Задача 1. В процессе бурения скважины диаметром на глубине обнаружено ГНВП

В процессе бурения скважины диаметром на глубине обнаружено ГНВП. Численные значения параметров скважины, обсадной и бурильной колонн, режимов промывки при бурении, а также данных, зарегистрированных после герметизации устья скважины, приводятся в табл. 1.

Требуется определить следующие параметры:

· объёмы трубного и затрубного пространства скважины, м³;

· максимально допустимое давление на устье, МПа;

· плотность и тип поступившего в скважину флюида, г/см³;

· пластовое давление, МПа;

· плотность утяжеленного раствора для глушения, г/см³;

· начальное давление циркуляции, МПа;

· конечное давление циркуляции, МПа;

· время, необходимое для заполнения бурильной колонны утяжеленным раствором, мин.;

· время, необходимое для заполнения затрубного пространства, мин.

По результатам расчётов построить график изменения давления в бурильных трубах во времени и по числу ходов насоса в процессе заполнения бурильной колонны утяжеленным буровым раствором.

Исходные данные:

Используем данные по скважине, представленные на рис. 1.

Обсадная колонна:

· диаметр – 244, 5 ´ 11 мм;

· длина по стволу – 1500 м;

· глубина – 1500 м.

Открытый ствол:

· диаметр – 215, 9 мм;

· длина – 500 м;

· глубина – 2000 м.

Плотность раствора г/см³.

Градиент гидроразрыва МПа/м.

Бурильная колонна:

· СБТ 127/108, 6 мм – 1850 м;

· УБТ 203/76 мм – 150 м.

Объём флюида м³.

Рисунок 1 – Исходные данные к задаче

Решение:

1. Объёмы трубного и затрубного пространства скважины могут быть определены по таблицам справочных материалов или расчётом площадей сечений скважины в различных интервалах, умноженных на соответствующую длину интервала.

Объём трубного пространства скважины равен сумме внутренних объёмов колонны бурильных труб и УБТ:

· объём колонны бурильных труб:

м³;

· объём УБТ:

м³;

· общий объём бурильной колонны:

м³.

Объём затрубного пространства скважины равен сумме объёмов кольцевого пространства в интервалах:

· обсадная колонна ´ бурильные трубы:

м³;

· открытый ствол ´ бурильные трубы:

м³;

· открытый ствол ´ УБТ:

м³;

· общий объём затрубного пространства:

м³;

· общий объём скважины:

м³.

2. Максимально допустимое давление в затрубном пространстве скважины не должно превышать давления гидроразрыва пород наиболее слабого пласта ниже башмака обсадной колонны за минусом гидростатического давления столба раствора над подошвой пласта. По условию задачи наиболее слабый пласт находится под башмаком обсадной колонны:

МПа.

Максимально допустимая плотность бурового раствора в скважине:

г/см³.

3. Плотность поступившего в скважину пластового флюида:

· высота столба пачки флюида в затрубном пространстве из условия, что «голова» пачки объёмом м³ находится выше секции УБТ:

м;

· плотность пластового флюида в забойных условиях:

г/см³;

· тип поступившего в скважину флюида расчётной плотностью г/см³ соответствует газовому конденсату ( г/см³).

4. Пластовое давление:

МПа.

5. Плотность бурового раствора для глушения скважины:

г/см³,

где – необходимое превышение гидростатического давления столба бурового раствора в скважине над пластовым давлением для данного интервала глубины скважины 1200–2500 м ( %, но не более 2, 5 МПа, или МПа).

Примем в расчёт значение МПа.

Плотность бурового раствора для глушения скважины также может быть определена по следующей формуле:

г/см³.

6. Начальное давление циркуляции:

МПа,

где – гидравлические сопротивления при выбранной для глушения скважины подаче (определяются по давлению циркуляции бурового раствора плотностью при пониженной подаче насоса или рассчитываются по формуле).

По условию задачи давление циркуляции при подаче насоса л/с в процессе бурения составляет МПа:

МПа.

7. Конечное давление циркуляции:

МПа.

8. Время заполнения бурильной колонны утяжеленным раствором при выбранной подаче насоса:

мин.

9. Число двойных ходов поршней бурового насоса, необходимых для полной замены исходного бурового раствора в бурильной колонне на раствор глушения, зависит от технических характеристик насоса. По условию задачи подача насоса на каждый двойной ход поршней составляет литров/ход:

ходов.

Время заполнения затрубного пространства утяжеленным раствором при выбранной подаче насоса:

мин.

Число двойных ходов поршней бурового насоса, необходимых для полной замены исходного бурового раствора в затрубном пространстве на раствор глушения:

ходов.

10. Общее время заполнения скважины утяжеленным раствором:

мин.

Число двойных ходов поршней бурового насоса, необходимых для полной замены исходного бурового раствора в скважине на раствор глушения:

ходов.

Согласно полученным расчётным данным строится график изменения давления в бурильных трубах во время закачки утяжеленного бурового раствора в объёме бурильной колонны (рис. 2).

По данным графика составляется рабочая таблица давления в бурильных трубах, для чего определяется зависимость давления от числа ходов насоса по следующей формуле:

МПа/100 ходов.

Число ходов	Давление, МПа
	6, 7
	6, 4
	6, 1
	5, 8
	5, 5
	5, 2
	4.9
	4, 6
	4, 3
	4, 1
	4, 0
	4, 0
	4, 0
	4, 0
	4, 0
	4, 0
	4, 0
	4, 0

Рисунок 2 – График и рабочая таблица изменения давления в бурильных трубах