Ликвидация ГНВП одностадийным способом. Часть 1
Метод «Ожидания и утяжеления»
Данный метод ликвидации ГНВП, в отличии от метода «Бурильщика», является одностадийным.
Вымыв пластового флюида из скважины (промывка скважины) и закачка в скважину жидкости глушения (глушение скважины) производятся одновременно, за один цикл циркуляции бурового раствора.
Когда в скважине обнаружен приток пластового флюида, она закрывается (см. статью «Герметизация устья скважины»), вся система бурового раствора на поверхности утяжеляется до расчетной плотности, необходимой для глушения скважины. Затем утяжеленный раствор для глушения закачивается с поверхности до долота с соблюдением графика закачки.
Методика расчета графика закачки утяжеленного бурового раствора будет рассмотрена ниже. Когда жидкость глушения выйдет из под долота в затрубное пространство, давление циркуляции в бурильной колонне поддерживается постоянным и равным расчетному конечному давлению циркуляции до полного заполнения скважины жидкостью глушения.
При ликвидации ГНВП методом «Ожидания и утяжеления», давление в скважине контролируют только по трубному манометру.
Преимущества метода «Ожидания и утяжеления»:
- не используют показания затрубного манометра;
- требуется гораздо меньше времени на ликвидацию ГНВП (один полный цикл циркуляции бурового раствора);
- за счет того, что сразу начинают закачивать утяжеленный раствор, давление на устье скважины понижается.
Недостатки:
- сложный, требует хорошей обученности персонала;
- на буровой площадке необходимо иметь дополнительные емкости для хранения бурового раствора, в противном случае, длительное время (пока готовится жидкость глушения) скважина будет находиться без циркуляции.
Рассмотрим применение метода «Ожидания и утяжеления» на примере.
Исходные данные.
После обнаружения ГНПВ, работы по герметизации устья скважины были выполнены в полном объеме.
После стабилизации давления в скважине, были записаны показания манометра на стояке Ртр, и манометра на линии дросселирования Рзат.
Ртр = 50 атм
Рзат = 60 атм
Глубина скважины Н = 2000м
Плотность бурового раствора ρ = 1140 кг/м3 = 1,14 г/см3
Давление гидропотерь Ргп = 15 атм.
Буровой мастер проводит все необходимые расчеты.
1. Определяет пластовое давление
Рпл = Ртр + ρġН,
где Ртр – показания манометра на стояке после стабилизации давления в скважине,
ρ – плотность бурового раствора,
ġ – гравитационная постоянная - 9,8 м/с2,
Н – глубина скважины, м.
Рпл = 5000000 + 1140×9,8×2000 = 273,4 атм
2. Определяет расчетное забойное давление в скважине, которое нужно будет поддерживать постоянным до полной ликвидации ГНВП
Рзаб.расч = Рпл + ΔР,
где ΔР – дифференциальное давление, величина на которую забойное давление должно превышать пластовое. По рекомендации иностранных специалистов, при ликвидации ГНВП ΔР должно быть не менее 13,8 атм. Принимаем ΔР = 14 атм.
Рзаб.расч = 273,4 + 14 = 287,4 атм.
3. Определяет плотность жидкости глушения
Рзаб.расч /ġН = 1,46 г/см3
4. Определяет начальное давление циркуляции бурового раствора Рнач, показание манометра на стояке в самом начале закачки жидкости глушения.
Рнач = Ртр + Ргп + ΔР
где
Ртр – показание манометра на стояке (трубного манометра) после стабилизации;
Ргп – давление гидропотерь;
ΔР – дифференциальное давление.
Давление гидропотерь – это то давление, которое необходимо затратить на преодоление сопротивлений при движении раствора внутри бурильной колонны. Величина давления гидропотерь зависит от:
- производительности бурового насоса;
- длины бурильной колонны;
- диаметра бурильной колонны;
- конструкции забойного двигателя (если он есть в КНБК);
- конструкции долота;
- параметров бурового раствора;
- и т.д.
Величина давления гидропотерь определяется и записывается перед каждым началом процесса бурения, во время прокачки бурового раствора. Бурильщик включает буровой насос и, после выхода насоса на рабочую производительность, записывает показание манометра на стояке – это и будет давлением гидропотерь при рабочей производительности насоса.
Рекомендуемая производительность насоса при ликвидации ГНВП – 50% от рабочей производительности бурового насоса, т.е. если производительность насоса во время ликвидации ГНВП будет уменьшена по сравнению с рабочей производительностью, необходимо пересчитать величину давление гидропотерь для этой производительности насоса. Методику пересчета рассмотрим при заполнении карты «Глушения скважины».
В нашем случае, примем величину давления гидропотерь равной 15 атм.
Ргп = 15 атм.
В этом случае, начальное давление циркуляции будет определяться следующим образом:
Рнач = 50 атм + 15 атм + 14 атм = 79 атм
5. Определяет конечное давление циркуляции бурового раствора Рконечное, показание манометра на стояке, которое должно быть в момент выхода жидкости глушения из под долота в за трубное пространство. Далее это значение на манометре нужно поддерживать постоянным при помощи дросселя до полного заполнения скважины утяжеленным буровым раствором.
Рконечное = Ргп · (ρгл / ρ0),
где
- Ргп – давление гидропотерь, в нашем случае, 15 атм.;
- ρгл – плотность жидкости глушения, в нашем случае, 1,46 г/см3;
- ρ0 – начальная плотность бурового раствора, в нашем случае, 1,14 г/см3.
Рконечное = 15 · (1,46/1,14) = 19,2 атм.
6. Строит график падения показаний манометра на стояке в процессе закачки утяжеленного бурового раствора.
Проблема заключается в следующим, в процессе ликвидации ГНВП мы будем использовать только показания манометра на стояке, т.к. в затрубе находится пластовый флюид и показания затрубного манометра (на линии дросселирования) будут не корректны.
По мере закачки жидкости глушения во внутрь бурильной колонны, давление на манометре (на стояке) начнет уменьшаться за счет увеличения противодавления на пласт. Наша задача контролировать величину падения давления при помощи дросселя, так как мы должны поддерживать постоянное забойное давление в скважине равное расчетному значению - Рзаб.расч = 287,4 атм.
Важно понимать: показания манометра на стояке будут изменяться, но забойное давление в скважине должно быть постоянным и равным Рзаб.расч = 287,4 атм.
При помощи графика глушения мы будем определять показания трубного манометра по мере закачки жидкости глушения.
Для построения графика необходимо рассчитать величину падения давления на стояке по мере закачки каждого кубического метра утяжеленного бурового раствора, назовем эту величину Δ.
Δ =(Рн - Рк) / Vбк
где Vбк - внутренний объем бурильной колонны, в нашем случае 23 куба.
Подставляем все значения в формулу и получаем
Δ = (79 - 19,2) / 23 = 2,99 ≈ 3 атм/м3.
Это означает, что показание манометра на стояке должно уменьшаться (при помощи дросселя) на 3 атмосферы по мере закачки каждого кубического метра жидкости глушения. К сожалению, в реальной жизни, контролировать объем закачки жидкости глушения придется при помощи счетчика двойных ходов поршня бурового насоса. Поэтому, мы тоже, в дальнейшем, пересчитаем кубы в ходы насоса.
После того как будет закачено 20м3 жидкости глушения, т.е. полный объем бурильной колонны, раствор выйдет из под долота, манометр на стояке должен показывать конечное давление циркуляции – 19,2 атмосферы.
Это показание манометра необходимо при помощи дросселя поддерживать постоянным до полного заполнения скважины жидкостью глушения.
На канале есть видео по ликвидации ГНВП одностадийным способом.
В следующей статье мы разберемся, как определять показания трубного манометра в процессе закачки жидкости глушения при помощи графика глушения и не только.
Продолжение следует.