Оборудование системы контроля бурового раствора.

Д.СВОЙСТВА БУРОВОГО РАСТВОРА.

Свойства бурового раствора могут выступать в качестве признаков проявления в скважине. Следовательно, необходимо замерять и записывать следующие свойства бурового раствора:

1. Удельный вес бурового раствора – параметры удельного веса бурового раствора необходимо записывать как при закачивании, так и при выходе бурового раствора.

2. Хлориды - хлориды бурового раствора должны записываться как при закачивании, так и при выходе бурового раствора.

3. Вязкость – вязкость бурового раствора необходимо замерять и записывать на выкидной линии с условной вязкостью на постоянной основе.

Е.ГАЗОКАРОТАЖНАЯ УСТАНОВКА.

Современные буровые установки обычно оборудуются газокаротажной установкой. При помощи типичной газокаротажной установки производятся следующие замеры, причем, в некоторых случаях, дублируются функции оборудования для определения проявлений:

1. Скорость бурения.

2. Давление на выкиде насоса.

3. Нагрузка на крюк.

4. Крутящий момент ротора.

5. Частота вращения ротора.

6. Давление в кольцевом пространстве.

7. Расход бурового раствора.

8. Удельный вес бурового раствора - (вход – выход)

9. Температура бурового раствора (вход – выход)

10. Объем рабочей ёмкости.

11. Объем доливной ёмкости.

12. Удельное сопротивление бурового раствора (вход – выход)

ТЕОРИЯ УПРАВЛЕНИЯ СКВАЖИНОЙ

Наиболее важным моментом при управлении скважиной является знание и понимание параметров давлений и объемов ствола скважины.

Цель данного раздела - помочь буровикам четко знать и понимать основные понятия, необходимые формулы и расчеты для управления скважиной.

Основное требование при управлении скважиной заключается в том, что гидростатическое давление столба бурового раствора должно превышать пластовое давление. Необходимо заметить, что проявление всегда происходит в тех случаях, когда забойное давление скважины меньше пластового давления.

1. ГРАДИЕНТ.

Градиент давления определяется как скорость изменения гидростатического давления по отношению к глубине для данного удельного веса жидкости.

Удельный вес бурового раствора, умноженный на постоянную величину, равняется градиенту бурового раствора. Постоянная величина, в зависимости от системы измерения (английская, метрическая, СИ - система и т.д.) может изменяться.

СИСТЕМА СИ.

1м

1м

1м

Градиент = Объем воды м³ x RD

Площадь м²

Где: объем воды = масса (кг) x ускорение свободного падения (м/сек².) и RD (плотность жидкости, по другому её еще называют - относительная или специфическая плотность).

Масса 1 м³ воды = 1000 кг

Ускорение свободного падения = 9.81 м /сек²

Относительная плотность воды (RD) = 1

Следовательно:

Градиент = 1000 кг × 9.81 м/сек² × 1 = 9810 N/м² = 0.0981 Bars/мeter

1 м²

Необходимо отметить, что градиент 0.0981 Bars/мeter касается только чистой воды.

Градиент любой другой жидкости можно рассчитать, используя следующую формулу:

Градиент = 0.0981 Bars/м × Относительная плотность жидкости (10³kg/m³ = kg/l)

АНГЛИЙСКАЯ СИСТЕМА

Один кубический фут воды равняется 7.48 галлонов (gal).

12" (H)

12" (L)

12" (W)

1 ft = 12 in

Площадь = W × L = 12 " × 12 " = 144 in².

Объем = W × L × H = 1ft × 1ft × 1ft' = 1 ft³

Градиент = 7.48 gal/ft³ × 1 ft = 0.052 = 0.052 gal/in²

144 in²/ft²

Cледовательно, градиент любой другой жидкости можно рассчитать, используя следующую формулу:

Градиент = 7.48 gal/ft³ × 1ft ×mw lb/gal = 0.052 mw lb/in²

144 in²/ft²

2. ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Гидростатическое давление - это единица силы площади вызванная градиентом давления и вертикальным столбом жидкости.

Давление обычно выражается в фунтах на квадратный дюйм (psi) в английской системе и в барах (Bars) в системе СИ.

Гидростатическое давление математически может быть определено следующим образом:

HP = TVD × MG

Где: P - гидростатическое давление

(в английской системе выражается в psi, в системе СИ - в Bars)

TVD- глубина по вертикали

(в английской системе выражается в ft, в системе СИ - в meters)

MG- градиент (в английской системе = 0.052 x МW),

в системе СИ = 0.0981 Bars/м x RD)

Например:

Глубина скважины =9,000 ft (2744 м), удельный вес бурового раствора =10.0 lb/gal (1.2 kg/l). Кондуктор установлен на глубине 3,000 ft (915м). Определите гидростатическое давление на глубине 9,000 ft.

АНГЛИЙСКАЯ СИСТЕМА.

HP = TVD × MG

HP = 9,000 ft × 0.052 ×10.0

HP = 4680 psi

СИСТЕМА СИ

HP = TVD × MG

HP = 2744 м ×0.0981 Bars/м ×1.2

HР = 323 Bars

Определите гидростатическое давление на башмаке обсадной колонны.

АНГЛИЙСКАЯ СИСТЕМА.

HPcs = TVDcs × MG

HPcs = 3,000 ft × 0.052 × 10.0

HPcs = 1560 psi

СИСТЕМА СИ.

HPcs = TVDcs x MG

HPcs = 915 м × 0.0981 Bars/м × 1.2

HPcs = 108 Bars

ЗАДАЧА №1.

Глубина скважины = 12,000 ft (3659 м), удельный вес бурового раствора =13.0 lb/gal (1.56 kg/l).

1. Определите гидростатическое давление на забое скважины.

Ответ: _______ psi _______ Bars

2. Определите гидростатическое давление на глубине 8,000 ft (2439 м).

Ответ: _______ psi _______ Bars

3. Определите гидростатическое давление на глубине 3,280 ft (1000 м).

Ответ: _______ psiI _______ Bars

4. Определите гидростатическое давление на устье скважины.

Ответ: _______ psi _______ Bars

3. ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ВЕС БУРОВОГО РАСТВОРА

Определенное давление, создаваемое в верхней части столба бурового раствора, передается по всей высоте столба бурового раствора. При увеличении удельного веса бурового раствора создается дополнительное давление в нижней части столба бурового раствора.

Общая величина давления называется эквивалентным весом бурового раствора и используется при расчете величины удельного веса бурового раствора для глушения скважины. Все вышесказанное можно выразить следующим образом:

Нижняя часть столба бурового раствора не может показать нам увеличение давления в случае повышения удельного веса бурового раствора или при создании дополнительного давления на устье. Предположим, что глубина скважины = 9,000 ft, трубные плашки закрыты и раствор закачивается в скважину. Давление на устье = 900 psi (62.1 Bars).Определите гидростатическое давление на глубине 9,000 ft (2744 м).