Метод бурильщика при ликвидации ГНВП. Метод Бурильщика
 Скачать 414.59 Kb.
|
|
Метод Бурильщика Характерной особенностью метода бурильщика является разделение технологических операций по ликвидации ГНВП на две стадии: стадию вымыва флюида и стадию глушения. Основное содержание метода бурильщика и последовательность выполнения операций важны для изучения и понимания, так как этот метод является основным методом управления скважиной и имеет наибольшее распространение. Метод бурилыцика позволяет избежать сложных вычислений и использовать реальные данные давлений в скважине в процессе ликвидации ГНВП. Технология управления скважиной при ГНВП методом бурильщика предусматривает два цикла промывки. В течение первого цикла, когда циркуляцию в скважине восстанавливают сразу же после герметизации устья и периода стабилизации давлений, пластовый флюид вымывается из скважины буровым раствором исходной плотности – стадия вымыва. По окончании вымыва флюида циркуляцию останавливают, закрывают скважину и приступают к приготовлению утяжеленного бурового раствора расчетной плотности в запасных емкостях в необходимом объеме. В течение второго цикла восстанавливают циркуляцию утяжеленным раствором и замещают в скважине буровой раствор, использовавшийся в первом цикле, на утяжеленный буровой раствор расчетной плотности. В этом заключается стадия глушения. Преимущества метода: минимальное время простоя скважины без промывки; простота применения; не требуется проведения сложных расчетов и построения графиков; после вымыва флюида значения давлений, используемые для расчета плотности бурового раствора, являются более точными; возможность использования на буровых, не имеющих производительного оборудования для приготовления бурового раствора, и при недостаточном запасе утяжелителя. Недостатки метода: продолжительность – требует как минимум два цикла циркуляции; возникающие при ликвидации ГНВП максимальные давления в скважине выше по сравнению с другими методами, следовательно – недопустимость применения на скважине, где возможно поглощение бурового раствора при низком давлении гидроразрыва. Стадия поступления пластового флюида В силу меньшей плотности газовой пачки по сравнению с плотностью бурового раствора (сила Архимеда больше силы тяжести) она постоянно всплывает в буровом растворе. Причем скорость всплытия составляет примерно 300 м/ч. Следует отметить, что в силу высоких гидравлических сопротивлений в сопловых насадках долота газовая пачка будет подниматься именно в затрубном пространстве. При этом состояние прорвавшегося в скважину столба газа определяется законом Бойля-Мариотта:  ,где V1, V2 – начальный и конечный объемы газа, P1, P2 – начальное и конечное давления газа. Поэтому в случае, если газ попадает на устье без расширения (устье скважины загерметизированно), т.е. отсутствует возможность увеличения его объема в скважине (см. рисунок), то: Пластовое давление «переносится» на устье скважины, что приводит к разрыву бурильных труб и линий ПВО. Увеличенное при этом забойное давление приводит к гидроразрыву пластов. В связи с этим, при закрытой скважине нельзя в течение длительного времени допускать всплытия газовой пачки к устью скважины без регулирования ее объема.  Изменение давлений в трубах и затрубном пространстве при всплытии газовой пачки в закрытой скважине Поэтому газу при его всплытии необходимо дать возможность расширяться. Расширение происходит за счет снижения гидростатического давления столба бурового раствора, находящегося выше газовой пачки (см. рисунок). После герметизации устья скважины надо дождаться момента статического неустойчивого равновесия (5–10 минут), который характеризуется выравниванием пластового и забойного давления. В этом случае приток газа в скважину прекращается, на устье скважины создаются избыточные давления. Избыточное давление в трубах определяется превышением пластового давления над гидростатическим давлением столба бурового раствора, находящегося в бурильных трубах:  ,где  – фактическое пластовое давление; – исходная плотность бурового раствора, кг/м3;H – глубина кровли проявляющего пласта, м. Избыточное давление в затрубном пространстве определяется превышением пластового давления над гидростатическим давлением составного столба бурового раствора и газовой пачки, находящихся в затрубном пространстве:  ,где  – плотность составного столба бурового раствора и газовой пачки, кг/м3.Данные зависимости объясняют факт превышения избыточного давления в затрубном пространстве в сравнении с избыточным давлением в бурильных трубах в момент неустойчивого равновесия (гидростатическое давление столба жидкости в затрубном пространстве меньше за счет поступившего газа).  Принципиальная схема ликвидации ГНВП «методом Бурильщика»
Стадия вымыва пластового флюида Главными условиями при ликвидации ГНВП являются: Постоянство забойного давления. Превышение забойного давления над пластовым. Баланс давлений в трубах и затрубном пространстве скважины во время циркуляции при использовании дросселя может быть выражен следующей зависимостью:  , где  – забойное давление;  – давление на насосе;  – давление на дросселе;  ,  – гидростатические давления столбов жидкости в трубах и затрубном пространстве;  ,  – гидродинамические давления, возникающие при циркуляции бурового раствора.Этап I – подъем газовой пачки к устью В процессе подъема газовой пачки на поверхность происходит увеличение ее объема, следовательно, и длины, что ведет к снижению гидростатического давления столба бурового раствора в затрубном пространстве, поэтому наблюдается рост избыточного давления в затрубном пространстве. Если в процессе циркуляции при неизменных значениях плотности бурового раствора и подачи насосов поддерживать постоянное давление на насосах, то забойное давление также будет сохраняться постоянным, поскольку гидростатическое давление и величина гидравлических сопротивлений в трубном пространстве не изменяются. Следовательно, для сохранения постоянства забойного давления в любой момент времени давление в затрубном пространстве, созданное на дросселе, должно компенсировать изменение гидростатического давления в затрубном пространстве при движении в нем пачки пластового флюида. В процессе вымыва флюида плотность бурового раствора не изменяется, бурильная колонна и затрубное пространство скважины заполняются буровым раствором начальной плотности. Следовательно, не изменяется гидростатическое давление столба бурового раствора в трубном пространстве, тогда о величине забойного давления можно точно судить по давлению в бурильных трубах, поддерживая его равным расчетному значению Pнач. Это и есть косвенный метод контроля забойного давления. Поддержание постоянным давления в бурильных трубах осуществляется поворотом дросселя (при увеличении давления – приоткрываем дроссель, при уменьшении – прикрываем). Скорость изменения давления в бурильных трубах составляет при регулировании степени открытия дросселя составляет 150–300 м/с. Этап II – удаление пачки газа из скважины В процессе удаления газовой пачки из скважины гидростатическое давление столба жидкости в затрубном пространстве будет увеличиваться. Следовательно, избыточное давление в затрубном пространстве будет снижаться. III – период циркуляции жидкости до начала замены ее на жидкость глушения Признаком окончания стадии вымыва флюида является равенство давлений в трубном и затрубном пространствах скважины при закрытой скважине. Стадия глушения скважины Этап IV – заполнение бурильных труб жидкостью глушения После увеличения плотности бурового раствора в приемных емкостях до необходимого значения циркуляция в скважине возобновляется. При закачке утяжеленного бурового раствора в бурильные трубы гидростатическое давление столба в трубном пространстве постоянно увеличивается, в то время как плотность бурового раствора в затрубном пространстве постоянна, что обусловливает необходимость поддерживать постоянное давление на дросселе, т.е. давление в затрубном пространстве. Тогда при постоянном давлении на дросселе можно обеспечить постоянство забойного давления. По мере заполнения бурильных труб жидкостью глушения ее столб будет частично, а при достижении забоя и полностью компенсировать избыточное давление в бурильных трубах. Технологическая операция по восстановлению циркуляции имеет такой же характер, что и в первом цикле циркуляции, за исключением величины давления на дросселе, значение которого должно превышать на 5–10 атм давление в закрытой скважине после вымыва флюида (2 условие при ликвидации ГНВП). Давление на дросселе сохраняется постоянным до тех пор, пока бурильная колонна не заполнится утяжеленным буровым раствором. При этом давление в бурильных трубах снижается. Этап V – заполнение затрубного пространства жидкостью глушения С выходом утяжеленного раствора в затрубное пространство положение меняется. Теперь раствор постоянной плотности находится уже в бурильной колонне, и, следовательно, целесообразно вести контроль и поддерживать постоянное давление в бурильных трубах. После выхода утяжеленного раствора в затрубное пространство давление на дросселе регулируется таким образом, чтобы полученное конечное давление циркуляции сохранялось постоянным до полного заполнения скважины утяжеленным буровым раствором. С выходом на устье утяжеленного раствора циркуляция останавливается и скважина закрывается. В закрытой скважине давление в бурильных трубах и в затрубном пространстве должны быть равны нулю. Основные принципы анализа давлений  1 – кондуктор, 2 – дроссель, 3, 5 – затрубное пространство, 4 – бурильные трубы Стандартные статические условия в скважине (отсутствие циркуляции бурового раствора). Давления в трубах и затрубном пространстве равны нулю. Забойное давление определяется гидростатическим давлением бурового раствора.  1 – бурильные трубы, 2 – затрубное пространство Устье скважины загерметизированно. Плотность бурового раствора в затрубном пространстве меньше плотности раствора в бурильных трубах. Разность гидростатических давлений создает избыточное давление в затрубном пространстве. Забойное давление не изменяется.  1 – бурильные трубы, 2 – затрубное пространство Стандартные динамические условия в скважине (циркуляция бурового раствора). Плотность бурового раствора в затрубном пространстве равно плотности раствора в бурильных трубах. Следовательно, давление в бурильных трубах равно гидродинамическому давлению. Забойное давление определяется суммой гидростатического и гидродинамического давлений.  1 – бурильные трубы, 2 – затрубное пространство Ситуация при циркуляции бурового раствора, когда плотность бурового раствора в затрубном пространстве меньше плотности раствора в бурильных трубах. Образуются разбалансированные условия циркуляции. Если вести промывку с тем же давлением в бурильных трубах, то для неизменности забойного давления дросселем необходимо создать противодавление (равное 30 кгс/см2 в этом случае).  Ситуация при циркуляции бурового раствора, когда началось ГНВП. Плотность бурового раствора в затрубном пространстве и давление циркуляции не изменились. Увеличился приток раствора из скважины. Образуются разбалансированные условия циркуляции.  Устье скважины загерметизированно. Плотность бурового раствора в затрубном пространстве меньше плотности раствора в бурильных трубах. В каждой стороне сообщающегося сосуда избыточное давление компенсирует разницу между пластовым и гидростатическим давлениями. Забойное давление увеличивается до пластового.  Ситуация при циркуляции бурового раствора (в начальный момент вымыва пластового флюида). Давление циркуляции складывается из избыточного давления в трубах и исходного давления циркуляции. Забойное давление при циркуляции становится больше пластового (создается репрессия). Контрольные вопросы На какие стадии разделяется процесс ликвидации ГНВП методом Бурильщика? Каковы преимущества метода Бурильщика? Каковы недостатки метода Бурильщика? Зачем необходима операция по замене исходного бурового раствора на жидкость глушения? Почему при закрытой скважине в течение длительного времени нельзя допускать всплытия газовой пачки? Почему пластовый флюид при его поступлении в ствол скважины всплывает? Какова примерная скорость всплытия газовой пачки в стволе скважины? Почему газовая пачка при попадании в ствол скважины будет подниматься именно в затрубном пространстве? Почему в открытой скважине газовая пачка при ее подъеме расширяется? Чем характеризуется момент неустойчивого равновесия? Что показывают избыточные давления в бурильных трубах и затрубном пространстве? Почему в момент неустойчивого равновесия избыточное давление в затрубном пространстве больше избыточного давления в бурильных трубах? На какие этапы подразделяется каждая стадия ликвидации ГНВП методом Бурильщика? Каковы главные условия при ликвидации ГНВП любыми методами? Какой формулой выражен баланс давлений в бурильных трубах и затрубном пространстве? В чем заключается косвенный метод контроля забойного давления? Каким образом в процессе ликвидации ГНВП поддерживается постоянным давление в бурильных трубах или давление в затрубном пространстве? Какова скорость передачи сигнала при регулировке трубного давления дросселем? Как изменяется избыточное давление в затрубном пространстве в процессе подъема газовой пачки и почему? Как изменяется избыточное давление в затрубном пространстве в процессе удаления газовой пачки и почему? Каков индикатор успешно проведенной стадии вымыва пластового флюида? Как изменяется избыточное давление в трубном пространстве на этапе закачки жидкости глушения в бурильные трубы и почему? Почему на этапе закачки жидкости глушения в бурильные трубы контролируемым параметром является избыточное давление в затрубном пространстве? Как изменяется избыточное давление в затрубном пространстве на этапе подъема жидкости глушения в затрубное пространство и почему? Почему на этапе подъема жидкости глушения в затрубное пространство контролируемым параметром является избыточное давление в бурильных трубах? Каков индикатор успешно проведенной стадии глушения скважины? Каковы формулы расчета фактического пластового давления проявляющего пласта, плотности жидкости глушения, начального давления циркуляции, конечного давления циркуляции? | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
