Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 94

 

533 

Простое ур-ние для расчёта предела рейса АРL 

= 

)

(

7

,

11

p

h

D

D

YP



 

где 

   YР -  предел текучести, (фунт/100 ф

2

 ), 

D

h

  - диаметр ствола, (дюймы), 

D

p

 - диаметр трубы, (дюймы). 

Для  безопасного  рейса  необходимо  погасить  эти  потери  забойного  давления 

увеличением веса бурового раствора на величину, называемую предел рейсе. 

Пример 1.14. 

   YР -  17 фунт/100 ф

2

  

D

h

  - 8,5   -??- 

D

p

 - 4,5    -??- 

Каков предел рейса? 

 

)

5

,

4

5

,

8

(

7

,

11

17



 = 0,36 фунт/гал. 

Плотность выражающегося флюида. 

FW = MW - 

L

SIDPP

SICP





052

,

0

 

где          FW-  плотность жидкости глушения, фунт/гал,  

MW - вес раствора, (фунт/гал),  
SIСР - давление при закрытой обсадной,  
SIDPP - давление при закрытой  бурильной трубе, 
L 

- длина столба жидкости глушения в затрубном пространстве, фут. 

Пример 1.20 

Данные: объем выброса  - 10 бар  

SIDPP - 400 рsi  
SIСР  - 500 рsi 
размер ствола 

-  8,5" 

размер бурильной трубы - 4,5" 
MW   -12  ф/гал. 

Решение. 

  

Объём затрубного пространства = 

1029

5

,

4

5

,

8

2

2



 = 0,05 бар/фут. 

L =

05

,

0

10

200 

FW = 12 - 

200

052

,

0

400

500





  = 2,38 фунт/гал. 

 

Взаимосвязь давления и объёма 

Закон сжимаемого газа в 

PV-ZnRt, упрощен до 

2

2

2

1

1

1

T

V

P

T

V

P



 

P

1

 - начальное давление, 

P

2

- конечное давление, 

V

1

-  начальный объём, 

V

2

-  конечный объём, 

T

1

-  начальная температура, (°R) 

 

534 

T

2

-  конечная температура, (°R) 

Т(°R) =  Т(°F) + 460 

Пример 1.21. 

P

1

 = 10000 рsi 

V

1

= 20 бар 

T

1

= 750 °R 

P

2

= 500 рsi 

T

2

 = 540°R             

Каков объём V

2

? 

Решение. 

 

V

2

= 

750

500

20

540

000

,

10

1

2

1

2

1















T

Р

V

Т

P

288 бар. 

Очень  трудно  точно  прогнозировать  давление  на  поверхность  или  объём,  т.к. 

неизвестен  тип газа, изменяющаяся температура, сжимаемость газа. 

 

Анализ в U-трубе 

Концепция  контроля  давления  может  быть  отнесена  к  уравновешенной  U-трубе. 

Основная  взаимосвязь  становится  ясной  после  рассмотрения  следующих  примеров, 
демонстрирующих  несколько состояний U - трубки, соответствующих условиям ствола. 

Давление,  которое  можно  контролировать  в  скважине,  можно  разделить  на  три 

основных типовых источника. 

1. Гидростатическое давление (Р

Н

) 

2. Потери давления 

(Р

L

) 

3. Прилагаемое давление 

(Р

I

) 

Прилагаемое  давление  чаше  всего  называют  противодавлением.  С  помощью  этих 

трёх типов можно записать простое  ур-ние, справедливое в статических и динамических 
условиях стационарного состояния. 

Р

T

= Р

Н

+ Р

L

+ Р

I

 

где Р

T

 - общее давление в той же интересующей точке в системе в определенное время. 

Все  работы,  связанные  с  регулированием  давления,  основываются  на  применении 

этого простого уравнения. На рис.20 графически изображено  прогнозирование  этим  ур-
нием  общего  давления  в  зависимости  от  глубины  для  статических  и  динамических 
условий. 

  

Пример 4.1

. Стандартные статические условия. 

Сторона  бурильной  трубы  и  сторона  U  –  трубки    уравновешённы,  т.к.  каждая 

сторона  содержит  тот  же  столб  жидкости  той же  плотности.  Гидростатическое  давление 
является произведением высоты х плотности х константы преобразования, т.е. 

10000 х 10,0 х 0,052 = 5200 psi 

Поскольку  оба  столба  уравновешены,  на  манометрах  бурильной  и  обсадной  труб 

давления нет. 

Пример  4.2

.  Плотность  затрубного  пространства  меньше  плотности  в  бурильной 

трубе. 

В  этой  ситуации  плотность  не  одинакова.  Гидростатическое  давление  жидкости  в 

затрубном  пространстве  является  суммой  гидростатического  давления  раствора 
плотностью 10 ф/гал и раствора 5 ф/гал (3900 рsi ). Если скважина закрыта 1300 рsi из-за 
разницы  плотностей.  Давление  на  башмаки  обсадной  трубы  составлено  из  давления 
обсадной  и  гидростатического  давления  раствора  плотностью  10  фунт/гал  (3900  рsi). 
Эквивалент плотности раствора в этой точке будет 15,0 ф/гал. 

Пример 4.3.

 Стандартная циркуляция. 

 

535 

Потери  давления  в  системе  2600  рsi  на  движение  раствора  от  насоса  до 

нагнетательной линии. Это сумма потерь давления в наземном оборудовании, бурильной 
трубе,  УБТ,  насадках  долота  и  в  затрубном  пространстве.  Потери  давления  в  затрубном 
пространстве  -  это  давление,  требуемое  для  циркуляции  раствора  от  забоя  до 
нагнетательной линии. Забойное давление складывается из гидростатического давления и 
потерь давления в затрубном пространстве. 

Пример  4.4.

  Во  время  циркуляции  (плотность  в  затрубном  пространстве  меньше 

плотности в бурильной трубе). 

В этом случае  U - труба не  уравновешена. Во время циркуляции потери давления в 

системе  2000  рsi  ,  в  затрубном  пространстве  260  рsi  ,  а  давление  на  забое  5460  рsi 
поддерживается  противодавлением  на  штуцере  1300  рsi  .  Давление  в  месте  посадки 
обсадной трубы 4030 рsi. 

Пример 4.5.

 Во время циркуляции (пластовый приток). 

Наружное давление на забое во время не отражает давления со стороны кольцевого 

пространства,  поскольку  открыты  превенторы.  Давление  на  забое  5,720  рsi  на  260  рsi 
больше 

эквивалентной 

плотности 

циркуляции 

(ЕСД). 

Поэтому 

U 

- 

трубка 

разбалансирована, а на выкиде нагнетательной линии отмечается нарушение равновесия. 

Примечание

: 

Ре 

меньше 

Р

T

(5,460<5,720), 

поэтому, 

если 

проницаемость 

достаточная, скважина будет фонтанировать. 

Пример 4.6.

 Скважина закрыта: пластовое давление 5,720 рsi . 

С учётом вышеприведенных условий и закрытой скважиной давление при закрытой 

обсадной (SIСР) и в закрытой бурильной трубе (SIDPP) отражает давления, необходимые 
для уравновешивания  пластового давления, что отразится на равенстве обеих сторон  U - 
трубки. 

Пример 4.7

. Циркуляция при бурильной скорости насоса. 

Забойное давление = 1820 + 2600 + 1300 + 260 = 5980 рsi 
Давление на башмаке обсадной = 1820 + 2600 + 130 = 4550 рsi 
Во  время  нагнетания  при  той  же  скорости  поршня  в  примерах  4.4  и  4.5  с 

поддержанием 3120 рsi на бурильной трубе давленое в U- трубке будет как на рис. 27. 

Пример 4.8

. Циркуляция  на замедленной скорости насоса. 

Если  скорость  насоса  уменьшается  по  половины  хода  поршня  в  примере  4.7,  SPL 

будет около 700 рsi , а АРL = 130 рsi 

В результате давление в U - трубке будет: 
Забойное давление = 130 + 1820 + 2600 + 1300 = 5850 рsi 
Давление у башмака обсадной = 65 + 1820 + 2600 = 4485 рsi 
Используя скорость, равную половине хода поршня, уменьшается давление насоса с 

3120 до 4220 рsi, скважина работает в пределах давления насоса. 

 

 

536