Забойное давление (Pзаб.) — это давление, которое создается в нижней части скважины (на забое). Из этого можно сделать вывод, что гидростатическое давление и забойное давление в скважине тесно связаны, и их взаимосвязь имеет важное значение для понимания процессов, происходящих как в процессе строительства и ремонта скважин, так и в процессе управления скважиной во время ГНВП.
В данной литературе разделим забойное давление на следующие виды:
- Забойное давление в статике;
- Забойное давление в динамике;
- Забойное давление в закрытой скважине под давлением.
1. Забойное давление в статическом состоянии равно гидростатическому давлению, так как оно определяется весом столба жидкости над забоем. Это означает, что при отсутствии других факторов (например, избыточного давления) забойное давление будет равным гидростатическому.
2. В динамике забойное давление может изменяться в результате потерь давления, возникающих при работе насоса. Однако не все сопротивления оказывают влияние на забойное давление во время циркуляции.
Из всех потерь, измеряемых манометром насоса, на забойное давление влияют только те, которые возникают в интервале подъёма жидкости от забоя к устью в зависимости от типа циркуляции (прямая или обратная). При этом гидростатическое давление остаётся постоянным для данной глубины и плотности бурового раствора.
Во время прямой циркуляции на забой, дополнительно оказывают воздействия только гидравлические потери в кольцевом пространстве.
В процессе обратной циркуляции на забой, дополнительно воздействуют сопротивления, создаваемые на промывочных отверстиях нижнего элемента КНБК (долото, фрез, воронка и пр.), а также внутренние сопротивления в трубах.
При увеличении подачи насоса давление будет возрастать не только на манометре, но и на забое скважины. Соответственно, при уменьшении подачи будет наблюдаться обратная ситуация. Именно поэтому необходимо уделить особое внимание выбору плотности раствора и параметрам работы насосов.
С одной стороны, увеличение подачи имеет ряд преимуществ, таких как улучшение выноса шлама и очистки скважины во время углубления ствола, что снижает риски прихватов. Также дополнительное давление на забой увеличивает репрессию на пласты, снижая риски обвалов и поступлений пластового флюида. Однако слишком высокая подача может привести и к негативным последствиям. За счет увеличения подачи возрастают сопротивления, которые могут влиять на забойное давление, что может привести к началу поглощения, гидроразрывам, потере циркуляции и потере контроля над скважиной с последующим началом ГНВП.
3. Если скважина закрыта и находится под давлением, то давление на забое будет зависеть от тех же факторов, которые были рассмотрены ранее (в зависимости от состояния скважины: статическое или динамическое). Однако дополнительно на забой будет воздействовать избыточное давление на устье. Это давление будет равномерно распределяться по всем точкам скважины.
В процессе циркуляции расчёт забойного давления может быть затруднён из-за невозможности оперативно и точно определить потери давления в затрубном пространстве. Для точного определения сопротивлений и последующего расчёта давления на забое необходимо использовать специализированные приборы или их комплекс. Основные типы таких приборов включают:
Глубинные манометры. Эти приборы предназначены для измерения давления на различных глубинах в стволе скважины. Они могут быть пружинно-поршневыми и обеспечивают высокую точность измерений. Глубинные манометры фиксируют забойное давление и позволяют проводить мониторинг изменений давления.
Дифференциальные манометры. Используются для измерения перепадов давления между двумя точками. Наиболее распространены жидкостные, поплавковые, мембранные и сильфонные дифманометры.
Телеметрические системы. Комплексный контроль, который применяется во многих современных системах. Они могут передавать данные о давлении в реальном времени на поверхность, что позволяет оперативно контролировать состояние скважины.
Выводы:
- Забойное давление в статике равно гидростатическому давлению.
- Забойное давление при прямой циркуляции равно гидростатическому давлению + потерям давления в КП.
- Забойное давление при обратной циркуляции равно гидростатическому давлению + потерям давления в интервале внутренних сопротивлений в трубах.
- Забойное давление в момент стабилизации равно пластовому давлению.
- Забойное давление при ГНВП в статике равно гидростатическому давлению + избыточному давлению на устье.
- Забойное давление при ГНВП в динамике равно гидростатическому давлению + избыточному давлению на устье + потерям давления в КП.
- При запуске насоса забойное давление растет.
- При снижении подачи или отключении насоса забойное давление снижается.