Из названия можно понять, что этот метод должен выполняться бурильщиком. Следовательно, расчётов для поддержания нужного давления на забое должно быть минимум.
Рассмотрим подробнее.
Этот способ считается наиболее часто используемым и практически применимым методом для глушения скважин. И на то есть ряд причин.
Во-первых, этот метод позволяет не тратить время и взять всё под контроль. А именно, начать циркуляцию сразу после нахождения давлений стабилизации.
Почему это важно? Если вы читали мою статью о миграции газа в закрытой скважине, то уже знаете, как это может повлиять на ситуацию.
Для тех, кто только начал знакомиться с каналом, рекомендую прочитать предыдущие статьи. Ссылки на них оставлю здесь:
Вкратце, любая миграция газа в закрытой скважине представляет опасность, поскольку газ не может расширяться и, следовательно, оказывает огромное давление на пласт, увеличивая вероятность поглощения, гидроразрыва и открытого выброса. Однако мы уже упоминали, что применяем метод, который должен предотвратить эти риски.
Во-вторых, отсутствие готового бурового раствора на глушение. В-третьих, минимум расчетов.
Метод бурильщика включает в себя две стадии. В этой статье мы подробно рассмотрим только первую стадию, цель которой заключается в том, чтобы удалить газовую пачку из скважины с помощью того же раствора, при котором и произошло ГНВП. Это связано с тем, что глушение скважины требует использования утяжелённого раствора глушения в необходимом объёме, а его подчас либо нет вообще, либо нет в нужном объеме.
Этапы работы.
Первая стадия начинается с того, что скважина закрыта, на манометрах наблюдаем давления стабилизации. На данном этапе газ не может расширяться, поскольку скважина закрыта, но может всплывать. Наша задача убить сразу двух зайцев, удалить газ, который находится в скважине и не получить никаких осложнений (новый приток флюида, поглощения или гидроразрыв).
Поэтому, чтобы разобраться в первой стадии (цикле), разобьем работу на 5 этапов:
- Запуск насоса.
- Подъем пачки до устья.
- Удаление пачки из скважины.
- Стабилизация давления на устье.
- Остановка циркуляции и герметизация устья.
1. Запуск насоса.
Для обеспечения быстрого удаления притока из скважины и выравнивания параметров раствора в скважине необходимо запустить циркуляцию. На этом этапе следует помнить про одно из золотых правил управления скважиной. Во время запуска необходимо поддерживать давление в кольцевом пространстве (КП) на отметке не ниже давления стабилизации и не выше давления повреждения самого слабого участка в скважине (при наличии открытого ствола скважины обычно это давление разрыва пород у башмака обсадной колонны, если открытого ствола нет, то это давление опрессовки обсадной колонны).
В соответствии с приведёнными выше данными, во время запуска насоса необходимо контролировать давление в колонне с помощью дросселя, чтобы оно не опускалось ниже 8 МПа. Это позволит предотвратить поступление дополнительного объёма флюида в скважину.
Из двух возможных максимальных значений давления выбирается наименьшее, в нашем случае — 12 МПа для породы под башмаком обсадной колонны.
Перед началом работ необходимо определить рабочий диапазон давления. Это тот коридор, в котором ответственный за управление дросселем будет поддерживать давление в КП. В нашем случае он составит от 9 до 10 МПа.
Для удобства представим манометр и выделим основные границы:
- черные линии — это диапазон, за который выходить нельзя (нижняя линия — давление стабилизации, а верхняя линия — максимальное давление, которое приводит к разрушению).
- зеленые линии — это рабочий диапазон, который выбирается перед началом работ, и именно в этом промежутке стараются поддерживать давление (максимально безопасный интервал со всеми запасами).
Вывод:
Во время запуска/остановки насоса или изменении подачи необходимо поддерживать давление в КП.
2. Вымыв или подъем пачки до устья
После выхода на режим глушения необходимо поддерживать давление в трубном пространстве. Почему? Есть еще одно золотое правило, которое требуется запомнить: после выхода на режим необходимо поддерживать давление стабильным там, где находится максимально однородный раствор. В нашем случае это трубный канал. Благодаря отсутствию изменений в гидростатике и подаче насоса мы можем зафиксировать нужное давление и пытаться его удержать. Давление в КП также будет контролироваться, оно должно подрастать, но не должно превышать максимальное допустимое давление в определенный момент времени (пока пачка находится в интервале открытого ствола, согласно наших данных о самом слабом участке скважины), но основной уклон мы сосредоточим на трубах. На манометре труб необходимо поддерживать расчётное давление, равное «начальному давлению циркуляции». Что же это за давление и как его найти?
Расчёт начального давления циркуляции довольно прост. Для этого нам необходимо использовать три значения давлений: два взять по факту, а третье подобрать из условий оставшегося запаса от максимально допустимого давления. Все эти значения необходимо сложить между собой.
Формула начального давления циркуляции выглядит следующим образом:
- Первое — давление стабилизации в трубах. Это давление зафиксировали после закрытия скважины через 5–10 минут.
- Второе — давление прокачки насоса на пониженной подаче, хорошо, если оно было замерено, и тогда необходимо взять его из записи в журнале, эту операцию должен был сделать бурильщик. Если он этого не сделал или давление прокачки неактуально на данный момент из-за значительного углубления скважины, есть и другой вариант действий, но о нём я расскажу в конце статьи.
- Третье — давление запаса безопасности, то есть репрессия, которая обеспечит возможность определенного запаса на случай падения давления без дальнейшего поступления пластового флюида.
Из этого следует, что вся необходимая информация, необходимая для расчета, на скважине имеется, а следовательно, можно провести расчет:
Полученное значение свидетельствует о том, что при нормальной работе насоса и с учётом необходимого уровня безопасности, давление в трубах должно оставаться стабильным в течение всего первого цикла, вплоть до остановки насоса и герметизации устья.
Хочу прояснить границы:
Минимальное давление, при котором флюид не может попасть в скважину, составляет 7 МПа. 5 МПа — это давление стабилизации, которое обеспечивает равновесие между давлением забойным и пластовым, не давая полноценно поступать флюиду в скважину. 2 МПа — это потери давления при прокачке насоса при пониженной подаче. С ними нужно считаться, пока насос работает, и рассматривать как постоянную величину. При сумме этих давлений у нас равновесие, поэтому это минимум. Максимум определяется исходя из остаточного запаса безопасности.
Расскажу, как его найти.
В нашем случае максимальное давление самого слабого участка составляет 12 МПа.
На момент стабилизации и выхода на режим глушения давление в колонне уже было 8 МПа. Получается, что 12 минус 8 равно 4 МПа запаса.
Тогда начальное давление без репрессии плюс остаточный запас безопасности будет равно максимально допустимому давлению на устье по трубам!
7 плюс 4 равно 11 МПа (это наш предел по трубам).
Если во время вымыва газовой пачки не открывать дроссель и позволить давлению в трубах вырасти до 11 МПа, то произойдёт гидроразрыв, так как в колонне давление также вырастет до 12 МПа, то есть на те же 4 МПа.
Это может показаться сложным или непонятным, поэтому если останутся вопросы, вы всегда можете оставить комментарий или написать в чат телеграмм канала https://t.me/wellcontrolNUR
Для нас важно помнить, что избыточное давление будет передаваться одинаково во все точки скважины. Это явление можно рассмотреть на примере управления дросселем. Если прикрыть дроссель на 1 МПа, то давление сначала вырастет в колонне, а затем ровно на то же значение (1 МПа) вырастет и в трубах, но с небольшой задержкой. Это ещё раз показывает важность понимания работы дросселя и распределения давления в скважине.
Теперь, когда циркуляция стабильна и определены минимальные и максимальные значения для управления скважиной, наша задача — постепенно открывать дроссель, по мере подъема газовой пачки, чтобы не допустить роста давления на забое.
Что будет происходить на поверхности?
На поверхности уровень в приёмной ёмкости должен увеличиваться. Происходит это за счёт расширения газовой пачки. Увеличение объема (уровня) на поверхности указывает на то что поглощений в открытом стволе не происходит, а значит давление поддерживается верно.
Во время вымыва пачки газ будет расширяться активнее, так как мы открываем дроссель и позволяем выйти большему объёму раствора. Раствор уходит, освобождая место для расширения пачки. Пачка расширяется и теряет давление, а слабые участки испытывают меньшее давление от воздействия пачки. Все довольны.
Таким образом, первый цикл позволяет безопасно поднять пачку без осложнений.
Однако есть некоторые нюансы, о которых стоит упомянуть.
Во-первых, поскольку мы убираем из скважины больше раствора, чем в нее поступает, гидростатика снижается, но флюид в скважину не поступает, так как забойное давление остаётся постоянным (не ниже пластового). Это связано с тем, что избыточное давление в колонне растёт (сумма остаточной гидростатики в колонне и избыточного давления в колонне не позволяет пустить новый приток), и хотя мы не поддерживаем давление в КП, а только контролируем его, это становится возможным благодаря поддержанию давления в трубах.
Во-вторых, рано или поздно газовая пачка начнёт выходить на поверхность, и это приведёт к уходу не только газовой пачки, но и давления, которое помогало удерживать забой и не допускать новый приток в скважину.
Поэтому нужно понять, как действовать в этот момент, когда газ окажется на устье.
Вывод:
После запуска насоса поддерживаем давление в трубах не ниже расчетного начального давления циркуляции.
3. Удаление пачки из скважины
Когда газовая пачка достигнет устья, мы зафиксируем несколько ключевых моментов:
- На устье в КП будет наблюдаться максимальное давление, которое и будет остаточным давлением в пачке, принесённой на поверхность.
- Уровень в приёмной ёмкости перестанет расти, так как весь раствор над пачкой уже закончился и скоро начнёт выходить газ.
- В момент выхода газовой пачки из скважины давление на устьевых манометрах начнёт снижаться, как и уровень в приёмной ёмкости.
Учитывая эти данные, необходимо сделать важное уточнение.
Когда газовая пачка выходит из скважины, мы теряем давление в ней, которое ранее компенсировало снижение гидростатического давления за счёт вытеснения раствора на поверхность. Это означает, что мы жертвовали гидростатикой, чтобы дать возможность пачке расшириться.
Получается, пока пачка поднималась от забоя к устью, гидростатическое давление постепенно уменьшалось. Следовательно, если мы просто стравим пачку, то это приведёт к резкому снижению забойного давления и поступлению нового, большего по объему притока. Это недопустимо.
Необходимо взять ситуацию под контроль и заместить пачку раствором таким образом, чтобы забойное давление оставалось не ниже пластового. Это кажется простым, но как это сделать?
Во-первых, нужно помнить о золотом правиле — держать давление в трубах, где находится однородный раствор. В момент выхода газа из скважины необходимо поддерживать давление в трубах не ниже начального давления циркуляции с некоторым запасом безопасности.
Во-вторых, поскольку газ легче раствора по плотности, он встречает меньшее сопротивление при движении по линиям.
Исходя из двух вышеописанных факторов, нам необходимо при выходе газовой пачки из скважины начать прикрывать дроссель таким образом, чтобы сохранить давление в трубах на нужном уровне и обеспечить постепенное замещение газа в скважине на раствор.
Вывод:
Во время выхода газовой пачки приступаем к прикрытию дросселя, чтобы удержать давление в трубах на отметке начального давления циркуляции.
4. Регулирование давления на устье скважины.
Этот этап работы связан с тем, что происходит после удаления основного объема поступившего флюида из скважины. Когда флюид выйдет и через дроссель снова начнёт поступать буровой раствор, давление начнёт расти. Это связано с положением дросселя. В предыдущем пункте он прикрывался, чтобы приспособиться к условиям выхода газа. Теперь же необходимо снова подстроиться, но уже под раствор, то есть открывать дроссель, чтобы стабилизировать давление в трубах на уровне не ниже расчётного начального давления циркуляции.
После того как дроссель отрегулирован и давление стабилизировано, необходимо прокачать как минимум объём затруба, чтобы убедиться в полном удалении всех первоначальных частей флюида. Затем, после измерения параметров бурового раствора и получения информации о его плотности на входе и выходе, принимается решение о прекращении циркуляции и герметизации устья скважины.
Вывод:
После удаления газовой пачки приоткрыть дроссель, чтобы стабилизировать давление в скважине, промыться в нужном объеме с учетом запаса.
5. Прекращение циркуляции и герметизация устья.
При управлении скважиной в процессе циркуляции возникает проблема, связанная с тем, что мы ориентируемся на избыточное и расчётное давление, ожидая, что они обеспечат необходимые условия, предотвращающие поступление нового притока и уход раствора в породу. Поэтому после завершения цикла вымыва притока сомнения всё ещё остаются.
Чтобы определить, произошло ли поступление нового притока или его отсутствие, необходимо прекратить лишние действия, то есть остановить циркуляцию, закрыть скважину и наблюдать за разницей гидростатического давления и пластового. Это позволит сделать предварительные выводы об успешности проделанной работы.
Перед остановкой насоса необходимо помнить о важном аспекте контроля скважины. Во время запуска и остановки насоса контроль давления на забое происходит за счёт поддержания давления в колонне (КП). Поэтому перед тем, как начать постепенно уменьшать подачу, нужно запомнить давление на манометре КП и с помощью дросселя поддерживать его, пока насос не будет полностью остановлен.
Другими словами, при постепенном уменьшении подачи насоса ответственный за дроссель будет постепенно закрывать его, поддерживая давление в КП. После остановки насоса необходимо закрыть не только дроссель, но и механическую задвижку перед или после дросселя (в зависимости от регламента и требований компании).
После полной герметизации устья избыточное давление должно быть одинаковым (при отсутствии или промытии обратного клапана). Одинаковые значения давления свидетельствуют об однородности бурового раствора в трубах и КП, отсутствии нового притока и о том, что скважина всё ещё находится под давлением и требует глушения.
Вывод:
Остановка насоса производится плавно с поддержанием давления в КП. После остановки насоса давления БТ= КП. Скважина заполнена однородным раствором, но не заглушена.
Определение начального давления циркуляции, если неизвестно давление прокачки на пониженной подачи
В завершение статьи, как и было обещано, я расскажу, как определить начальное давление, если мы не знаем, какое давление должен выдавать насос при пониженной подаче.
Для этого нужно выполнить первый пункт нашей инструкции — выйти на режим по КП. Когда давление в КП стабилизируется, необходимо узнать давление в трубах — это и будет начальное давление циркуляции. Теперь нужно разобраться, из чего оно состоит и как найти потери на пониженной подаче.
Для примера возьмём ситуацию, когда давление в КП составляет 8 МПа, а в трубах — 5 МПа. Помним, эти давления обозначают равновесие пластового и забойного давления (равновесие).
Запускаем насос и поддерживаем давление в КП согласно первого пункта (не ниже стабилизации, не выше максимально допустимого). После выхода на режим манометр затруба показывает 10 МПа, а на манометре труб — 9 МПа.
Теперь нужно разобраться, какое давление мы видим на манометре труб.
Итак, это всё то же начальное давление циркуляции, где есть сумма стабилизации в трубах и потери давления на насосе, а также запас безопасности.
Со стабилизацией всё ясно: было 5 МПа, и осталось столько же. А вот сколько запаса безопасности? На самом деле, запас создается дросселем за счет создания большего избыточного давления. Другими словами, это разница между фактическим давлением в КП и давлением стабилизации в колонне.
Следовательно, мы передавливаем пласт на 2 МПа (сейчас 10 МПа, а давление стабилизации 8 МПа). Раз давление распределяется равномерно, то в трубах эти же 2 МПа уже есть на манометре.
Таким образом, давление пониженной подачи насоса составляет:
9 МПа — 5 МПа — 2 МПа = 2 МПа.
Можете сравнить с пунктом 2 этой статьи, где мы искали начальное давление циркуляции зная всю информацию.
Далее мы ориентируемся на запас прочности, регулируем давление в трубах до нужного значения и записываем необходимые данные.
Надеюсь, этот метод стал более понятным, и теперь при такой ситуации не возникнет вопросов о том, как узнать нужные давления.
