Определение совместимых интервалов бурения

Исходные данные для выполнения расчетов

Каждый студент получает индивидуальное задание, содержащее:

- геологический разрез условного месторождения со сведениями о литологии и толщине пластов;

- данные замеров пластовых давлений р _п и давлений гидроразрыва р _гр пластов (первый интервал содержит пресную воду, а пятый – продуктивный).

Диаметр эксплуатационной колонны принимается для четных вариантов задания 127 мм, для нечетных вариантов - 139, 7 мм. Варианты заданий приведены в приложении.

Расчетно-графическое задание включает решение следующих задач:

- определение совместимых интервалов бурения;

- обоснование конструкции скважины и плотности промывочной жидкости по интервалам бурения;

- расчет диаметров обсадных колонн и диаметров долот под каждую обсадную колонну;

- расчет необходимого расхода промывочной жидкости.

Определение совместимых интервалов бурения

Геологический разрез скважины представлен пластами значительной толщины. Верхняя граница пласта называется кровлей, нижняя – подошвой пласта. Замеры пластового давления и давления гидроразрыва осуществляются лишь в отдельных точках. В задании даны замеры лишь в одной точке каждого пласта. При проведении расчетов принимается, что относительные давления в пределах пласта постоянные, т.е.

p' _п = р _п / р _в = const; (2.1)

p' _гр = р _гр / р _в = const, (2.2)

где p' _п и p' _гр – относительные пластовое давление и давление гидроразрыва;

p _в – давление столба воды на глубине замера соответствующих давлений:

p _в = r_в gz, (2.3)

где r_в - плотность воды;

g - ускорение силы тяжести;

z - глубина бурения по вертикали, на которой произведен замер соответствующего давления. Принять r_в = 1000 кг/м³, g = 9, 81 м/с².

Плотность промывочной жидкости r также рассчитывается в относительных величинах:

r_о = r /r_в. (2.4)

Пласты совместимы для бурения, если относительные плотности бурового раствора r_о, рассчитанные по величинам названных давлений для этих пластов, удовлетворяют неравенству

r_оmin £ r_о £ r_оmax, (2.5)

где r_оmin – минимально допустимая плотность промывочной жидкости, рассчитанная по пластовому давлению;

r_оmax – максимально допустимая плотность промывочной жидкости, рассчитанная по максимально допустимому давлению в скважине из условий гидроразрыва или экологических требований по предупреждению загрязнения промывочной жидкостью пластов пресной воды и продуктивных пластов.

r_оmin = kp' _п; (2.6)

r_оmax = k _гр р' _гр, (2.7)

где k и k _гр - коэффициенты запаса, учитывающие возможные колебания давления в скважине. Величины k выбрать из таблице1, а k _гр принять 0, 95. Если в задании не оговорены дополнительные условия, то значения k для соответствующих пластов принять минимальными.

Таблица1 - Значение коэффициентов k

Таблица 2 - Результаты расчетов относительных давлений и требуемых плотностей промывочной жидкости по формулам

В соответствии с неравенством (2.5) принять решение о совместимых интервалах бурения.

Для облегчения принятия решений необходимо построить совмещенные графики относительных плотностей промывочной жидкости. Пример такого графика приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Зависимости относительных предельных плотностей

промывочной жидкости от глубины бурения (а) и схемы конструкции скважины с хвостовиком (б) и с потайной технической колонной (в)

На рисунке 1 а, график а отражает минимально допустимые плотности бурового раствора, график b – максимально допустимые плотности из условия предупреждения гидроразрыва, а график с – максимально допустимые плотности по экологическим требованиям. Допустимый диапазон изменения плотности бурового раствора показан штриховкой.

Из рисунка 1 а следует, что первый и второй интервалы совместимы, т.к. диапазоны допустимых плотностей бурового раствора перекрываются, и можно применить общую промывочную жидкость плотностью от 1, 15 до 1, 28. Но первый интервал содержит пресную воду и должен быть перекрыт экологической колонной – кондуктором (рисунок 1 б, в). Поэтому он выделяется как отдельный интервал и исключается из сопоставления с последующими интервалами.

Второй и третий интервалы также совместимы, а четвертый интервал не совместим с третьим, т.к. диапазоны допустимых плотностей бурового раствора не перекрываются. Второй и третий интервалы также следует перекрыть обсадной колонной (эксплуатационной). Четвертый и пятый интервалы совместимы. Так как их общая толщина невелика, то их можно перекрыть хвостовиком (короткой колонной), спускаемым на бурильных трубах, которые после цементирования хвостовика извлекаются из скважины.

Возможен другой вариант конструкции скважины. Второй, четвертый и пятый интервалы бурения совместимы. Поэтому третий интервал может быть перекрыт потайной колонной (рисунок 1 в), бурение продолжено до проектной глубины и в скважину спущена эксплуатационная колонна. Решение принимается на основании расчета массы всех колонн всех вариантов конструкции, принимается тот вариант, в котором масса всех колонн минимальная.