Глушение скважины

Определение поступившего в скважину флюида основывается на принципе сообщающихся сосудов. При обнаружении проявления выключается буровой насос и закрывается превентор. По истечении 10 мин произойдет стабилизация давлений в трубах и затрубье. При этом давление на забой со стороны кольцевого пространства будет равно:

Р_заб = Р_к + r_р * g * (H – L) + L * g * r_фл (2.1)

Давление на забой со стороны внутреннего пространства бурильных труб будет равно:

Р_заб = Р_тр + r_р * g * H (2.2)

где Р_к – давление в затрубном пространстве (манометр на дросселе), Па; Р_тр – давление в трубах (манометр на стояке), Па; r_р – плотность бурового раствора, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с²; H – глубина скважины, м; L – высота столба поступившего флюида, м.

Приравниваем правые части уравнений (2.1) и (2.2) и получаем:

Р_к + r_р * g * (H – L) + L * g * r_фл = Р_тр + r_р * g * H (2.3)

Выражаем отсюда r_фл и получаем:

r_фл = (Р_тр+r_р*g*H–Р_к–r_р*g*(H–L)) / (L*g) = r_р–((Р_к–P_тр)/(L*g)) (2.4)

Высота столба поступившего флюида определяется по формуле:

L = V_фл / q = (V_емк.к – V_емк.н) / q (2.5)

где V_емк.к – объем бурового раствора в приемной емкости после проявления, м³; V_емк.н – объем бурового раствора в приемной емкости до проявления, м³; q – объем 1 погонного метра в затрубном пространстве, м³.

Если r_фл < 360 кг/м³, то поступивший флюид газ.

Если r_фл = 360-1080 кг/м³, то поступивший флюид нефть.

Если r_фл > 1080 кг/м³, то поступивший флюид вода.

Затем определяется пластовое давление Р_пл, которое приблизительно равно Р_заб и можно определить по формуле (2.1) или(2.2).

В случае замещения утяжеленным раствором в затрубье исходного раствора и флюида Р_заб будет равно:

Р_заб = r_у * g * H (2.6)

где r_у – плотность утяжеленного раствора, кг/м³.

Отсюда находим плотность требуемого утяжеленного раствора:

r_у = к_б * Р_пл / g * H или r_у = r_р + (Р_тр / g * H) (2.7)

2.1. Метод двухстадийного глушения скважин (метод бурильщика)

Различают две стадии:

1) вымыв флюида;

2) глушение.

Порядок выполнения операций и расчетов:

1) После закрытия превентора по истечении 10-15 мин определяют давление в

трубах (Р_т), давление в затрубном пространстве (Р_к), объем поступившего флюида (V_фл), необходимую плотность утяжеляемого бурового раствора для глушения (r_у) по формулам (2.1)-(2.7), после чего приступают к утяжелению буровой промывочной жидкости в запасных емкостях.

2) Включается буровой насос с производительностью Q_вф. При этом:

если Q > 30 л/с, то Q_вф = 0,5 * Q

если Q £ 30 л/с, то Q_вф = Q / 1,5

если Q £ 20 л/с, то Q_вф = Q

Дроссель открывается таким образом, чтобы давление нагнетания было равно:

Р_н = Р_тр + Р_вф + DР (2.8)

где Р_вф – гидравлические потери при вымыве флюида, Па; DР – перепад давления (0,5-1,0 МПа), Па.

Р_вф = Р_б + (Q_вф / Q_б,) (2.9)

где Р_б – гидравлические потери при бурении, Па; Q_вф – подача насоса при вымыве флюида, м³/сек; Q_б – подача насоса при бурении, м³/сек.

В случае если потери давления неизвестны, то при пуске давления дроссель открывают таким образом, чтобы в затрубном пространстве давление было Р_к + (0,5 – 1,0 МПа) до стабилизации давления нагнетания (около 5 мин) - это и будет давление нагнетания.

3) Раствор закачивается с Р_н и Q_вф = соnst до вымыва флюида из кольцевого пространства. Постоянство этих параметров обеспечивается с помощью дросселя. При этом максимальное давление в затрубье не должно превышать допустимое (Р_max):

Р_max = P_тр + ((Р_пл – Р_тр) * V_у / V_кп) (2.10)

где V_кп – объем кольцевого пространства, м³; V_у – уточненный объем бурового раствора за счет поступления флюида, м³.

V_у = V_фл + DV (2.11)

DV = 0,5*V_кп*(((а²+4*(1+а)*V_фл)/V_кп)^1/2-а)-V_фл (2.12)

а = Р_тр / r_р * g * H (2.13)

3) После прокачки объема раствора V_бк+V_кп останавливают насосы. Если флюид вымыт, то должно установиться равновесие Р_т^/ = Р_к^/. Уточняется Р_пл и r_у по формуле (2.7). Заканчивается приготовление бурового раствора.

4) В скважину в бурильные трубы закачивается приготовленный утяжеленный буровой раствор с производительностью Q_вф=const. При этом в начальный момент времени поддерживается давление закачки Р_н.

По мере подхода утяжеленного раствора по бурильным трубам к долоту избыточное давление в трубах (Р_т) будет полностью компенсировано. Поэтому отпадает необходимость поддерживать постоянным Р_н, которое согласно формуле (2.8) складывалось из Р_т, Р_вф и DР. необходимое теперь давление Р_нн будет определяться только величиной гидравлических сопротивлений, так как DР принимается равным 0. Так как гидравлические потери пропорциональны плотности раствора, то:

Р_нн = Р_вф * r_р / r_у (2.14)

Если колонна одноразмерная, то снижение Р_т от Р_н до Р_нн осуществляется пропорционально закачанному объему раствора. Если не одноразмерная, то пропорционально длине заполнения бурильных труб утяжеленным раствором (рисунок 2.1).

Р_т

Р_н

Р_нн

V

0 V_бк H

H_бк

Рисунок 2.1 – Снижение давления от Р_н до Р_нн.

4) После выхода утяжеленного раствора в затрубье при Р_нн=const производит-

ся прокачка раствора вверх с постепенным открытием дросселя со снижением противодавления до нуля в конце глушения скважины.

5) После выхода на устье раствора плотностью r_у циркуляцию останавливают. Избыточного давления на устье быть не должно.

По окончании всех расчетов для удобства регулирования давления с помощью дросселя в период глушения рекомендуется построить график изменения давления от времени (рисунок 2.2).

Время движения раствора в бурильных трубах и кольцевом пространстве можно определить из соотношений: t_бк = V_бк / Q_вф и t_кп = V_кп / Q_вф, где V_бк и V_кп соответственно внутренний объем бурильной колонны и объем кольцевого пространства.

Р

Р_н

Р_нн

0 t_бк t_кп t_бк t_кп t

Рисунок 2.2. – График изменения давления во времени при двухстадийном глушении (t_бк – время движения раствора в бурильных трубах,

t_кп – время движения раствора в кольцевом пространстве).

2.2. Метод непрерывного глушения

Скважина глушится за один цикл, если имеется готовый раствор плотностью r_у или за несколько циклов, если плотность раствора окажется недостаточной.

1) После закрытия превентора определяют Р_т, Р_к, V_фл, r_у, Q_вф, Р_н как в способе бурильщика.

Разница состоит в процедуре выхода на постоянное давление в бурильных трубах при котором ликвидируется проявление. Давление нагнетания должно меняться так, чтобы в любой момент времени его величина отражала условие:

Р_{н i} = Р_н - DР₁ + DР₂ (2.15)

где DР₁ – прирост давления в бурильных трубах за счет увеличения плотности от r_р до r_у и длины столба раствора от 0 до Н, Па; DР₂ – то же в кольцевом пространстве, Па.

2) В скважину закачивается утяжеленный раствор. Дальше действия аналогичны п.п. 5-7 способа бурильщика при поддержании давления нагнетания от Р_н до Р_нн.

Максимальное давление на устье определяется по формуле:

Р_max = Р_пл * (V_у / V_кп)^1/2 (2.16)

Общее увеличение объема раствора:

V_у = (V_фл * V_кп)^1/2 (2.17)

2.3. Метод низкого давления перед дросселем

Главная цель применения метода – сброс пиковых давлений в кольцевом пространстве.

1) В случае быстрого роста давления после остановки насосов и герметизации устья пускают насосы и с помощью дросселя устанавливают максимально возможное давление в кольцевом пространстве на устье скважины.

2) Фиксируется установившееся давление на входе в бурильную колонну Р_н и оценивается в первом приближении требуемая плотность бурового раствора:

r_у = r_р + ((Р_н – Р_б + DР) / (g * Н)), (2.18)

где Р_б – давление при циркуляции при нормальных условиях промывки, Па.

3) Утяжеляют и одновременно закачивают раствор в колонну, плавно изменяя с помощью дросселя давление нагнетания от Р_н до Р_нн.

4) После прохождения утяжеленным раствором части пути по затрубью, останавливают насосы и закрывают скважину для стабилизации давления. В случае если не наблюдается резкого повышения давления, то переходят к другим методам.

Задача

Заглушить скважину способом бурильщика. Исходные данные представлены в таблице 2.1. Толщину стенок бурильных труб принять равной 9 мм. Необходимо определить:

1) пластовое давление в напорном пласте;

2) плотность поступившего в скважину флюида;

3) плотность бурового раствора, необходимую для глушения скважины;

4) подачу насоса и потери давления при вымыве флюида;

5) давления на устье при глушении скважины;

6) время глушения и эпюру изменения давления нагнетания.

7) построить эпюру изменения давления на устье при глушении в координатах время (объем заполненной колонны, длина колонны) – давление.

Таблица 2.1 – Исходные данные для решения задачи

Дата добавления: 2014-05-28; просмотров: 2374; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!