Закономерности миграции газа в скважине.

Скважина как U-образная трубка.

Формулы расчёта параметров глушения

2.1.Поведение газа при его миграции в скважине

С максимальным приближением поведение газа в поступившей на забой пачке при её всплытии или вымывании циркуляцией бурового раствора описывается уравнением Клапейрона – Менделеева:

                                                            Р ´ V / T = const.

В условиях скважины давление (Р) изменяется от нескольких сотен атмосфер на забое до одной атмосферы на устье, объём (V) также меняется в значительных пределах, увеличиваясь при всплытии в несколько сотен раз. А вот температура, измеряемая по абсолютной шкале Кельвина, изменяется только в 1,2 ¸ 1,4 раза, поэтому ею пренебрегаем и рассматриваем поведение газа в скважине согласно закону Бойля – Мариотта:

                                                           Р₁ ´ V₁ = P₂ ´ V₂ , где :

Р₁ и Р₂  - давления на забое и устье скважины соответственно;

V₁ и V₂ - объёмы газовой пачки на забое и устье.

Поведение поднимающейся в открытой скважине пачки газа рассмотрим на конк-ретном типичном примере.

Предположим, что во время наращивания при забое скважины Н = 3000 метров и плотности промывочной жидкости r = 1,2 г/см³ произошло поступление 100 литров газа вследствие поршневания. Это вполне реальная возможность. Сведём в таблицу данные по изменению объёма и давления в зависимости от глубины нахождения пачки газа.

Графически зависимость объёма от давления (глубины скважины) отображается следующим образом (рис.2.1).

Рис. 2.1. Расширение газа при его миграции.

Анализируя полученные данные можно сделать выводы:

- в открытой скважине газ, поднимаясь, расширяется и вытесняет буровой раст-вор, снижая противодавление на пласт и инициируя этим дополнительное поступление газа из пласта;

- существенное увеличение объёма поступившего в скважину газа (в пределах измерения применяемыми средствами контроля уровня раствора в емкостях) происходит в верхней четверти ствола скважины;

- если не ограничивать противодавлением поднятие газа, то с глубины 200 метров начнётся выброс бурового раствора.

Если скважина закрыта с самого начала проявления, то давление на устье под плашками превентора будет равно некоторому Р_из.к, а забойное давление, складываясь из гидростатического и избыточного, будет равно пластовому давлению. В дальнейшем газ, подчиняясь закону Архимеда, всплывает вверх в виде пузырьков или более-менее компактной пачки. Поскольку газ лишён возможности расширяться, то его пузырьки сохраняют исходный объём и, соответственно, давление, имеющееся в пласте (Р_пл.). Поднявшись под плашки превентора, газовая пачка сохранит неизменными свои объём и давление. Значит, давление на устье станет равным сумме избыточного и пластового давлений, а забойное давление будет равно удвоенному пластовому давлению. Этот эффект назван инверсией (переносом) давления. Такая ситуация возможна только в обсаженной скважине, поскольку в необсаженной, ещё до полного всплытия газовой пачки, произойдёт разрыв слабого пласта и оттеснение в него бурового раствора с последующим замещением раствора газом по всему стволу.