Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 93

 

529 

1029

6

5

,

8

2

2



= 0,035 бар/фут. 

Расчёт объёма вытеснения. 
Кол-во ходов для вытеснения 

РО

ход

бар

насоса

ельность

производит

бар

вытеснения

Объем

)

/

(

)

(

 

Пример 1.9. 

Данные: пропускная способность 4,5" бурильной трубы – 0,142 бар/фут  

РО - 0,12 бар/ход 
ТД - 8000 футов. 

Сколько требуется ходов поршня для вытеснения раствора в бурильной трубе? 

8000 х 0,0142 = 114 бар. =

12

,

0

114

  = 950 ходов. 

Задача 1.9. 

Дано: размер ствола - 8,5" 
          диаметр трубы- 4,5" 

                   ТД - 13000 футов. 
                   РО - 0,24 бар/ход 

Сколько требуется ходов для вытеснения раствора в кольцевое пространство? 

Формула веса. 

Эта формула показывает количество фунтов, необходимых для взвешивания одного 

барреля раствора 

фунт/бар =

2

1

2

0

.

35

)

(

1471

MW

MW

MW





 

 

где 

MW

2

- нужный вес раствора, фунт/гал, 

   MW

1

- начальный вес раствора, фунт/гал. 

Формула увеличения объёма. 

Формулу  можно  использовать  для  определения  прироста  объема  при    добавлении 

барита: 

71

,

14

барита

мешков

во

кол 

 

Пример 1.10. 

Дано: Сколько потребуется барита для  утяжеления 350 бар раствора 14 фунт/гал до 

15,2 фунт/гал. Каков будет прирост объёма? 

Решение: 

фунты = 350 бар

2

,

15

0

,

35

)

14

2

,

15

(

1471





 = 3 1203 

Прирост объёма = 

бар

фунт

фунта

/

1471

31203

= 21,2 бар 

Задача  1.10.  Сколько  мешков  барита  нужно  для  утяжеления  500  бар  раствора  12 

фунт/гал до 14 фунт/гал. 

Потери давления - определяются как давление, которое тратится на принудительное 

проталкивание  флюида  по  трубе  или  по  кольцевому  пространству,  в  результате  его 
сопротивления течению. Эти «потери давления» не зависят от гидростатического  или 
наложенного давления. Таким образом, «потери давления» - это функция свойств флюида 
размера трубы и скорости потока, а не ориентации трубы. 

Пример 1.11. 

Если давление (Р

1

) приложить к жидкости (F) , содержащейся в трубе длиной (L) и 

диаметром (Д), протекающей со скоростью (V). 

 

530 

Давление (Р

0

) будет нулевым на конце трубы, где есть флюид. В трубе отмечаются 

потери давлений Р

1

 равное Р. 

Потери  давлений  по  направлению  потока  от  интересующей  точки  прибавляются  ко 

всем другим давлениям, действующим в этой точке. 

 

 

Искусственное  давление 

В  стационарных  условиях  (все  остается  постоянным)  в  статических  или 

динамических  условиях  дополнительное  искусственное  давление  в  замкнутой  системе 
передается и наблюдается (в условиях равновесия) во всех точках этой системы. 

Условные обозначения: 

Р

1

 - искусственное давление, вес раствора ф/гал, 

Р - гидростатическое давление, 
РН -  вес х длину х 0,052 
L  -  длина, фут  пример 1.12. 

 

 

Дополнительное давление. 

Гидростатический  компонент  давления  составляется  из  тех  же  условий,  что  в 

примере  1.11,  но  труба  здесь  вертикальная.  Жидкость  течёт  через  штуцер,  создавая 
дополнительное приложенное давление. 

В  примере  1.13  показан  объединенный  эффект    трех  источников  давления  на  одну 

общую точку, которая является дном трубы. Комбинированное или общее давление (Р

2

) 

на  нижнем  конце  трубы  равно  сумме  гидростатического  (НР),  потерь  давления  (Р

1

)    и 

создаваемого (Рi). 

Значок ДР обычно используется для обозначения изменения давления. 
Потери давления в системе (SPL). 
SPL  -  это  давление,  необходимое  для  закачки  флюида  с  данными  свойствами  при 

данной скорости нагнетания по бурильной колонне, через долото и вверх по кольцевому 
пространству.  Это  давление  является  суммой  всех  отдельных  потерь  давления    в 
циркулирующей  системе.  SPL  изменяется  с  изменением  скорости  ходов,  глубины 
скважины или свойств бурового раствора. 

 

 

531 

Потери давления в кольцевом пространстве (АРL) 

Потери давления в кольцевом пространстве от долота до ниппеля с раструбом  - это 

АРL,  которые  зависят  от  расхода,  реологии  раствора  и  диаметра  гидравлики.  АРL 
выражается  в  фунтах/дюйм

2

  и  является  прилагаемым  давлением  на  скважину  при 

циркуляции в нормальных условиях. 

 

 

 

Эквивалент циркулирующей плотности (ЕСД) 

Во время циркуляции гидростатическое и АР

L

 накладываются на скважину. В любой 

точке  затрубного  пространства  оба  эти  давления  являются  добавочными  и  выражаются 
как эквиваленты плотности растворы в фунтах/галлон. 

Данные:    МW - 10 ф/гал 

ТD  - 10000 футов 
АРL - 15 psi /1000 фут 

Каков ЕСД на этой глубине? 

общее АРL =

1000

15

х 10000 = 150 рsi 

ЕСД = 1 - + 

10000

052

,

0

150



= 10,3 фунта/гал. 

Задача 1.15 

Данные примера 1.14, узнать ЕСД  на 7000 ф? 
 

Давление импульсное/свабирования 

Во  время  рейса  бурильной  колонны  необходимо  учитывать  АРL  .  Движение  трубы 

через  столб  буровой  жидкости  эквивалентно  движению  столба  жидкости  вокруг  трубы 
при прокачке. 

Свабирование  возникает  при  подъеме  трубы.  Это  значит,  что  снижается  забойное 

давление на величину, равную АРL,  при эквивалентной скорости подъёма. Т.о. АРL будет 
отрицательным  усилием.  При  повторном  спуске  трубы  в  скважину  возникает  толчок 
(импульс),  т.е.  увеличивается  забойное  давление  на  величину  АР  при  эквивалентной 
скорости подъема, как если бы скважина нормально циркулировалась. 

Пример 1.16. 

Данные: MW  - 12,0 ф/гал                   

свабирование - 0,5 ф/гал. 

 

532 

               АРL - 0,5 ф/гал 
               Импульс - 0,5 ф/гал 
Каков эквивалентный вес раствора во время спуско-подъёма? 
 

Давление при закрытой бурильной трубе 

(SIDPP) 

Это давление на бурильной трубе (манометр на стояке), когда скважина остановлена. 

SIDPP  -  величина,  на  которую  пластовое  давление  больше  гидростатического.  Поэтому 
пластовое давление (рsi) =  гидростатическое давление (рsi) + SIDPP (рsi) 

Пример 1.17. 

Данные:     ТD  = 12000 ф. 
                   МW = 14,0 ф/гал 
                   SIDPP = 500 рsi 
Каково пластовое давление? 

0,052 х 14 х 12000 + 500 = 9236 рsi. 
 

Давление при закрытой обсадной трубе (SIСР) 

Давление,  указанное  SIDPP, определяется  и 

SI

СР

.  Если  вторжение  характеризуется 

той  же  плотностью,  что  и  буровой  раствор,  тогда  SIDPP  и 

SI

СР

  будут  одинаковы.  Это 

положение  справедливо  при  даже  небольшом  объёме  вторжения.  В  общем  случае 
плотность  вторгающейся  жидкости  значительно  меньше  плотности  бурового  раствора. 
При этом развивается дисбаланс между столбом растворе в бурильной трубе и затрубном 
пространстве. 

Поскольку 

приток 

отмечается 

только 

в 

последнем, 

 

потери 

гидростатического давления отражаются в 

SI

СР

. 

Пример 1.18. 

Данные: ТD = 10000 ф. 

МW = 10 ф/гал 
SIDPP = 400 рsi 

Вторжение  = 5,0 фунт/гал (1000 фут в затрубном пространстве). Каково SIСР? 

НР (Д.Р) = 0,052 х 10 х 10000 = 5200 рsi 
НР (раствор в затрубном) = 0,052 х 10,0 х 9000 =  4680 
НР (вторжение) = 0,052 х 5,0 х 1000 = 260 рsi 
НР (общее в затрубном) = 4680 + 260 = 4940 рsi  
Поэтому SIСР = (15200 - 494) + 400 = 560 рsi 

 

Вес раствора для глушения 

Вес  раствора  для  глушения  -  вес  необходимый  для  уравновешивания  пластового 

давления, который равен 

MW(фунт/гал) + 

глубину

SIDPP



052

,

0

 

Пример 1.19. 

Данные: SIDPP = 400 рsi 

 МW = 12 ф/гал 
 ТD = 13200 ф 

Каков вес раствора глушения? 

Вес = 12 +

13200

052

,

0

400



 = 12,6 ф/гал. 

 

Предел рейса 

Во  время  подъема  трубы  из  скважины  буровой  раствор  должен  двигаться  вниз  для 

замещения  трубы.  Создаются  потери  давления,  подобные  АРL,  но  в  противоположном 
направлении, снижая забойное давление на объём, равный АРL.