Меню

Гидродинамическое давление в бурении

Гидростатическое давление, давление гидроразрыва горной породы

Гидростатическое давление бурового раствора на забой p б.р (МПа) — давление столба бурового раствора на забой на глубине H

p б.р = p б.р gH (1.29)

Дифференциальное давление ∆ p — разность давления бурового раствора на забой скважины и пластового

∆ p = p б.р + р г.д — р пл (1.30)

где р г.д — гидродинамическое давление, рассматриваемое в зависимости от выполняемой технологической операции: при циркуляции раствора в затрубном пространстве или при пуске насоса.

Величина ∆ p оказывает существенное влияние на увеличение сопротивления разрушению пород. С увеличением Н влияние ∆ p на показатели работы долот возрастает. В случае если p б.р ≈ p пл , то рост р г.д (репрессия на пласт) может стать причиной поглощения бурового раствора.

Давление гидроразрыва горной породы р г.д (МПа) — давление столба жидкости в скважине на глубине H, при котором происходит разрыв связной породы и образование в ней трещин. Определяется опытным путем.

При полном отсутствии данных

р гр = 0,87 р г ;
р гр =0,83Н + 6,6 р пл (1.31)

Давление поглощения p погл — давление в скважине, при котором начинается утечка бурового раствора по искусственным трещинам, образующимся в результате гидроразрыва связной породы, либо по естественным каналам в трещиноватых и закарстованных породах. Принимается по фактическим данным или по опытным нагнетаниям (подача 1-2 л/с).

При отсутствии данных

p погл = (0.75÷0,95) р гр (1.32)

Относительное давление по воде в закрытой скважине k отн — отношение давления р H на глубине Н в скважине с закрытым устьем, частично или полностью заполненной пластовой жидкостью, к давлению пресной воды

p отн = p н /ρ в gH. (1.33)

Индекс давления поглощения ρ’ погл представляет собой отношение ρ’погл, к давлению столба пресной воды:

p’ погл =p погл /p (1/34)

k погл =p р.т /ρ в (1.35)

где p р.т — давление раскрытия микротрещин или давление гидроразрыва монолитных пород.

Для прогнозирования ориентировочных значений k погл можно воспользоваться формулой

k погл ≈(1-ζ)k a +ζ(1,8÷2,5) (1.36)

Величину 1,8 принимают близ дневной поверхности; 2.3-2.5 — на большой глубине. Значения ζ желательно определять по данным о давлениях разрыва горной породы (раскрытия микротрещин), полученных в ранее пробуренных скважинах на данной или других площадях со сходными горно-геологическими условиями.

Пример 1.9 Определить давление, оказываемое буровым раствором плотностью р бр =1260 кг/м3 на стенки скважины на глубине 2000 м.

Решение. По уравнению (1.29) на глубине 2000 м.

Читайте также:  Датчик давления dmp 333 чей

Источник

Тема 1.1. Основные понятия о давлениях в скважине

Тема 1. Основные понятия о ГНВП и фонтанах.

Лекций по программе

Курс

«Контроль скважины. Управление скважиной при газонефтеводопроявлениях».

Открытые фонтаны всегда были и остаются в настоящее время самыми тяжелыми авариями при бурении и ремонте скважин. Как правило, открытые фонтаны сопровождаются многими последствиями. Такими как:

n потеря бурового и другого оборудования

n непроизводственные материалы и трудовые затраты;

n загрязнение окружающей среды (разливы нефти или минерализованной воды, загазованность и др. ) ;

n перетоки внутри скважины, вызывающие истощение месторождения и загрязнение вышележащих горизонтов;

n случаи человеческих жертв.

Несмотря на совершенствование противовыбросового оборудования и технологию проводки, освоения и ремонта скважин количество открытых фонтанов и убытки от них сокращаются медленно. Чаще всего причиной этого является отсутствие должного контроля за поведением скважины, при которой невозможно определить начало ГНБП и своевременно принять меры по его ликвидации, а так же неграмотные работы по глушению проявления. Каждый открытый фонтан проходит стадии:

· Начала ГНВП, когда в ствол скважины только начинает поступать флюид из пласта.

· Подъем флюида по стволу скважины и выброс, если устье оказалось незагерметизированным.

Нормальная ликвидация проявления может быть только в том случае, если его обнаружение и герметизация произошли на первом этапе — начале поступления флюида из пласта т.е. произвести раннее обнаружение начала ГНВП.

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

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

Открытый фонтаннеуправляемое 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/см 3 ;

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.

Читайте также:  Давление на копчик ягодицу

Значение гидравлических потерь определяется по существующим методикам.

Избыточное давление, Pизкгс/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;

— при ГНВП , когда скважина закрыта , Рзаб=Рпл.

Основным условием начала ГНВП является превышение пластового давления вскрытого горизонта над забойным давлением.

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% Р пл, но не более 1,5 МПа

для скважин с глубиной более 1200м Р=5% Р пл, но не более 3,0 Мпа

Читайте также:  Таблетки слегка понижающие давление

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

Дата добавления: 2014-11-06 ; Просмотров: 4440 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ДАВЛЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ДВИЖЕНИИ КОЛОННЫ ТРУБ

В главе «Инженерные расчеты» представлен один из вариантов определения гидродинамических давлений, возникающих при спускоподъемных операциях, но поскольку физическая природа сложна и многофакторна предлагаются другие проверенные многочисленными экспериментами и практикой методы расчета.

7.6.1. Предлагаемая расчетная зависимость учитывает важнейшие физические факторы, влияющие на величину гидродинамического давления, а именно скорость движения труб, его волновой характер, а также структу рно-механические свойства бурового раствора:

где Рд гидродинамическое давление, Па;

в— статическое напряжение сдвига, Па;

DCKe — диаметр скважины, м;

Dmp — наружный диаметр труб, м;

р— плотность бурового раствора, кг/м 3 ;

L — длина колонны труб, м ;

Smp и SK соответственно площади поперечного сечения труб и кольцевого пространства скважины, м 2 ;

а — ускорение, м/с 2 , в расчетах используют а = 0,32 Vcp;

Vcp средняя скорость движения колонны, м/с.

Пример: Определите величину гидродинамического давления при спуске труб на глубине 3500 м, диаметр скважины 0,216 м, диаметр бурильной колонны 0,127 м, плотность бурового раствора 1620 кг/м 3 , статическое напряжение сдвига — 8,0 Па скорость спуска — 0,8 м/с.

7.6.2. При спуске труб на больших глубинах наблюдается эффект запаздывания вытеснения бурового раствора что обусловлено сжатием всего объема в затрубном пространстве, инициируя давление под долотом . Когда это давление достигнет значение, которое способно сдвинуть раствор, начинается его движение. Только после подъема из скважины нескольких метров труб (некоторого объема металла труб) начинается движение жидкости, сопровождаемое резким падением уровня на устье.

Давление, возникающее под долотом в результате деформаций в теле жидкости при спускоподъемных операциях, можно оценить по формуле:

Vo — объем бурового раствора в затрубном пространстве, подверженный деформациям (сжатие-спуск, растяжение-подъем), м 3 ;

к — модуль объемного сжатия бурового раствора, МПа

к =2370-3400 МПа (соответственно, для растворов плотностью от 1150 до 1950кг/м 3 ).

Пример: Определите давление, инициируемое под долотом при спуске колонны труб. Объем затрубного пространства Vo — 75 м 3 .Объем, ушедший на сжатие до начала вытеснения бурового раствора из скважины Vn 0,1 м 3 плотность бурового раствора =1620 кг/м 3 (принимаем к = 2950 МПа).

Источник

Adblock
detector