Рис. 1.4. График линейной зависимости допустимого давления

На устье от изменения плотности бр

1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8  г/см³

Проектный эквивалент градиента давления гидроразрыва на глубине 2100 м–1,75 г/см³.

Например: при плотности БР 1,4 г/см³ нельзя превышать устьевое давление более 65 кгс/см², так как пласт под башмаком в этом случае порвется.

Давление гидроразрыва под башмаком колонны в большинстве случаев является критерием, определяющим максимально допустимые давления при глушении скважины. Однако всегда следует проверять ограничение максимально допустимого давления еще по двум критериям:

• максимально допустимым давлением ПВО устья скважины, которое определяется паспортными данными и регулярно проверяется последовательной опрессовкой всех элементов с обязательным документальным оформлением результатов теста;

• максимально допустимым давлением обсадной колонны, значение которого не должно превышать 80 % давления последней опрессовки колонны совместно с оборудованием устья.

1.5. Давление страгивания (инициирования течения)

Для того чтобы началась циркуляция БР, необходимо создать некоторое избыточное давление, которое называется давлением страгивания Р_стр. Его величина может быть определена по формуле

,

где – предельное статическое напряжение сдвига (СНС), Па;

L – глубина спуска бурильных труб, м;

d_r – гидравлический диаметр, м;

Для уменьшения величины давления страгивания необходимо перед плавным запуском насосов производить расхаживание и вращение инструмента, что приведет к уменьшению СНС.

1.6. Динамическое давление

В процессе спуска инструмента под долотом создается избыточное давление – репрессия, а при подъеме – разряжение (депрессия), так как скважину и движущийся в ней инструмент можно рассматривать как цилиндр и поршень. Поэтому этот процесс называется поршневанием. Абсолютная величина этого давления, называемого динамическим, Р_д, может быть найдена как сумма давления страгивания и составляющей, зависящей от скорости движения труб:

где v – скорость движения колонны, м/с;

р – плотность промывочной жидкости, кг/м³;

λ – коэффициент гидравлических сопротивлений, - .

При структурном режиме течения . Здесь R_e – число Рейнольдса.

Для глинистого раствора структурное течение наблюдается при условии 2000 < R_е > 5400. В большинстве случаев λ = 0,03–0,035.

Для снижения динамического давления необходимо ограничивать скорость СПО и предотвращать сальникообразование, производить долив труб при подъеме и строго контролировать доливаемый объем.

Эффект поршневания имеет место и в тех случаях, когда скважина заполнена водой, а поднимаются трубы со «свободным концом».

Количество труб (свечей), n, после подъема которых должен производиться долив, рассчитывается по формуле

,

где п – количество труб (свечей), послеподъема которых производится долив;

D – внутренний диаметр ствола скважины на устье;

d_н – наружный диаметр поднимаемых труб;

d_вн – внутренний диаметр поднимаемых труб;

h – длина трубы (свечи);

h_без – допустимое снижение уровня жидкости в скважине при подъеме труб h_без, после которого должен производиться долив, согласно РД 39-0147009-544-87, определяется:

при Н до 1200 м h_без = 0,03 Н; при Н до 2500 м h_без =0,02 Н; при Н свыше 2500 м h_без = 0,01 Н.

При спуске каждой свечи бурильного инструмента под долото возникают знакопеременные гидродинамические давления. В начале спуска свечи с ростом скорости спуска нарастает и репрессия под долотом. После того как скорость выровнялась, репрессия достигает максимума и остается постоянной до момента начала торможения. При резком торможении репрессия снижается до нуля и переходит в депрессию.

Величина депрессии Р_дс при скорости спуска меньше 1м/с составляет 0,01qgL, при скорости спуска больше 1м/с – 0,02–0,05 gL.