Построение совмещенного графика давлений

Совмещенный график давлений иллюстрирует изменение по глубине скважи­ны градиентов пластовых давлений, градиентов давлений гидроразрыва пород и градиентов давлений столба буро­вого раствора. Градиент давлений – изменение давления, отнесенное к единице глубины.

Совмещенный график давлений позволяет выделить в разрезе интервалы, несовместимые по условиям бурения. С учетом наличия геологических осложне­ний по совмещенному графику давлений решается вопрос о необходимости спуска про­межуточных (технических) колонн, их числа и глубины спуска.

Проводится анализ совмещенного графика давления.

На рис. 2 представлен пример совмещенного графика давлений, который строится в следующем порядке:

1. На совмещенный график давлений в соответствии с исходными геологическими данными, представленными, наносятся точки градиентов пластового давления grad Р_пл и давления гидроразрыва grad Р_гр, строятся кривые градиентов давлений.

2. При бурении «зоны 3» при плотности бурового раствора, используемого при бурении «зоны 2», произойдет гидроразрыв пласта. При этом бурение «зоны 3» при меньшей плотности вызовет флюидопроявление в «зоне 2». Таким образом, для бурения представленной скважины до проектной глубины с соблюдением условия совместимости необходимо включить в предварительный вариант конструкции скважины промежуточную колонну (до глубины 1680 метров по схеме).

Пример оформленного графика представлен на рис. 3.

Рис. 2. Совмещенный график давлений с интервалами, несовместимыми по условиям бурения

Рис. 3. Пример совмещенного графика давлений

Определение числа обсадных колонн и глубины их спуска

Для обеспечения циркуляции бурового раствора с помощью вертикальных шламовых насосов, в процессе бурения интервалов под направление и кондуктор необходимо предусмотреть раскопку шахты (стандартный размер 2х2х1,5) с установкой в него металлического короба (деревянной опалубки).

В конструкцию скважины могут быть включены следующие типы обсадных колонн: направление, кондуктор, техническая, эксплуатационная колонны, а также хвостовик.

Направление

Направление спускается в скважину для предупреждения размыва и обрушения горных пород вокруг устья при бурении под кондуктор. В отечественной практике направление обычно спускают на глубину до 40–60 м. Рекомендуется спускать направление с учетом перекрытия четвертичных отложнений (см. «Стратиграфический разрез скважины») на 10 м. Если направление не проектируется, то необходимо решить вопрос о создании замкнутого цикла циркуляции промывочной жидкости при бурении скважины под кондуктор.

В случае присутствия в разрезе многолетнемерзлых пород (ММП), вместо направления проектируется термокейс, который предотвращает устье скважины от растепления и дальнейшего его обрушения.

Кондуктор

Кондуктор спускается для перекрытия осложненных интервалов. Обычно перекрывают верхнюю часть геологического разреза, где имеются неустойчивые породы, пласты, поглощающие буровой раствор или проявляющие, подающие на поверхность пластовые флюиды, т.е. все те интервалы, которые будут осложнять процесс дальнейшего бурения и вызывать загрязнение окружающей среды. Кондуктор служит также для установки противовыбросового устьевого оборудования и подвески последующих обсадных колонн.

При наличии в разрезе зон многолетнемерзлых пород кондуктор должен перекрывать минимум на 50 м кровлю ММП.

В соответствии с «Инструкцией по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин», основным условием при определении глубины спуска кондуктора является предотвращение гидроразрыва горных пород у башмака кондктора в случае открытого флюидопроявления. Данное условие является необходимым, т.к. в случае гидроразрыва горных пород под башмаком колонны в процессе ликвидации ГНВП, создать противодавление на пласт будет практически невозможно и будет риск образования грифона.

Для нефтяной скважины минимальная глубина спуска кондуктора находится исходя из условия недопущения гидроразрыва горных пород под его башмаком при закрытии устья скважины в случае флюидопроявления:

,                                                 (2)

где – пластовое давление в кровле продуктивного пласта, МПа;

Н – глубина скважины, м;

– плотность пластового флюида, г/см³;

gradP _гр – градиент давления гидроразрыва пород в интервале установки кондуктора, МПа/м.

Для газовой скважины минимальная глубина спуска кондуктора находится исходя из условия недопущения гидроразрыва горных пород под его башмаком при закрытии устья скважины в случае флюидопроявления:

           ,                                                   (3)

где e – основание натурального логарифма;

s – степень основания натурального логарифма, рассчитываемая по формуле:

s=10^-4 ∙ γ _отн ∙(H-H _к),                                    (4)

или упрощенно e^s=(2 + s)/(2 – s).                     (5)

При наличии в разрезе скважины нескольких продуктивных пластов глубина кондуктора рассчитывается с учетом каждого пласта. При наличии в разрезе и нефтеносных, и газоносных пластов расчет проводится и для нефтяной, и газовой скважины. Исходя из полученных значений выбирается наибольшее значение. Также следует помнить, что при расчете глубины спуска кондуктора необходимо предусматривать требуемый коэффициент запаса по давлению, равный 1,08–1,1.

Для определения минимальной глубины спуска кондуктора используется файл формата Excel с названием «Расчет кондуктора».