9.1.2. Выбор устьевых внутренних давлений для опрессовок и расчета обсадных колонн

В соответствии с требованиями пункта 2.2.3.3 Правил [4] и в соответствии с формулой (2) п. 7.1 "Инструкции по испытанию обсадных колонн на герметичность" давление опрессовок колонн должно создаваться из расчета превышения не менее, чем на 10% максимально возможного в них внутреннего рабочего давления Рв_z, возникающего при бурении, креплении, опробовании, эксплуатации и ремонте скважин, т.е.:

Роп_z = 1,1Рв_z (2), при 0<Z<L.

Для определения давления опрессовки на устье (при Z=0) выбирается максимальное внутреннее устьевое давление из рассчитанных по формулам "Инструкции по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин", Москва, 1997г.

I. Кондуктор  245 мм (0-1000 м - по вертикали, 0-1313 м – по стволу):

1.1. Определение внутренних давлений для следующих процессов (моментов времени).

При углублении из-под удлиненного кондуктора и возможных нефтепроявлений из пласта Ю_1-1 при закрытом устье внутреннее устьевое давление и давление опрессовки определено в подразделе 5.1 проекта (конструкция скважины):

Рв_у = 53 кгс/см².

1.1.1. Давление на цементировочной головке при цементировании (внутреннее избыточное давление на устье) кондуктора:

1.1.1.1. На момент окончания продавки цементного раствора буровым раствором за кондуктор:

Давление на цементировочной головке Рв_у определяется:

Рв_у = (Р_с.з. + Р_г.з.) - (Р_с.т. - Р_г.т.),

где: Р_с.з. - гидростатическое давление цементных столбов, буферной жидкости и бурового раствора в затрубном пространстве в конце цементирования (по вертикали) колонны:

Р_с.з. = 0,1 x 1,86 x 150 + 0,1 х 1,42 х 850  149 кгс/см²,

Р_г.з. - потери давления при движении цементных и бурового растворов, буферной жидкости в затрубном пространстве в конце цементирования при расходе 10 л/с (и по длине ствола):

Р_г.з. = 0,015 x 213 + 0,006 x 1100  10 кгс/см²,

Р_с.т. - гидростатическое давление продавочной жидкости (буровой раствор) в конце цементирования (по вертикали):

Р_с.т. = 0,1 x 1,16 x 1000 = 116 кгс/см²,

Р_г.т. - потери давления при движении продавочной жидкости (бурового раствора) внутри колонны в конце цементирования (по стволу):

Р_г.т. = 0,0002 x 1313 = 0,3 кгс/см².

Давление на цементировочной головке в конце продавки при цементировании кондуктора:

Рв_у = (149 + 10) - (116 - 0,3) = 43 кгс/см².

1.2. Определение давлений опрессовок кондуктора.

- Расчет величины устьевого давления, возникающего при ликвидации открытого нефтеводопроявления (фонтана) производится по формуле (2а) Инструкции [40]:

где: Рв_у =53кгс/см², внутреннее устьевое давление при нефтепроявлении, полном замещении бурового раствора и закрытии устье ПВО (см.п.1.);

- дополниетльное давление, необходимое для ликвидации нефтепроявления и открытого фонтана.

Дополнительное максимально допустимое давление на устье при ликвидации нефтяного фонтанирования определяется из условий не превышения суммарного устьевого давления (на блоке дросселирования) давления гидроразрыва пород у башмака кондуктора:

кгс/см².

где: Рг-ва₁₀₀₀ = 0,17х1000=170 кгс/см², давление гидроразрыва пород у башмака кондуктора;

Рст₁₀₀₀ = 0,1х0,808х1000 = 80,8  81 кгс/см², статическое давление столба нефти у башмака кондуктора при нефтепроявлении;

- динамические потери давления в кольцевом пространстве “бур.трубы ПК  127 – кондуктора” восходящего потока нефти при глушении.

кгс/см²,

где: 13,4 кгс/см² – динамические потери давления на 1000 м (мительман, стр. 136).

Устьевое давление (максимально допустимое) при ликвидации нефтяного фонтанирования составит:

- Давление опрессовки на устье кондуктора:

Испытание кондуктора на герметичность проводится опрессовкой с заполнением его водой от устья до глубины 20-25м, а в остальной части – буровым раствором, которым проводилась продавка цементных растворов (п.2.1 Инструкции [40]).

Давление опрессовки на устье для кондуктора выбирается из максимальных внутренних давлений возникающих в процессе нефтеводопроявлений при закрытом устье, с учетом дополнительного противодавления, необходимого для ликвидации нефтеводопроявления:

Роп = 1,1х53 = 60 кгс/см².

Во всех случаях давление опрессовки колонн не должно быть меньше величин, указанных в табл.1 Инструкции [40].

Для колонн  245мм: Роп_у = 90 кгс/см².

Поэтому давление опрессовки на устье для кондуктора принимаем:

Р^коп_у = 90 кгс/см².

1.3. Давление опрессовки на устье кондуктора при испытании цементного кольца.

После разбуривания цементного стакана и выхода из башмака удлиненного кондуктора 1,0-3,0м он вместе с установленным противовыбросовым оборудованием для проверки качества цементного кольца подвергается повторной опрессовке при спущенной бурильной колонне и закачкой на забой порции воды с подъемом ее в башмак на 10-20м (п.2.2 Инструкции 40).

Давление на устье скважины при опрессовке цементного кольца определяется по формуле (1) Инструкции [40]:

Роп_у = 1,05 х Рв_L - 10^-6 х _ж х L,

где: Рв_L^пр – ожидаемое максимальное внутреннее давление в скважине у башмака удлиненного кондуктора при газопроявлении, определено по формуле (2.1) Инструкции [38] в подразделе 5.1 проекта (конструкция скважины):

Рв₁₀₀₀ = 134 кгс/см²

_ж = 1,16 г/см³ – плотность опрессовочной жидкости (бурового раствора, используемого при начале бурения из-под удлиненного кондуктора);

Необходимое (расчетное) давление на устье для опрессовки цементного кольца у башмака удлиненного кондуктора составит:

Роп_у^кольца = 1,05х134–0,1х1,16х1000 = 25 кгс/см².

Проверочный расчет на условие предотвращения гидроразрыва пород у башмака удлиненного кондуктора:

Роп_у^кольца = 0,95х1000х0,17 – 0,116х1000  46 кгс/см².

Принимаем давление опрессовки на устье удлиненного кондуктора при испытании цементного кольца – Роп_у=25 кгс/см² – это давление достаточно для проверки качества цементного кольца и не вызовет гидроразрым пластов при опрессовке.

- Давление опрессовки (гидроиспытания) обсадных труб удлиненного кондуктора на поверхности:

Максимально допустимое давление опрессовки (гидроиспытания) обсадных труб кондуктора на поверхности определяем по формуле (7) Инструкции [40].

Максимальные внутренние давления возникают в процессе опрессовки удлиненного кондуктора, на забое: (Рв₁₀₀₀ = 90 + 0,1 х 1,16 х 1000 – 0,1 х 1,1 х 1000  96 кгс/см²) так как внутреннее давление на устье при цементировании Р_у = 43 кгс/см², что меньше давления опрессовки кондуктора Роп_r = 90 кгс/см².

Тогда Роп_r = 1,05 х 96  100 кгс/см².

Во всех случаях давление гидроиспытания труб на поверхности не должно быть меньше величин, указанных в табл. 1 Инструкции [40].

Для колонн  245 мм: Роп_т = 95 кгс/см².

Таким образом давление гидроиспытания труб кондуктора на поверхности принимаем: Роп_т = 100 кгс/см².