Способы герметизации устья скважины.
В нашей стране на нефтяных месторождениях самый часто применяемый способ герметизации устья скважины при ГНВП – это, так называемый, мягкий способ герметизации устья. С него и начнем.
Для примера возьмем случай, когда ГНВП произошло в процессе бурения. Используется самый простой буровой станок с ведущей трубой, бурение ведется при помощи гидравлического забойного двигателя. Понятно, что многие молодые люди никогда не видели «квадрат», но, я вас уверяю, такого бурового оборудования на просторах России еще достаточно много. Регламент по герметизации устья для станков с ВСП мы разберем отдельно.
Прежде чем начинать разбор регламента проведения работ по закрытию скважины для нашего случая, необходимо разобраться с состоянием запорной арматуры на линии дросселирования.
Напомню для тех, кто ранее не читал мои публикации, линия дросселирования это часть ПВО, предназначенная для циркуляции бурового раствора при закрытых превенторах и создания необходимого противодавления в скважине.
Итак, в процессе строительства скважины, если планируется мягкий способ закрытия скважины при ГНВП, коренная гидравлическая задвижка (расположена сразу после крестовины) должна быть закрыта, задвижка перед рабочим дросселем (один из дросселей рабочий, второй резервный) открыта, рабочий дроссель полностью открыт, задвижка после рабочего дросселя открыта, задвижка на линии сброса газированного раствора в систему циркуляции открыта. Вся остальная запорная арматура на линии дросселирования должна быть закрыта. Состояние запорной арматуры на линии дросселирования должно строго контролироваться.
Давайте сразу договоримся, дроссель – это не запорная арматура, он предназначен для регулирования давления в скважине. Задвижка – это запорная арматура, она предназначена для перекрытия движения жидкости по трубопроводу. Регулировать давление при помощи задвижки нельзя. Задвижка может иметь только два положения – полностью открыта или полностью закрыта. Чаще всего используются задвижки шиберного типа. Если пробовать при помощи шибера регулировать давление, то его просто «промоет» за счет эффекта пескоструя газированным раствором, который состоит из газа, жидкости и твердой фазы.
Вывод: если необходимо закрыть дроссель, то также нужно закрывать задвижку перед дросселем.
Регламент проведения работ по герметизации устья скважины (ГНВП произошло при бурении).
После обнаружения начала ГНВП (например, увеличение уровня раствора в приемных емкостях):
1. Бурильщик прекращает процесс бурения и подает сигнал «Выброс».
2. Не прекращая циркуляцию бурового, бурильщик поднимает колонну бурильных труб так, чтобы муфта первой бурильной трубы была над столом ротора в зоне действия ключа и надежно фиксирует тормоз лебедки.
Давайте с этим пунктом разберемся подробно.
Почему не надо сразу после обнаружения проявления останавливать буровые насосы?
Как только мы прекратим циркуляцию раствора, давление в скважине упадет на величину гидравлических сопротивлений в затрубном пространстве, а значит интенсивность проявления пласта увеличится. Я уже говорил, что основная задача при герметизации устья – минимизировать объем притока пластового флюида, поэтому, останавливать насос нужно как можно позже.
Для чего необходимо поднимать бурильную колонну?
Во-первых, между ведущей трубой и первой бурильной трубой установлен шаровый кран, который предназначен для герметизации трубного пространства бурильной колонны. Подняв колонну, мы обеспечиваем доступ к шаровому крану.
Во-вторых, при таком положении колонны мы точно знаем, что в зоне действия плашечного превентора находится голое тело трубы. Диаметр плашек превентора соответствует диаметру бурильной трубы.
В-третьих, приподнять долото от забоя всегда полезно при длительных простоях в целях профилактики прихвата бурильной колонны.
3. Бурильщик с пульта управления ПВО открывает коренную гидравлическую задвижку на линии дросселирования.
4. Один из помбуров, согласно Плану ликвидаций возможных аварий, должен подойти к коренной задвижки, убедиться в том, что она открылась и доложить об этом бурильщику. Мы помним, что задвижка перед дросселем открыта, дроссель полностью открыт, задвижка после дросселя открыта, задвижка на линии сброса газированного раствора в систему циркуляции открыта. Открыв «корень» на линии дросселирования, мы создаем дополнительный путь движения для бурового раствора перед закрытием превенторов. Закрывать превентора нужно только после открытия коренной гидравлической задвижки. Это должен знать и понимать каждый член буровой вахты. В этом и состоит суть мягкого способа герметизации устья скважины. Плюсом данного способа является то, что исключается возможность гидроудара по устьевому оборудованию во время закрытия превенторов.
Недостаток мягкого способа – объем притока пластового флюида в скважину гораздо больше, чем при жестком способе закрытия скважины, за счет длительного промежутка времени необходимого для закрытия скважины (жесткий способ реализуется гораздо быстрее). Именно поэтому, международный стандарт ликвидации ГНВП практикует только жесткий способ. У этого способа тоже есть свои недостатки, но об этом поговорим позже.
5. После доклада помбура об открытии коренной задвижки, по команде бурильщика останавливается буровой насос.
6. Бурильщик закрывает с пульта управления универсальный превентор, затем трубный плашечный превентор. После закрытия плашечного превентора с пульта, помбуры вручную при помощи штурвалов ручного управления дожимают плашки трубного превентора на расчетное количество оборотов штурвала.
7. По команде бурильщика, плавно закрывают задвижку перед дросселем, не допуская резких скачков давления на манометре.
8. Необходимо дождаться стабилизации давления в скважине. Пластовый флюид, после закрытия превенторов и задвижки перед дросселем, еще какое-то время продолжит поступать в скважину, показания манометров будут расти (манометр на стояке и манометр на линии дросселирования). Манометр на стояке контролирует давление в трубном пространстве бурильной колонны (в дальнейшем я буду его называть трубным манометром Ртр), манометр на дросселях контролирует давление в затрубном пространстве (затрубный манометр Рзатр).
Стабилизация скважины произойдет тогда, когда давление в скважине станет равным пластовому, показания манометров стабилизируются, приток флюида в скважину прекратиться. Для расчета параметров процесса ликвидации ГНВП, необходимо знать показание трубного манометра после стабилизации скважины. Контролировать скважину в процессе стабилизации необходимо по затрубному манометру, фиксируя в журнале прирост давления за единицу времени. Дело в том, что давление в затрубном пространстве будет больше, чем в трубном. Ни в коем случае нельзя допустить, чтобы показание манометра превысило предельно допустимое значение. Процесс стабилизации скважины и предельно допустимое показание затрубного манометра – это отдельная тема для разговора.
9. После стабилизации скважины, записываются показание трубного манометра, затрубного манометра и определяют объем притока пластового флюида по изменению уровня в приемных емкостях.
10. Закрывается шаровой кран, расположенный между ведущей трубой и муфтой первой бурильной трубы.
С этого момента устье скважины считается загерметизированным. Проводятся все необходимы расчеты и приступают к ликвидации ГНВП выбранным способом.
Мягкий способ исключает вероятность гидравлического удара по устьевому оборудованию, но необходимо контролировать последовательность выполнения операций по закрытию скважины. Как правило, работы проводятся под руководством бурильщика.
Объем притока пластового флюида в скважину при мягком способе герметизации устья гораздо больше, чем при жестком способе.
Процесс стабилизации скважины
После закрытия устья скважины, давление в скважине будет расти до того момента, пока пластовое давление не станет равным забойному. Манометр на стояке контролирует давление в трубном пространстве бурильной колонны, а манометр на линии дросселирования контролирует давление в затрубном пространстве. После стабилизации скважины, манометр на стояке будет показывать разницу между пластовым давлением проявляющего пласта и давлением столба бурового раствора внутри бурильной колонны, а манометр на линии дросселирования покажет разницу между пластовым давлением и давлением столба раствора в затрубном пространстве.
Ртр/затр = Рпл – Рзаб, где
- Ртр/затр – показание трубного или затрубного манометра;
Рпл – пластовое давление проявляющего пласта;
Рзаб – забойное давление.
Рзаб = ρgH, где
ρ – это плотность бурового раствора;
g – гравитационная постоянная, 9,8 м/с2;
Н – высота столба бурового раствора по вертикали.
Во время проявления, флюид поступает в затрубное пространство и уменьшает плотность плотность раствора в затрубе. Соответственно, уменьшается величина противодавления на пласт (забойное давление).
Как показывает статистика, процесс стабилизации давления в скважине занимает обычно 15-20 минут. Во время стабилизации скважины необходимо вести контроль за показаниями манометра на линии дросселирования. Давление в затрубном пространстве скважины будет больше, чем давление в трубном пространстве, за счет поступившего в «затруб» пластового флюида. Показание манометра не должно превышать 80% от предельно допустимого давления.
Предельно допустимое давление
Начнем с того, что на линии дросселирования находится документ, в котором указывают либо давление опрессовки последней обсадной колонны, либо давление начала поглощения самого слабого горизонта в открытом стволе скважины. Здесь важно понимать, что под давлением понимается показание манометра, поэтому обязательно указывают плотность жидкости, на которой проводилось то или иное испытание.
Пример.
Давление опрессовки кондуктора – 100 атм.
Это значит, что 100 атм. показывал манометр, а полное давление, которое испытывал на себе кондуктор = показание манометра + ρgH, где ρ – плотность жидкости опрессовки.
Тема предельно допустимого давления плотно перекликается с заполнением карты глушения.
Сейчас во многих учебных заведениях вводят демонстрационные экзамены. Одним из заданий для студентов специальности бурение нефтяных и газовых является заполнение карты глушения скважины. Отсутствие квалифицированных преподавателей приводит к тому, что студенты самостоятельно при помощи интернета пытаются найти необходимую информацию. Один из таких студентов поделился и со мной ссылкой на интернет-ресурс, с помощью которого он готовится к экзаменам. Я посмотрел этот видеоурок. Мне воспитание не позволит публично выразить словами свое отношение к этому коучу.
Я обязательно запишу видео, посвященное заполнению карты глушения.
Итак, продолжим.
Как определяют давление начала поглощения.
После окончания всех работ по установки обсадной колонны, продолжают процесс бурения, углубляются из-под башмака колонны примерно на 5-6 метров и проводят испытание скважины на приемистость. При закрытом устье, опрессовывают открытый ствол в скважине, контролируя давление по манометру. Если стрелка манометра в какой-то момент замирает и начинает отклоняться в лево, насос останавливают и фиксируют показание манометра, при котором началось поглощение раствора. Но, ни в коим случае, нельзя во время испытания открытого ствола превысить давление опрессовки последней обсадной колонны. То есть, если во время испытания скважины на приемистость давление достигает значения давления опрессовки колонны (с учетом плотности жидкости, на которой проводят испытание) и поглощения нет, то останавливают насос и делают вывод, что давление начала поглощения больше, чем давление опрессовки колонны (предельно допустимое давление определяют от давления опрессовки). Если же во время испытания, поглощение начинается при давлении ниже, чем давление опрессовки, то предельно допустимое давление в скважине будут определять именно от этой величины.
Предельно допустимое давление в скважине не должно превышать 80% от давления опрессовки последней обсадной колонны, либо от, давление начала поглощения. Выбирается наименьшая из этих двух величин, именно это давление указывается в том документе, который должен находиться на дроссельной установке.
Обязательно нужно учитывать плотность жидкости, то есть если проявление произошло при плотности бурового раствора, которая отличается от плотности жидкости при опрессовке или испытании – величину предельно допустимого давления нужно пересчитать. Именно об этой процедуре идет речь и в карте глушения.
Будем считать, что с этим разобрались.
В процессе стабилизации давления в скважине, после закрытия превенторов и задвижки перед дросселем, скважину контролируют по затрубному манометру, фиксируя в специальном журнале прирост давления за единицу времени.
Показание манометра на линии дросселирования не должно превышать предельно допустимое значение с учетом плотности жидкости.
Если показание манометра приближается к предельно допустимому значению, нужно попытаться сбить пиковое давление кратковременным открытием дросселя на 2-3 оборота. Именно кратковременным открытием, то есть, приоткрыть дроссель, стрелка на манометре дернется в лево, закрыть дроссель. Как показывает практика, иногда такие действия помогают стабилизировать скважину.
Если, несмотря на все усилия, стабилизировать скважину не удается и показание манометра превышает предельное значение, дальнейшее развитие событий, на мой взгляд, предугадать невозможно. Далеко не всегда, человек оказывается сильнее природы, необходимо понимать, что человеческая жизнь является самой большой ценностью.
Если вы с чем-то не согласны или что-то написано слишком сложно и непонятно, пишите, обсудим.
Продолжение следует.