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.

Н,м	3000	2500	2000	1500	1200	1000	800	600	400	200	100	устье
Р,атм	360	300	240	180	144	120	96	72	48	24	12	1
V,м³	0,1	0,12	0,15	0,2	0,25	0,3	0,37	0,5	0,75	1,5	3,0	36,0

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.