Комплект программ

ПРИКЛАДНЫЕ РАСЧЕТЫ
ПО КОНТРОЛЮ БУРЕНИЯ И ГТИ

Методическое описание

СОДЕРЖАНИЕ

НАЗНАЧЕНИЕ

Комплект программ «Прикладные расчеты по контролю бурения и ГТИ», далее «прикладные расчеты», предназначен для оперативного проведения расчетов при решении задач контроля процесса бурения и геолого-технологических исследований (ГТИ) скважин в процессе бурения.

Прикладные расчеты реализованы по следующим основным направлениям:

• 
  технологические расчеты;
  
• 
  гидравлические расчеты;
  
• 
  расчеты по предупреждению осложнений и аварий.
  

Прикладные расчеты являются приложением Microsoft Exel и легко доступны в освоении и использовании.

Прикладные расчеты включают три пакета расчетов (см. описание ниже).

Прикладные расчеты рекомендуются для использования в производственной деятельности отрядов и партий ГТИ, а также могут использоваться в интерпретационных группах экспедиций ГТИ.

СОСТАВ

В прикладные расчеты входят:

• 
  Пакет «Расчеты по скважине и гидравлика по степенной модели», включает расчеты:
  
  • 
    Расчеты по скважине
    
  • 
    Гидравлические потери давления
    
  • 
    Гидродинамические давления
    
  • 
    Подъем и осаждение шлама
    
• 
  Пакет «Гидравлика по линейной модели», включает расчеты:
  
  • 
    Потери давления в КП;
    
  • 
    Потери давления в трубах,..
    
  • 
    Давления при спуске, подъеме
    
• 
  Пакет «Расчеты по предупреждению аварий и осложнений», включает расчеты:
  
  • 
    Контроль за доливом
    
  • 
    Контроль за выбросом
    
  • 
    Глушение скважины
    
  • 
    Профиль давления в кольцевом пространстве при глушении скважины
    
  • 
    Контроль за поглощением
    
  • 
    Определение верхней границы прихвата бурильных труб
    

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Прикладные расчеты производятся для определения давлений в скважине при контроле нормального технологического процесса, решении задач предупреждения осложнений и аварий, оценки пластовых давлений, а также для привязки шлама к истинной глубине.

Расчеты гидродинамических потерь давления в КП и эквивалентной плотности раствора должны производиться при возникновении следующих ситуаций:

• 
  осыпи, обвалы стенок скважины;
  
• 
  угроза выброса или поглощения бурового раствора;
  
• 
  вскрытие зон АВПД.
  

Гидродинамическое давление при движении инструмента и эффективное давление на забой определяются при условии поршневания/свабирования в процессе СПО, а также при геологической промывке. При разрушении насадок долота производится расчет потерь давления на долото.

Расчет общего объема раствора в скважине, времени цикла и полуцикла промывки, времени отставания шлама производится в обязательном порядке независимо от сложившейся ситуации с заданной частотой.

Кроме того, все гидравлические расчеты повторяются или производятся по требованию буровой бригады или служб УБР.

Гидравлические расчеты возобновляются при изменении:

• 
  плотности бурового раствора более чем на 0,2 г/см³;
  
• 
  длины бурильных труб более чем на 100-150 м;
  
• 
  длины УБТ более чем на 30-50 м;
  
• 
  расхода бурового раствора более чем на 1 л/с;
  
• 
  свойств бурового раствора после химобработки;
  
• 
  конструкции бурильной колонны или конструкции скважины.
  

Расчеты времени подъема шлама возобновляются также при изменении плотности и размеров шлама.

Все гидравлические расчеты производятся посекционно; общее гидродинамическое давление определяется как сумма давлений в каждой секции.

ПОРЯДОК РАБОТЫ

Каждый пакет представляет собой книгу Exel с количеством листов – по количеству расчетов: каждый из расчетов реализован на отдельном листе.

Наименование листа отражает наименование расчета.
Лист расчета содержит:

• 
  заголовок расчета;
  
• 
  общие исходные данные (дата расчета, площадь, скважина, интервал исследований, оператор);
  
• 
  исходные данные непосредственно по расчету;
  
• 
  расчетные данные;
  
• 
  примечания, комментарии (необязательно).
  

Белым цветом выделены поля значений исходных параметров – в них пользователь вводит значения параметров. В расчетах, использующих несколько методов, («Профиль давления», «Контроль за поглощением» и «Верхняя граница прихвата») исходные данные группируются соответственно методам.

Расчет осуществляется автоматически при любом изменении любого исходного параметра. Для проведения правильного расчета необходимо ввести значения всех предусмотренных расчетом исходных параметров, при этом следует соблюдать указанные в наименовании параметров единицы измерения.

Меняя значения исходных параметров расчета (всех или некоторых), можно осуществлять новые расчеты или перерасчеты по реальным данным, либо экспериментальные расчеты по предполагаемым или прогнозируемым данным.
Далее следуют описания расчетов по схеме: назначение, цель, расчетные параметры, исходные данные, методические замечания. Контрольные примеры изначально содержатся в листах расчетов в качестве примеров и прилагаются к данному описанию в распечатках.

ОПИСАНИЕ РАСЧЕТОВ

I. Пакет «Расчеты по скважине и гидравлика по степенной модели»

Пакет включает расчеты по скважине и гидравлические расчеты, основанные на применении вискозиметра Фанна и степенной реологической модели бурового раствора.

Пакет предназначен для проведения оперативных расчетов в процессе бурения нефтегазовой скважины для оценки состояния скважины, гидравлических и гидродинамических давлений в скважине и, таким образом, технологического контроля процесса бурения.

Пакет включает следующие расчеты:

1. 
   Расчеты по скважине
   
2. 
   Гидравлические потери давления
   
3. 
   Гидродинамические давления
   
4. 
   Подъем и осаждение шлама
   

1. Расчет «Расчеты по скважине»

Назначение – Определение параметров текущего состояния скважины:

• 
  объем бурового раствора в трубах, в кольцевом пространстве и общий объем бурового раствора в скважине;
  
• 
  время движения бурового раствора по трубам и время подъема бурового раствора от забоя до устья;
  
• 
  теоретический вес бурильной колонны в буровом растворе при полном заполнении трубного пространства и при отсутствии заполнения труб.
  

Цель –

Рекомендации – Объем и время циркуляции бурового раствора необходимо рассчитывать один раз за каждые 50 м изменения глубины скважины.
Расчетные параметры:

• 
  V_т – объем бурового раствора в трубах, м³;
  
• 
  V_кп – объем бурового раствора в кольцевом пространстве, м³;
  
• 
  V – объем бурового раствора в скважине, м³;
  
• 
  t_т – время движения раствора по трубам, мин;
  
• 
  t_пц – время подъема раствора от забоя до устья (время полуцикла промывки по кольцу), мин;
  
• 
  W_к1 – вес бурильной колонны в буровом растворе при полном заполнении трубного пространства, т;
  
• 
  W_к2 – вес бурильной колонны в буровом растворе при отсутствии заполнения труб, т.
  

Исходные данные:

• 
  m – число секций;
  
• 
  Q – расход бурового раствора, л/с;
  
• 
   - плотность бурового раствора, г/см³;
  
• 
  _м – плотность металла бурильных труб, г/см³;
  
• 
  W_в – вес вертлюга с грязевым шлангом и ведущей трубой, т;
  

данные по секциям:

• 
  D – диаметр скважины, мм;
  
• 
  d_н – наружный диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
  d_т – внутренний диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
  l – длина секции бурильных труб, м;
  
• 
  q – приведенный вес одного метра бурильных труб (с учетом замков), кг/м.
  

2. Расчет «Гидравлические потери давления»

/степенная модель/

Полное название – Гидравлические потери давления в кольцевом пространстве скважины.

Назначение – Определение потерь давления в КП (с учетом режима течения бурового раствора: ламинарного или турбулентного) и эквивалентной плотности бурового раствора.

Цель –

Рекомендации –
Расчетные параметры:

• 
  v_кп – фактическая скорость течения бурового раствора в КП, м/с;
  
• 
  v_кр – критическая скорость течения бурового раствора в КП, м/с;
  
• 
  Pеж – режим течения бурового раствора в КП (если v_кп  v_кр, режим ламинарный; если v_кп > v_кр, режим турбулентный);
  
• 
  P_кп – потери давления в КП, МПа;
  
• 
  P_сум – суммарные потери давления в КП, МПа;
  
• 
  _экв – эквивалентная плотность бурового раствора, г/см³.
  

Параметры v_кп , v_кр , Pеж и P_кп рассчитываются для каждой секции КП.
Исходные данные:

• 
  F₁ – показания вискозиметра Фанна при скорости вращения 600 об/мин;
  
• 
  F₂ – показания вискозиметра Фанна при скорости вращения 300 об/мин;
  
• 
  F₃ – показания вискозиметра Фанна при скорости вращения 3 об/мин (равно прочности геля F₃ = G = 5);
  
• 
   - плотность бурового раствора, г/см³;
  
• 
   – пластическая вязкость бурового раствора, Пас;
  
• 
  К – показатель консистенции бурового раствора;
  
• 
  Q – расход бурового раствора, л/с;
  
• 
  L – длина бурильной колонны, м;
  
• 
  m – число секций КП;
  

данные по секциям:

• 
  D – диаметр скважины, мм;
  
• 
  d_н – наружный диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
  l – длина секции бурильных труб, м.
  

3. Расчет «Гидродинамические давления»

/степенная модель/

Полное название – Гидродинамические давления при спуске и подъеме бурильной колонны (давления свабирования/поршневания и пульсации).

Назначение – Определение гидродинамических давлений при движении бурильной колонны:

• 
  давление пульсации (при открытом и закрытом конце колонны);
  
• 
  давление свабирования/поршневания (при ламинарном и турбулентном режимах течения бурового раствора в КП);
  
• 
  эффективное давление на забой (с учетом направления движения колонны бурильных труб – т.е. при спуске и подъеме).
  

Цель –
Расчетные параметры:

• 
  P_ост – давление пульсации, МПа;
  
• 
  v_от – относительная скорость бурового раствора при движении бурильных труб, м/с;
  
• 
  P_сваб.л – давление свабирования/поршневания при ламинарном режиме течения бурового раствора, МПа;
  
• 
  P_сваб.т – давление свабирования/поршневания при турбулентном режиме течения бурового раствора, МПа;
  
• 
  P_{сваб.сум} – суммарное давление свабирования/поршневания для всей колонны, МПа;
  
• 
  P_эф – эффективное давление на забой, МПа.
  

В расчетах учитывается, открыт или закрыт конец колонны.
Исходные данные:

• 
  F₁ – показания вискозиметра Фанна при скорости вращения 600 об/мин;
  
• 
  F₂ – показания вискозиметра Фанна при скорости вращения 300 об/мин;
  
• 
  F₃ – показания вискозиметра Фанна при скорости вращения 3 об/мин (равно прочности геля F₃ = G = 5);
  
• 
   - плотность бурового раствора, г/см³;
  
• 
   – пластическая вязкость бурового раствора, Пас;
  
• 
  H – глубина скважины, м;
  
• 
  К – показатель консистенции бурового раствора;
  
• 
  m – число секций КП;
  
• 
  t_с – среднее время спуска или подъема27 м труб (измеряется практически), с;
  
• 
  о/з – показатель, открыт (о) или закрыт (з) конец колонны.
  

данные по секциям:

• 
  l – длина секции бурильных труб, м.
  
• 
  D – диаметр скважины, мм;
  
• 
  d_н – наружный диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
  d_т – внутренний диаметр бурильной трубы, мм.
  

4. Расчет «Подъем и осаждение шлама»

/степенная модель/

Полное название – Расчет скорости осаждения и подъема шлама и времени подъема шлама в кольцевом пространстве.

Назначение – Определение характеристик движения шлама в КП – скорости и времени его подъема.

Цель – привязка шлама к истинной глубине.
Расчетные параметры:

• 
  v_кп – скорость течения бурового раствора в КП, м/с;
  
• 
  v_ос.ш – скорость оседания шлама, м/с;
  
• 
  v_п.ш – скорость подъема шлама, м/с;
  
• 
  t – время подъема шлама, мин;
  
• 
  t_сум – суммарное время подъема шлама, мин.
  

Исходные данные:

• 
  F₁ – показания вискозиметра Фанна при скорости вращения 600 об/мин;
  
• 
  F₂ – показания вискозиметра Фанна при скорости вращения 300 об/мин;
  
• 
  F₃ – показания вискозиметра Фанна при скорости вращения 3 об/мин (равно прочности геля F₃ = G = 5);
  
• 
  Q – расход бурового раствора, л/с;
  
• 
   - плотность бурового раствора, г/см³;
  
• 
  N – показатель потока;
  
• 
  К – показатель консистенции бурового раствора;
  
• 
  m – число секций КП;
  
• 
  _ш – плотность шлама, г/см³ (определяется с помощью лабораторных методов оператором-геологом);
  
• 
  d_ш – диаметр шлама, мм;
  

данные по секциям:

• 
  l – длина секции бурильных труб, м.
  
• 
  D – диаметр скважины, мм;
  
• 
  d_н – наружный диаметр бурильной трубы, мм.
  

II. Пакет «Гидравлика по линейной модели»

Описание и методика использования

Пакет включает гидравлические расчеты, основанные на применении вискозиметра ВСН-3 и линейной реологической модели бурового раствора.
Пакет включает следующие расчеты:

1. 
   Потери давления в КП
   
2. 
   Потери давления в трубах,..
   
3. 
   Давления при спуске, подъеме
   

1. Расчет «Потери давления в КП»

/линейная модель/

Полное название – Гидродинамические потери давления в кольцевом пространстве скважины.

Назначение – Определение потерь давления в КП (с учетом режима течения бурового раствора: ламинарного или турбулентного) и эквивалентной плотности бурового раствора.

Цель –

Рекомендации –
Расчетные параметры:

• 
  v_кп – фактическая скорость течения бурового раствора в КП, м/с;
  
• 
  v_кр – критическая скорость течения бурового раствора в КП, м/с;
  
• 
  Pеж – режим течения бурового раствора в КП (если v_кп  v_кр, режим ламинарный; если v_кп > v_кр, режим турбулентный);
  
• 
  P_кп – потери давления в КП, МПа;
  
• 
  P_сум – суммарные потери давления в КП, МПа;
  
• 
  _экв – эквивалентная плотность бурового раствора, г/см³.
  

Параметры v_кп , v_кр , Pеж и P_кп рассчитываются для каждой секции КП.
Исходные данные:

• 
  m – число секций КП;
  
• 
  ₀ – динамическое напряжение сдвига раствора, Па;
  
• 
   - плотность бурового раствора, г/см³;
  
• 
   – пластическая вязкость бурового раствора, Пас;
  
• 
  Н – глубина скважины, м;
  

данные по секциям:

• 
  D – диаметр скважины, мм;
  
• 
  d_н – наружный диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
  Q – расход бурового раствора, л/с;
  
• 
  l – длина секции бурильных труб, м.
  

2. Расчет «Потери давления в трубах,..»

/линейная модель/

Полное название – Гидродинамические потери давления в трубах, замковых соединениях и долоте.

Назначение –

Цель -

Рекомендации –
Расчетные параметры:

• 
  v_кп – фактическая скорость течения бурового раствора в КП, м/с;
  
• 
  v_кр – критическая скорость течения бурового раствора в КП, м/с;
  
• 
  Pеж – режим течения бурового раствора в КП (если v_кп  v_кр, режим ламинарный; если v_кп > v_кр, режим турбулентный);
  
• 
  P_т – потери давления в трубах, МПа;
  
• 
  P_д – потери давления в долоте, МПа;
  
• 
  P_з – потери давления в замках, МПа;
  
• 
  P_сум – суммарные потери давления в бурильной колонне, МПа.
  

Исходные данные:

• 
   – пластическая вязкость бурового раствора, Пас;
  
• 
  ₀ – динамическое напряжение сдвига раствора, Па;
  
• 
   - плотность бурового раствора, г/см³;
  
• 
  l_т – длина одной трубы, м;
  
• 
  L – длина бурильной колонны, м;
  
• 
  Q – расход бурового раствора, л/с;
  
• 
  d_т – внутренний диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
   - коэффициент расхода насадок (см. табл. 1);
  
• 
  f – суммарная площадь сечения насадок , мм² (см. табл. 2);
  
• 
  d_з – внутренний диаметр бурильной трубы, мм.
  

Таблица 1

№ п/п	Форма насадок	
1	Цилиндрические	0,64 – 0,66
2	Конические	0,8 – 0,9
3	Y-образная щель	0,7 – 0,75
4	Насадки с округленным входом и конусностью	0,9 – 0,95

Таблица 2

Диаметр насадок, мм	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Площадь сечения одной насадки, мм2	78,53	95,03	113,09	132,73	153,93	176,71	201,06	226,98	254,46
Площадь сечения трех насадок, мм2	235,61	285,09	339,29	398,19	461,81	530,13	603,18	680,94	763,40

3. Расчет «Давления при спуске, подъеме»

/линейная модель/

Полное название – Гидродинамические давления при спуске или подъеме бурильной колонны.

Назначение – Определение гидродинамических давлений при движении бурильной колонны:

• 
  давление свабирования/поршневания в КП);
  
• 
  эффективное давление на забой (с учетом направления движения колонны бурильных труб – т.е. при спуске и подъеме).
  

Цель –

Рекомендации –
Расчетные параметры:

• 
  P_сваб – давление свабирования/поршневания, МПа;
  
• 
  P_{сваб.сум} – суммарное давление свабирования/поршневания, МПа;
  
• 
  P_{эф (спуск)} – эффективное давление на забой при спуске, МПа;
  
• 
  P_{эф (под)} – эффективное давление на забой при подъеме, МПа.
  

Исходные данные:

• 
  m – число секций КП;
  
• 
   – пластическая вязкость бурового раствора, Пас;
  
• 
   - плотность бурового раствора, г/см³;
  
• 
  ₀ – динамическое напряжение сдвига раствора, Па;
  
• 
  H – глубина скважины, м;
  
• 
  v_от –скорость спуска/подъема бурильной колонны, м/с;
  

данные по секциям:

• 
  D – диаметр скважины, мм;
  
• 
  d_н – наружный диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
  l – длина секции бурильных труб, м.
  

III. Пакет «Расчеты по предупреждению аварий и осложнений»

Пакет расчетов по предупреждению аварий и осложнений предназначен для проведения оперативных расчетов в процессе бурения нефтегазовой скважины для оценки и выявления опасных ситуаций с целью предупреждения аварий и осложнений.

Пакет расчетов по предупреждению аварий и осложнений включает следующие расчеты:

5. 
   Контроль за доливом
   
6. 
   Контроль за выбросом
   
7. 
   Глушение скважины
   
8. 
   Профиль давления в кольцевом пространстве при глушении скважины
   
9. 
   Контроль за поглощением
   
10. 
    Верхняя граница прихвата бурильных труб
    

1. Расчет «Контроль за доливом»

Назначение – осуществление в процессе подъема инструмента расчета по каждому доливу с учетом конструкции бурильной колонны и расчет баланса долива; заполнение карты долива на основе полученных результатов.

Цель – предотвращение угрозы выброса при подъеме инструмента.
Расчетные параметры:

• 
  n_{св. общ} – общее количество поднятых свечей;
  
• 
  V_м – теоретический долив на длину извлеченных из скважины бурильных труб (или объем металла поднятых труб), м³;
  
• 
  V_дол – баланс по текущему доливу, м³;
  
• 
  V_{дол. сум} – общий, суммарный, баланс, м³;
  
• 
  V_{м сум} – общий, суммарный, объем металла бурильных труб (суммарный долив), м³.
  

Если баланс отрицательный, т.е. фактический долив превышает теоретический, может иметь место поглощение. В противном случае, т.е. при положительных значениях баланса, - проявление.
Исходные данные:

• 
  d_н – наружный диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
  d_т – внутренний диаметр бурильной трубы, мм.
  
• 
  l_св. – длина свечи бурильных труб, м;
  
• 
  n_св - количество поднятых между доливами свечей;
  
• 
  V_дол – фактический долив, м³;
  
• 
  l – длина секции бурильных труб, м (в расчетах не используется, но можно вводить для наглядности).
  

2. Расчет «Контроль за выбросом»

Назначение - расчет параметров контроля бурения для предотвращения угрозы выброса.

Цель – контроль бурения, предотвращение угрозы выброса.
Расчетные параметры:

• 
  V_пр.с. - предельный объем поступления пластового флюида в скважину при спуске бурильной колонны;
  
• 
  n_доп - максимально допустимое число свечей бурильных труб, поднимаемых из скважины без долива;
  
• 
  V_пр.б. - предельно допустимое увеличение объема бурового раствора в приемных емкостях в процессе бурения.
  

Параметры V_пр.с и n_доп рассчитываются для каждой секции КП, параметр V_пр.б. - для верхней секции КП.
Исходные данные:

• 
  H – глубина скважины, м;
  
• 
  P_пл – пластовое давление, МПа;
  
• 
   - плотность бурового раствора, г/см³.
  
• 
  l_св. – длина свечи бурильных труб, м;
  
• 
  К₁ – коэффициент, учитывающий превышение гидростатическим давлением столба бурового раствора пластового давления при заполненной скважине (значение К₁ регламентируется «Едиными техническими правилами ведения работ при бурении скважины»);
  
• 
  К₂ – коэффициент, учитывающий безопасное превышение гидростатическим давлением пластового давления во время подъема труб (для скважин глубиной до 1200 м К₂ = 1,08; глубиной до 2500 м К₂ = 1,04 и глубиной более 2500 м К₂ = 1,03);
  
• 
  [p] – допустимое давление на устье закрытой скважины, МПа;
  
• 
  m – число секций КП;
  
• 
  D – диаметр скважины, мм;
  
• 
  d_н – наружный диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
  d_т – внутренний диаметр бурильной трубы, мм.
  

3. Расчет «Глушение скважины»

Назначение - расчет основных данных для глушения скважины при угрозе выброса.

Цель – предотвращение выброса.
Расчетные параметры:

• 
  _тр – плотность бурового раствора, требуемая для глушения скважины, г/см³;
  
• 
  P_нач – начальное давление циркуляции, МПа;
  
• 
  P_кон – конечное давление циркуляции, МПа;
  
• 
  _фл – плотность постороннего флюида (флюида, поступающего в скважину), г/см³;
  
• 
  P_max – максимальное давление нагнетания на устье, МПа;
  
• 
  V_max - увеличение объема раствора в емкостях, м³.
  

Значения параметров P_max и V_max являются оценочными.
Исходные данные:

• 
  H – глубина скважины, м;
  
• 
   - плотность бурового раствора, г/см³;
  
• 
  _факт – фактическая плотность бурового раствора, г/см³;
  
• 
  P_из.т. – давление в бурильных трубах при закрытом устье, МПа;
  
• 
  P_из.к. – давление в обсадной колонне при закрытом устье, МПа;
  
• 
  V_пр – увеличение объема в емкости, или размер притока, м³;
  
• 
  P₁ – потери давления в циркуляционной системе, МПа;
  
• 
  Q₁ – расход бурового раствора, л/с;
  
• 
  Q₂ – расход бурового раствора при снижении скорости закачивания, л/с;
  
• 
  l_фл. – длина отрезка скважины, заполненного флюидом (определяют по размеру притока, или увеличению объема в емкостях, и объему кольцевого пространства, принимая во внимание разные диаметры, т.е. УБТ, бурильные трубы, необсаженную скважину), м;
  
• 
  D_к – внутренний диаметр обсадной колонны, мм;
  
• 
  d_н – наружный диаметр последней (т.е. верхней) бурильной трубы, мм;
  
• 
   - добавка к требуемой плотности бурового раствора, г/см³.
  

Ряд параметров рассчитывается дважды (см. лист расчета): для требуемой плотности бурового раствора и для фактической плотности бурового раствора. Если была достигнута требуемая плотность бурового раствора, следует принимать во внимание 1-й расчет (по требуемой плотности), если нет – 2-й (по фактической плотности).

Если плотность постороннего флюида меньше или равна 0,6 г/см³, то предполагается, что приток является газом; если плотность больше 0,6 г/см³, то приток считают жидкостью.

4. Расчет «Профиль давления в кольцевом пространстве при глушении скважины»

Назначение - определение профиля давления в кольцевом пространстве скважины при движении газового пузыря.

Цель – контроль за скважиной в процессе глушения; сравнение расчетов по трем методам и выбор метода глушения.

Расчеты осуществляются для 3-х методов глушения скважины:

1. 
   Метод бурильщика
   
2. 
   Метод ожидания и утяжеления
   
3. 
   Метод сверхглушения
   

Расчетные параметры:

Общие, не зависящие от выбранного метода глушения:

• 
  l_р – длина столба неутяжеленного раствора в кольцевом пространстве ниже газового пузыря, м;
  
• 
  T_Х – температура в точке «Х», К;
  
• 
  P_баш – давление у башмака колонны в момент закрытия скважины, МПа;
  
• 
  P_заб. –давление на забое скважины, МПа;
  
• 
  P_{гс. фл.} – гидростатическое давление, вызванное вторгшимся флюидом, МПа.
  

Рассчитываемые для выбранного метода глушения:

• 
  P_Х – давление в верхней части газового пузыря на расстоянии Х от поверхности (др. словами, давление в любой точке «Х» кольцевого пространства в момент подхода к ней газового пузыря), МПа;
  
• 
  P_{баш 1} – давление у башмака колонны в момент подхода к нему газового пузыря, МПа;
  
• 
  P_из.к.max – избыточное давление в колонне в момент прихода газа (или максимальное избыточное давление), МПа;
  
• 
  l₀ – длина пузыря у поверхности, м;
  
• 
  P_{баш 2} – давление у башмака колонны в момент выхода газа, МПа.
  

Исходные данные:

• 
  H – глубина скважины, м;
  
• 
  D – диаметр скважины, мм;
  
• 
  d_н – наружный диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
  d_т – внутренний диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
   – плотность бурового раствора, г/см³;
  
• 
  _тр – плотность бурового раствора, требуемая для глушения, г/см³;
  
• 
  ₁ – плотность сверхтяжелого бурового раствора, г/см³;
  
• 
  l_фл – первоначальная длина пузыря, м;
  
• 
  l_р –длина столба неутяжеленного раствора в кольцевом пространстве ниже газового пузыря, м;
  
• 
  P_из.к. – избыточное давление в колонне, МПа;
  
• 
  P_из.т. – избыточное давление в бурильной трубе, МПа;
  
• 
  Т₀ – температура на поверхности, К;
  
• 
  Т_з , Z_з – температура на забое скважины (К) и соответствующий коэффициент сжимаемости газа;
  
• 
  Х – расстояние от поверхности до верхней части газового пузыря, м;
  
• 
  Т_Х , Z_Х – температура в точке «Х» (К) и соответствующий коэффициент сжимаемости газа;
  
• 
  l_тр –длина столба бурового раствора плотностью _тр в кольцевом пространстве, м;
  
• 
  h₁ –длина столба сверхтяжелого бурового раствора в кольцевом пространстве, м.
  

5. Расчет «Контроль за поглощением»

Назначение – определение характеристик поглощения при обнаружении начавшегося поглощения.

Цель - выбор обоснованного решения по борьбе с поглощением.
Осуществляемые расчеты основаны на двух методах:

Метод I. Долив до устья легкой жидкости до получения статистического уровня;

Метод II. Создание различных давлений на забой, замер соответствующей интенсивности поглощения и использование линейной модели фильтрации для расчета начального давления поглощения.
Расчетные параметры:

по методу I

• 
  _ср – средняя плотность бурового раствора, г/см³;
  
• 
  P_погл –давление начала поглощения, МПа;
  

по методу II

• 
  Q₁ – интенсивность поглощения в процессе циркуляции, м³/ч;
  
• 
  Q₂ – интенсивность поглощения без циркуляции, м³/ч;
  
• 
  P_погл –давление начала поглощения, МПа;
  
• 
  _тр – требуемая для прекращения поглощения плотность бурового раствора, г/см³.
  

Исходные данные:

Общие

• 
  H – глубина скважины, м;
  
• 
  ₁ – исходная плотность бурового раствора, г/см³.
  

По методу I

• 
  V – объем бурового раствора в скважине, м³;
  
• 
  ₂ –плотность доливаемой жидкости, г/см³;
  
• 
  V₂ – объем доливаемой жидкости, м³.
  

По методу II

• 
  D – диаметр скважины, мм;
  
• 
  d_н – наружный диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
  V₁, t₁– снижение объема бурового раствора в рабочей емкости за промежуток t₁, м³, ч;
  
• 
  V₂, t₂–объем поглощения за время перерыва циркуляции t₂, м³, ч;
  
• 
  P_КП – потери давления в кольцевом пространстве, МПа;
  
• 
  Q – расход на входе, л/с;
  
• 
  t_з– время задержки выхода циркуляции после перерыва t₂ и включения насоса, с;
  
• 
  v – скорость бурения, м/ч.
  

Интенсивность поглощения без циркуляции Q₂ рассчитывается по выбору пользователя либо по V₂, либо по Q и t_з; пользователь указывает свой выбор, ставя в поле ввода (справа от значения Q₂) соответственно V или Q.

6. Расчет «Определение верхней границы прихвата бурильных труб»

Назначение – определение верхней границы прихвата бурильных труб и требуемого объема ванны в зоне прихвата.

Цель – ликвидация прихвата.
Программа рассчитывает длину неприхваченной части труб по ее упругому удлинению под действием растягивающей нагрузки, превышающей собственный вес колонны, а также объем жидкости, необходимой для установки ванны в зоне прихвата.
Расчетные параметры:

• 
  H_пр – верхняя граница прихвата, м;
  
• 
  V_в – объем жидкости, необходимой для установки ванны, м³.
  

Объем жидкости, необходимой для установки ванны, (V_в) рассчитывается для 2-х вариантов, в зависимости от глубины прихвата:

1. 
   при прихвате на забое;
   
2. 
   при прихвате высоко над забоем.
   

Исходные данные:

Общие

• 
  D – диаметр скважины, мм;
  
• 
  d_н – наружный диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
  m – число секций КП;
  
• 
  l_i – длина i-й секции бурильных труб (i = 1,…, m), м;
  
• 
  q_i – масса одного погонного метра i-й секции труб в воздухе (i = 1,…m), кг;
  
• 
  l – упругое удлинение колонны труб, см; (определяется как разность удлинений колонны под действием растягивающих усилий W₂ и W₁ (см. ниже) по отметкам на ведущей трубе или с помощью индикатора «над забоем»);
  
• 
  W – растягивающее усилие, приложенное к колонне, т; (W = W₂ – W₁, где
  
  • 
    W₁ – нагрузка, приложенная к колонне бурильных, превышающая вес колонны до прихвата на 5 делений по индикатору веса;
    
  • 
    W₂ - нагрузка, превышающая W₁ на 10-20 делений по индикатору веса)
    
• 
  K_к – коэффициент кавернозности ствола в зоне прихвата;
  
• 
  h – высота подъема жидкого агента выше зоны прихвата, м (не менее 100 м);
  

Прихват на забое

• 
  h_пр – высота подъема жидкого агента от забоя до верхней части прихвата, м;
  
• 
  d_т – внутренний диаметр бурильной трубы, мм;
  
• 
  h₁ – высота подъема жидкого агента в бурильных трубах, м;
  

Прихват высоко над забоем

• 
  H₁ – высота прихваченного участка колонны, м.
  

Расчет неприхваченной части труб (H_i) производится для каждой секции труб, начиная с нижней. Если H_i < 0, то граница прихвата расположена в вышестоящей секции труб. Расчет повторяется до получения положительного значения, которое и будет представлять собой верхнюю границу прихвата (H_пр).

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ

/ Распечатки контрольных примеров /