответствующем Рк. (точка 11) ставим значение, равное Т V вн.б.и. (рис.5).
Производим расчет времени ∆Т, необходимого для заполнения каждого сектора, по формуле: ∆Т = Т Vвн.б.и : 10. Теперь заполняем соответствующую графу: сектор I (точка 2) - ∆Т1= ∆Т + 0, сектор II (точка 3) - ∆Т2 = ∆Т1 + ∆Т, сектор III (точка 4) - ∆Т3 = ∆Т2 + ∆Т, и т.д. График готов.
Рис.5 График интенсивности снижения давления в бурильном инструменте.
3. Порядок работ при глушении скважины:
После приготовления утяжеленного раствора (или уточнения плотности при наличии тяжелого раствора) начинаем работу по глушению скважины. Запускаем буровой насос (цементировочный агрегат). Штуцер закрыт на 100%. (Если есть возможность плавно изменять режим работы насоса, то желательно изначально запустить насос на минимальную производительность, так как чем меньше литраж, тем ниже интенсивность изменения давления на устье и легче управлять скважиной). Естественно, давление в скважине начнет расти. Позволяем давлению в кольцевом пространстве увеличиться на 5 ÷ 10 кгс/см2. В этот момент забойное давление тоже увеличится на 5 ÷ 10 кгс/см2, т.е. выполняется условие Рзаб. > Рпл. (Рис.6). Приоткрывая штуцер и работая ним, выводим скважину на рассчитанный вами динамический режим, путем поддерживания постоянного давления в кольцевом пространстве равном Ризб.к.п. + 5 ÷ 10 кгс/см2 в течении периода, пока насос не выйдет на режим работы с подачей Q2. В начальный момент циркуляции манометр трубного пространства должен показать рассчитанное вами значение давления Рнач. (На графике точка давления Рнач. будет слегка отклонена от вертикали на величину объема бурового раствора, закачанного в трубное пространство для создания давления 5 ÷ 10 кгс/см
2). По мере заполнения бурильного инструмента утяжеленным раствором, давление в них будет снижаться. Динамику снижения можно отследить по графику (рис.5), а если будут наблюдаться небольшие колебания давления, то их можно откорректировать посредством открытия или закрытия штуцера. В конце прокачки объема бурильного инструмента манометр трубного пространства должен показать рассчитанное вами значение давления Ркон.(рис.6, точка 3).
После того, как прокачали объем бурильного инструмента, поддерживаем постоянное давление в бурильном инструменте равное Ркон , (рис.6, точки 3 - 4) до момента, пока не удалим флюид проявления из скважины и полностью не заполним кольцевое пространство тяжелым раствором
После остановки насоса, при условии, что плотность раствора для глушения выбрана правильно, избыточных давлений в трубном и кольцевом пространствах не будет.
Рис.6 График глушения «Непрерывным» способом.
ВНИМАНИЕ!!! Максимальное давление на устье развивается в момент, когда утяжеленный буровой раствор достигнет долота. (Закон сообщающихся сосудов).
По закону сообщающихся сосудов:
а). Избыточное давление в кольцевом пространстве при загерметизированном устье показывает на какую величину фактическое пластовое давление превышает гидростатическое;
б). При миграции газовой пачки по кольцевому пространству вверх, она увеличиваясь в объеме, снижает гидростатическое давление. (закон Бойля-Мариотта).
Рассмотрим ситуацию в скважине и на забое, когда утяжеленный раствор достиг долота.
Бурильные трубы: в них находится буровой раствор с плотностью ρк. Гидростатическое давление на забой создаваемое данной плотностью компенсирует фактическое пластовое давление и кроме этого, превышает его на величину, определенную правилами «ПБ в НГП». Манометр на стояке показывает давление равное Рк.
Кольцевое пространство: в нем находится буровой раствор с плотностью ρн, а также флюид проявления с плотностью ρфл. и в объеме V0 + ΔVпр (ΔVпр - увеличение объема газовой пачки при миграции ее по кольцевому пространству). Для того, чтобы поддерживать постоянное давление на забое, нам необходимо поддерживать постоянным значение Рк на манометре стояка. Данное условие достигается увеличением давления на устье, которое должно компенсировать фактическое пластовое давление и кроме этого разницу в гидростатических давлениях трубного и кольцевого пространств.
(Разницу в гидростатических давлениях можно определить по формуле: (ρк - ρн) × 0,1 × Нскв.
Из данной формулы видно, что чем больше разница в плотностях, тем выше будет значение давления).
А так как у большинства конструкций скважин Vк.п > Vб.и, то газовая пачка находится под башмаком колонны и данное избыточное давление может привести к гидроразрыву пород под башмаком.
При дальнейшей прокачке утяжеленного раствора по кольцевому пространству происходит увеличение гидростатического давления, и как следствие-снижение избыточного давления в кольцевом пространстве. В момент подхода газовой пачки к устью, избыточное давление в кольцевом пространстве будет гораздо ниже, чем в случае, когда утяжеленный раствор достигнет долота.
(Кроме этого, газовая пачка находится выше башмака колонны и если мы поддерживаем постоянное давление на забое, то и на башмаке будет поддерживаться постоянное давление).
Делаем вывод: Самый опасный момент во время глушения скважины «Непрерывным» способом возникает, когда утяжеленный буровой раствор достигнет долота.
Для определения Рmax1 можно применить следующую формулу: (данная формула не учитывает расширение газовой пачки ΔVпр).
4. Максимальный объем газовой пачки в кольцевом пространстве при подходе к устью определяется по следующей формуле:
5. Максимальное давление на устье Pmax при Vmax :
ПРИМЕР РАСЧЕТА ГЛУШЕНИЯ
В качестве примера используем условие и предварительный расчет из способа «Бурильщика».
1. Определим снижение давления на один сектор:
=
Произведем расчет интенсивности снижения давления при прокачке объема бурильного инструмента и заполним графу «Давление» графика: рис.7
2. Производим расчет объема раствора ∆V, необходимого для заполнения каждого сектора:
Составляем таблицу, заносим данные в графу «Объем» графика: рис.7
Поэтому, применяя для глушения скважины «Непрерывный» способ и способ “Ожидания и утяжеления”, необходимо поддерживать постоянное забойное давление какими-то иными способами.
2.2 Для поддержания постоянного забойного давления, необходимо произвести предварительный расчет интенсивности снижения давления в бурильном инструменте по мере закачивания утяжелённого раствора и построить график.
2.3 Для строительства графика изначально необходимо подготовить палетку.
2.3.1. Условно разбиваем длину бурильного инструмента на 10 секторов, (рис.1) и на листе бумаги проводим одиннадцать вертикальных линий, принимая их за величину изменения давления.
2.3.2. По оси Х откладываем удобные для применения значения, а именно: давление, объем, время, количество ходов насоса и т.д. В данном случае возьмем три величины: давление, объем и время. (рис.2). Палетка готова.
Рис.1
Рис.2
2.4. Наносим на график значения давлений Рнач. и Рк. Естественно значение Рнач. наносим на первую ось Y (давление в момент начала прокачки), а значение Рк. на последнюю ось Y (давление, когда утяжеленный раствор достигнет долота) и, приложив линейку, проводим линию соединяющую эти точки. На оси Х в графу «давление» заносим значения Рнач. и Рк. (рис.3).
Из графика мы видим, что с каждым условным сектором, по мере прокачки утяжеленного раствора, давление снижается на определенную величину.
Определим снижение давления на один сектор по следующей формуле:
,т.е. с каждым сектором величина давления снижается на ∆Р. Сектор I (точки 1-2):
, Сектор II (точки 2-3): , Сектор III (точки 3-4): , и т.д. Рис.3
2.5 Заполняем следующую графу - «объем». В начальном секторе соответствующем Рнач. (точка 1) ставим значение - 0, в конечном секторе соответствующем Рк. (точка 11) ставим значение, равное Vб.и. (рис.4). Производим расчет объема раствора ∆V,
необходимого для заполнения каждого сектора, по формуле: ∆V = Vб.и. : 10. Теперь заполняем соответствующую графу: сектор I (точка 2)- ∆V1= ∆V + 0, сектор II (точка 3)- ∆V2 = ∆V1 + ∆V, сектор III (точка 4) - ∆V3 = ∆V2 + ∆V, и т.д.
Рис.4
2.6. Заполняем следующую графу - «время». В начальном секторе соответствующем Рнач.(точка 1) ставим значение-0, в конечном секторе соответствующем Рк. (точка 11) ставим значение, равное Т V вн.б.и. (рис.5).
Производим расчет времени ∆Т, необходимого для заполнения каждого сектора, по формуле: ∆Т = Т Vвн.б.и : 10. Теперь заполняем соответствующую графу: сектор I (точка 2) - ∆Т1= ∆Т + 0, сектор II (точка 3) - ∆Т2 = ∆Т1 + ∆Т, сектор III (точка 4) - ∆Т3 = ∆Т2 + ∆Т, и т.д. График готов.
Рис.5 График интенсивности снижения давления в бурильном инструменте.
3. Порядок работ при глушении скважины:
После приготовления утяжеленного раствора (или уточнения плотности при наличии тяжелого раствора) начинаем работу по глушению скважины. Запускаем буровой насос (цементировочный агрегат). Штуцер закрыт на 100%. (Если есть возможность плавно изменять режим работы насоса, то желательно изначально запустить насос на минимальную производительность, так как чем меньше литраж, тем ниже интенсивность изменения давления на устье и легче управлять скважиной). Естественно, давление в скважине начнет расти. Позволяем давлению в кольцевом пространстве увеличиться на 5 ÷ 10 кгс/см2. В этот момент забойное давление тоже увеличится на 5 ÷ 10 кгс/см2, т.е. выполняется условие Рзаб. > Рпл. (Рис.6). Приоткрывая штуцер и работая ним, выводим скважину на рассчитанный вами динамический режим, путем поддерживания постоянного давления в кольцевом пространстве равном Ризб.к.п. + 5 ÷ 10 кгс/см2 в течении периода, пока насос не выйдет на режим работы с подачей Q2. В начальный момент циркуляции манометр трубного пространства должен показать рассчитанное вами значение давления Рнач. (На графике точка давления Рнач. будет слегка отклонена от вертикали на величину объема бурового раствора, закачанного в трубное пространство для создания давления 5 ÷ 10 кгс/см
2). По мере заполнения бурильного инструмента утяжеленным раствором, давление в них будет снижаться. Динамику снижения можно отследить по графику (рис.5), а если будут наблюдаться небольшие колебания давления, то их можно откорректировать посредством открытия или закрытия штуцера. В конце прокачки объема бурильного инструмента манометр трубного пространства должен показать рассчитанное вами значение давления Ркон.(рис.6, точка 3).
После того, как прокачали объем бурильного инструмента, поддерживаем постоянное давление в бурильном инструменте равное Ркон , (рис.6, точки 3 - 4) до момента, пока не удалим флюид проявления из скважины и полностью не заполним кольцевое пространство тяжелым раствором
После остановки насоса, при условии, что плотность раствора для глушения выбрана правильно, избыточных давлений в трубном и кольцевом пространствах не будет.
Рис.6 График глушения «Непрерывным» способом.
ВНИМАНИЕ!!! Максимальное давление на устье развивается в момент, когда утяжеленный буровой раствор достигнет долота. (Закон сообщающихся сосудов).
По закону сообщающихся сосудов:
а). Избыточное давление в кольцевом пространстве при загерметизированном устье показывает на какую величину фактическое пластовое давление превышает гидростатическое;
б). При миграции газовой пачки по кольцевому пространству вверх, она увеличиваясь в объеме, снижает гидростатическое давление. (закон Бойля-Мариотта).
Рассмотрим ситуацию в скважине и на забое, когда утяжеленный раствор достиг долота.
Бурильные трубы: в них находится буровой раствор с плотностью ρк. Гидростатическое давление на забой создаваемое данной плотностью компенсирует фактическое пластовое давление и кроме этого, превышает его на величину, определенную правилами «ПБ в НГП». Манометр на стояке показывает давление равное Рк.
Кольцевое пространство: в нем находится буровой раствор с плотностью ρн, а также флюид проявления с плотностью ρфл. и в объеме V0 + ΔVпр (ΔVпр - увеличение объема газовой пачки при миграции ее по кольцевому пространству). Для того, чтобы поддерживать постоянное давление на забое, нам необходимо поддерживать постоянным значение Рк на манометре стояка. Данное условие достигается увеличением давления на устье, которое должно компенсировать фактическое пластовое давление и кроме этого разницу в гидростатических давлениях трубного и кольцевого пространств.
(Разницу в гидростатических давлениях можно определить по формуле: (ρк - ρн) × 0,1 × Нскв.
Из данной формулы видно, что чем больше разница в плотностях, тем выше будет значение давления).
А так как у большинства конструкций скважин Vк.п > Vб.и, то газовая пачка находится под башмаком колонны и данное избыточное давление может привести к гидроразрыву пород под башмаком.
При дальнейшей прокачке утяжеленного раствора по кольцевому пространству происходит увеличение гидростатического давления, и как следствие-снижение избыточного давления в кольцевом пространстве. В момент подхода газовой пачки к устью, избыточное давление в кольцевом пространстве будет гораздо ниже, чем в случае, когда утяжеленный раствор достигнет долота.
(Кроме этого, газовая пачка находится выше башмака колонны и если мы поддерживаем постоянное давление на забое, то и на башмаке будет поддерживаться постоянное давление).
Делаем вывод: Самый опасный момент во время глушения скважины «Непрерывным» способом возникает, когда утяжеленный буровой раствор достигнет долота.
Для определения Рmax1 можно применить следующую формулу: (данная формула не учитывает расширение газовой пачки ΔVпр).
4. Максимальный объем газовой пачки в кольцевом пространстве при подходе к устью определяется по следующей формуле:
5. Максимальное давление на устье Pmax при Vmax :
ПРИМЕР РАСЧЕТА ГЛУШЕНИЯ
В качестве примера используем условие и предварительный расчет из способа «Бурильщика».
1. Определим снижение давления на один сектор:
= Произведем расчет интенсивности снижения давления при прокачке объема бурильного инструмента и заполним графу «Давление» графика: рис.7
| Сектор | I | точка | 1 | Р нач. | | | = | 34 |
| Сектор | II | точка | 2 | Рсниж.1 | = | 34 – 2,56 | = | 31,44 |
| Сектор | III | точка | 3 | Рсниж.2 | = | 31,44 – 2,56 | = | 28,88 |
| Сектор | IV | точка | 4 | Рсниж.3 | = | 28,88 – 2,56 | = | 26,32 |
| Сектор | V | точка | 5 | Рсниж.4 | = | 26,32 – 2,56 | = | 23,76 |
| Сектор | VI | точка | 6 | Рсниж.5 | = | 23,76 – 2,56 | = | 21,20 |
| Сектор | VII | точка | 7 | Рсниж.6 | = | 21,20 – 2,56 | = | 18,64 |
| Сектор | VIII | точка | 8 | Рсниж.7 | = | 18,64 – 2,56 | = | 16,08 |
| Сектор | IX | точка | 9 | Рсниж.8 | = | 16,08 – 2,56 | = | 13,52 |
| Сектор | X | точка | 10 | Рсниж.9 | = | 13,52 – 2,56 | = | 10,96 |
| Сектор | X | точка | 11 | Р к. | = | 10,96 – 2,56 | = | 8,4 |
2. Производим расчет объема раствора ∆V, необходимого для заполнения каждого сектора:
Составляем таблицу, заносим данные в графу «Объем» графика: рис.7
| Сектор | I | точка | 1 | | = | | | 0 |
| Сектор | II | точка | 2 | Δ V1 | = | 2,783 | = | 2,783 |
| Сектор | III | точка | 3 | Δ V2 | = | 2,783 + 2,783 | = | 5,566 |
| Сектор | IV | точка | 4 | Δ V3 | = | 5,566 + 2,783 | = | 8,349 |
| Сектор | V | точка | 5 | Δ V4 | = | 8,349 + 2,783 | = | 11,132 |
| Сектор | VI | точка | 6 | Δ V5 | = | 11,132 + 2,783 | = | 13,915 |
| Сектор | VII | точка | 7 | Δ V6 | = | 13,915 + 2,783 | = | 16,698 |
| Сектор | VIII | точка | 8 | Δ V7 | = | 16,698 + 2,783 | = | 19,481 |
| Сектор | IX | точка | 9 | Δ V8 | = | 19,481 + 2,783 | = | 22,264 |
| Сектор | X | точка | 10 | Δ V9 | = | 22,264 + 2,783 | = | 25,047 |
| Сектор | X | точка | 11 | Vб.и. | = | 25,047 + 2,783 | = | 27,83 |