Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Предупреждение и ликвидация ГНВП.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
31.8 Mб
Скачать

ENSPM

Formation

Industrie

Жан Бом, Дидье Бриган,

Бернар Лопес

Предупреждение и ликвидация газонефтеводопроявлений

УДК 622.24:66.083

Учебное пособие предназначено для слушателей курсов повышения квалификации, проходящих переподготовку по программе Международного форума по управлению скважиной и российской программе, утверждённой Госгортехнадзором России.

В настоящую редакцию пособия внесены необходимые исправления и дополнения, позволившие устранить опечатки и нечёткости изложения, имевшиеся во французском оригинале пособия.

Содержание

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ 5

Глава 1. Физические понятия, необходимые для управления проявлениями пластовых флюидов 7

1.1 Гидростатика 8

1.1.1 Основной закон гидростатики 8

1.1.2 Принцип сообщающихся сосудов. U-образная труба 9

1.2 Гидродинамика 10

1.2.1 Потери давления 10

1.2.2 Гидродинамика 12

1.3 Газовые законы 15

1.3.1 Идеальные газы 15

1.3.2 Реальные газы 16

Глава 2. Поровое давление и давление гидроразрыва конструкция скважины 18

2.1 Геостатическое давление 18

2.2 Поровое давление 19

2.2.1 Связь между поровым давлением и геостатическим давлением. Понятие “эффективное напряжение” 19

2.2.2 Нормальное поровое давление 20

2.2.3 Аномальные поровые давления 21

2.3 Индикаторы изменения порового давления 35

2.3.1 Информация, имеющаяся до бурения 35

2.3.2 Индикаторы, получаемые во время буровых работ 36

2.3.3 Каротаж и измерения в процессе бурения и отсроченные каротажные диаграммы 45

2.3.4 Заключение 47

2.4 Давление гидроразрыва 47

2.5 Оценка порового давления и давления гидроразрыва 49

2.5.1 Поровое давление 49

2.5.2 Давление гидроразрыва. Испытание вскрытой зоны на приемистость 50

2.6 Конструкция скважины 55

2.6.1 Назначение различных обсадных колонн 55

2.6.2 Понятие допустимого и максимального давлений притока 57

Глава 3. Гидростатический барьер. Предупреждение притока пластового флюида 58

3.1 Причины притока пластового флюида 58

3.1.1 Повышение порового давления 59

3.1.2 Уменьшение давления в скважине за счет бурового раствора 59

3.1.3 Поршневание 63

3.2 Признаки потери первичного управления скважиной 65

3.2.1 Признаки опасности проявления пластового флюида 65

3.2.2 Истинные признаки проявления пластового флюида. 66

3.3 Меры предосторожности для сохранения первичного управления скважиной и обнаружения поглощений 67

3.3.1 При спуско-подъёмных операциях для смены долота 68

3.3.2 При бурении 69

3.3.3 При специальных операциях 70

3.3.4 Особые случаи поглощений 71

3.4 Подготовка бригад 71

3.5 Специфические проблемы плавучих средств 72

Глава 4. Ликвидация проявлений пластовых флюидов 73

4.1 Общие принципы 73

4.2 Закрытие скважины 73

4.2.1. При установившемся состоянии скважины 73

4.2.2 Если в скважине есть поглощение 74

4.2.3. Если скважина переливает 74

4.3 Наблюдение за давлениями закрытой скважины 75

4.3.1 Период наблюдения за давлениями на устье скважины 75

4.3.2 Снятие показаний и сопоставление давлений на устье скважины 75

4.3.3 Оценка риска гидроразрыва при закрытии скважины 77

4.3.4 Первые расчеты после возникновения проявления флюида 78

4.4 Управление гидроразрывом 81

4.4.1 Изменение давления в слабой зоне 82

4.4.2 Особые ситуации 83

4.4.3 Надежность этих соображений 84

4.4.4 Параметры, связанные с прочностью обсадной колонны и пласта 86

4.4.5 Определение запаса безопасности ррепрес 88

4.5 Основной принцип управления скважиной 88

4.5.1 Основы создания забойного давления рзаб 88

4.5.2 Основы управления забойным давлением рзаб 89

4.5.3 Приемы управления флюидопроявлением 90

4.5.4 Определение производительности насоса Qглуш для управления скважиной 96

4.5.5 Различные методы управления скважиной, когда долото у забоя скважины 97

4.5.6. Инструкции для бурильщика 109

4.6. Осложнения 110

4.6.1 Долото на забое, циркуляция невозможна, нет клапана: классический метод стравливания 114

4.6.2 Стравливание с измерением объёмов 115

4.6.3 Поэтапное замещение газа под ПВО раствором 116

4.6.4 Задавливание скважины “в лоб” 116

4.6.5 Газ на небольшой глубине 117

4.6.6 Изменение производительности насоса в процессе управления скважиной 119

4.6.7 Изменение pбк в процессе нагнетания бурового раствора требуемой плотности ут.бр в бурильные трубы 120

4.6.8 Подход к управлению давлением ргдрз в случае слабой зоны у башмака 123

4.6.9 Утяжеление раствора за несколько циклов 130

4.7 Проявления в процессе СПО 132

4.7.1 Причины притока пластового флюида (см. главу 3) 132

4.7.2. Пути решения проблемы 133

4.7.3 Спуск колонны труб в скважину под давлением 135

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

mут

-

масса утяжелителя, добавляемого к Vм3 бурового раствора, для повышения плотности от значения бр до значения пр. бр (кг);

vутяж

-

темп утяжеления бурового раствора (кг/мин);

V

-

увеличение объема вследствие утяжеления Vм3 бурового раствора от плотности бр до плотности пр. бр3)

Nбт

-

количество ходов насоса, соответствующее внутреннему объему Vбк бурильной колонны,

Nкп

-

количество ходов насоса, соответствующее общему объему Vкп кольцевого пространства,

Nкп-ос

-

количество ходов насоса, соответствующее объему кольцевого пространства Vкп ос в зоне открытого ствола;

бр

-

исходная плотность бурового раствора;

пр. бр

-

промежуточная плотность бурового раствора в случае многоэтапного утяжеления;

ут бр

-

требуемая плотность бурового раствора для восстановления управления скважиной;

равн

-

плотность бурового раствора, уравновешивающая пластовое давление;

ф

-

плотность пластового флюида;

гдрз

-

плотность, соответствующая гидроразрыву ;

Vпр

-

объем притока пластового флюида при закрытии скважины (л);

Vпр макс

-

максимальный объем притока пластового флюида, чтобы не допустить разрыв пород под башмаком и не превысить максимальное рабочее давление (л);

K

-

соотношение ZустTуст/ZзабTзаб величин ZT(PV/ZT=const) для условий поверхности и на забое скважины;

n

-

число ходов насоса, соответствующее производительности насоса при бурении (ход/мин.);

nглуш

-

число ходов насоса, соответствующее производительности насоса при управлении скважиной (ход/мин.);

pбк

-

давление на устье в бурильной колонне в процессе управления скважиной (кПа);

pкп

-

давление на устье в кольцевом пространстве в процессе управления скважиной (кПа);

pстаб кп

-

установившееся давление на устье в кольцевом пространстве закрытой скважины после притока пластового флюида при наличии бурового раствора плотностью бр (кПа);

[p]кп гдрз

-

максимально допустимое давление в кольцевом пространстве на устье закрытой скважины, соответствующее гидроразрыву в зоне слабых пород (кПа);

pкп макс

-

давление в кольцевом пространстве на устье после достижения газовым пузырем ПВО (кПа);

pкп газ

-

статическое давление на устье при заполнении кольцевого пространства газом (кПа);

pбр

-

потери давления при производительности насоса, соответствующей управлению скважиной с буровым раствором плотностью бр, измеряемые при обычной схеме бурения (желоб или райзер) (кПа);

pпр. бр

-

потери давления в процессе управления скважиной с буровым раствором плотностью пр. бр, измеряемые при обычной схеме бурения (желоб или райзер) (кПа);

pутяж

-

потери давления в процессе управления скважиной с буровым раствором плотностью ут.бр, измеряемые при обычной схеме бурения (желоб или райзер) (кПа);

p

-

потери давления :

pобв

-

в поверхностной обвязке;

pбт

-

в бурильных трубах;

pубт

-

в утяжеленных бурильных трубах;

pдол

-

на долоте;

pкп

-

в кольцевом пространстве при открытой скважине;

pшт.л.

-

потери давления в линии управления (штуцерная линия) (кПа);

pзаб

-

забойное давление (кПа);

pгдрз

-

давление гидроразрыва в зоне слабых пород (кПа);

pпласт

-

пластовое давление (кПа);

рнач

-

начальное давление циркуляции с производительностью насоса при управлении скважиной с буровым раствором плотностью бр (кПа);

ргдрст

-

гидростатическое давление (кПа);

рпр

-

давление при циркуляции с производительностью насоса при управлении скважиной с буровым раствором плотностью пр. бр (кПа);

ркон

-

конечное давление при циркуляции с производительностью насоса при управлении скважиной с буровым раствором плотностью ут.бр (кПа);

рсл.з

-

давление в зоне слабых пород (кПа);

рсл.з макс

-

максимальное давление в зоне слабых пород (возможно, у башмака) (кПа);

рдоп

-

дополнительные потери давления в начале системы циркуляции (используемой на буровом судне) и в нагнетательной линии между показывающим манометром и началом системы циркуляции (кПа);

рс

-

установившееся давление на устье в бурильных трубах при закрытой скважине с буровым раствором плотностью бр (кПа);

рс пр бр

-

установившееся давление на устье в бурильных трубах при закрытой скважине с буровым раствором плотностью пр. бр (кПа);

Q

-

производительность насоса при бурении (л/мин);

Qглуш

-

производительность насоса для восстановления управления скважиной (л/мин);

ррепрес

-

избыточное давление на забой скважины (запас безопасности), (кПа);

Vкп

-

общий объем кольцевого пространства (м3);

Vбт

-

внутренний объем бурильной колонны (м3);

Vкп ос

-

объем кольцевого пространства в открытом стволе (м3);

Vу бр

-

общий объем бурового раствора для утяжеления (в том числе в резервуарах) (м3);

vкп

-

удельный объем кольцевого пространства (л/м);

vкп ос

-

удельный объем кольцевого пространства в открытом стволе (л/м);

H

-

глубина по вертикали (м);

Hсл з

-

глубина по вертикали зоны слабых пород (м);

  • Единицей давления в международной системе является Паскаль :

1 Па = 1 Ньютон / 1 м2

Поскольку эта единица очень мала, используются кратные ей кПа и МПа.

  • Бар также является величиной, кратной Паскалю :

1 бар = 105Па = 100 кПа = 0,1 МПа; 1 МПа = 10 бар; 1 кПа = 0,01 бар.

Можно провести аналогию между баром / рублём и кПа / копейкой:

1 рубль = 100 копеек

1 бар = 100 кПа

Единица кг / см2 не должна использоваться, хотя она считается “практической”:

1 кг / см2 = 0,981 бар

  • Единица psi (фунт/кв.дюйм) используется в англоязычных странах :

1 psi = 0,06897 бар (1 psi  0,07 бар)

1 psi = 6,8897 кПа (1 psi  7 кПа)

1 psi =0,006897 МПа

1 бар = 14,4988 psi

1 кПа = 0,144988 psi

1 МПа = 144,988 psi