Глушение скважины после проявления

Кратко о главном

Закрытая скважина с колонной на забое — U-образная трубка: в трубах чистый раствор известной плотности, в затрубье — раствор и лёгкий флюид притока. Поэтому пластовое давление находят по давлению в трубах, а давление в затрубье больше, если приток легче раствора.
Плотность раствора глушения зависит только от давления в трубах, глубины по вертикали и плотности текущего раствора; объём притока и давление в затрубье в неё не входят.
Главный принцип — постоянное забойное давление. Подачу насоса держат постоянной, а дросселем удерживают давление в трубах на плановом значении: от начального давления циркуляции (ICP) $p_{\text{т}} + p_{\text{пп}}$ до конечного (FCP) $p_{\text{пп}}\,\rho_{\text{гл}}/\rho_m$ .
Метод бурильщика: сначала вымывают приток текущим раствором, потом заменяют раствор тяжёлым. Метод ожидания и утяжеления: сразу качают раствор глушения, снижая давление в трубах по графику; наибольшее давление в затрубье у него обычно меньше, но нужно время на утяжеление.
Давление в затрубье при вымывании газа растёт, потому что газ расширяется, — так и должно быть. Снижать его, открывая дроссель, нельзя: упадёт забойное давление и начнётся новый приток.
Если циркулировать нельзя, всплывающим газом управляют объёмным методом, а в особых случаях флюид задавливают обратно в пласт.

Ключевые соотношения

p_p = p_{\text{т}} + 0{,}00981\,\rho_m\,h

пластовое давление по давлению в трубах (МПа, г/см³, м по вертикали)

\rho_{\text{гл}} = \rho_m + \dfrac{p_{\text{т}}}{0{,}00981\,h}

плотность раствора глушения без запаса

p_{\text{нач}} = p_{\text{т}} + p_{\text{пп}}

начальное давление циркуляции (ICP)

p_{\text{кон}} = p_{\text{пп}}\,\dfrac{\rho_{\text{гл}}}{\rho_m}

конечное давление циркуляции (FCP)

\rho_k = \rho_m - \dfrac{p_{\text{к}} - p_{\text{т}}}{0{,}00981\,h_k}

оценка плотности флюида притока

Где чаще всего ошибаются

Рассчитывать плотность раствора глушения по давлению в затрубье, а не в трубах.
Менять подачу насоса во время глушения, не пересчитывая давления: от подачи зависят потери на трение, и график давления в трубах теряет смысл.
Держать постоянным давление в затрубье, пока газ поднимается по стволу: забойное давление падает, и начинается новый приток.
Закладывать в плотность раствора глушения и в давление на дросселе большие «запасы»: они повышают давление у башмака и могут вызвать поглощение.
Не пересчитать MAASP после перехода на раствор глушения.

После урока вы сможете

объяснить, почему после закрытия скважины давления в бурильных трубах и в затрубье различаются и почему давление в трубах служит «манометром» забойного давления;
рассчитать по давлениям закрытия пластовое давление и плотность раствора глушения и оценить плотность поступившего флюида;
рассчитать начальное и конечное давление циркуляции, число ходов насоса до долота и график снижения давления в трубах;
описать метод бурильщика и метод ожидания и утяжеления и сравнить их по давлениям в затрубье и у башмака, по времени и сложности;
объяснить принцип объёмного метода и задавки флюида в пласт и назвать случаи, когда их применяют;
назвать ограничения, которые нельзя превышать при глушении: максимально допустимое давление на устье в затрубье (MAASP), прочность обсадной колонны и оборудования, пропускная способность сепаратора.

Задача глушения

Когда признаки ГНВП подтвердились, скважину закрывают противовыбросовым оборудованием (Контроль скважины: первичный барьер и признаки проявления). Приток прекращается, но его причина остаётся: давление столба раствора меньше пластового, а пластовый флюид занимает часть ствола. Глушение решает две задачи: выводит флюид притока из скважины через дроссельный манифольд (choke manifold) и заполняет скважину раствором такой плотности, чтобы пласт снова удерживал сам столб, — то есть восстанавливает первичный контроль.

Всё глушение подчинено одному правилу: давление на забое должно оставаться постоянным и чуть выше пластового. Если оно опустится ниже, начнётся новый приток. Если поднимется слишком высоко, давление под башмаком последней обсадной колонны может превысить давление поглощения: раствор уйдёт в пласт, уровень упадёт, приток усилится, возможен и межпластовый переток. Поэтому методы глушения с циркуляцией называют методами постоянного забойного давления (constant bottomhole pressure methods).

Методы глушения

Метод: Метод бурильщика (driller's method)
Когда применяют: колонна на забое; раствор глушения не готов, начать нужно сразу
Суть: две циркуляции: сначала приток вымывают текущим раствором, затем заменяют раствор раствором глушения

Метод: Метод ожидания и утяжеления (wait and weight)
Когда применяют: колонна на забое; раствор можно быстро утяжелить
Суть: одна циркуляция: приток вымывают сразу раствором глушения

Метод: Объёмный метод (volumetric method)
Когда применяют: циркулировать нельзя: колонна поднята, не на забое или закупорена
Суть: газу дают всплывать и расширяться под контролем, стравливая раствор порциями

Метод: Задавка в пласт (bullheading)
Когда применяют: приток нельзя или опасно поднимать на поверхность
Суть: флюид закачкой возвращают в пласт

Метод	Когда применяют	Суть
Метод бурильщика (driller's method)	колонна на забое; раствор глушения не готов, начать нужно сразу	две циркуляции: сначала приток вымывают текущим раствором, затем заменяют раствор раствором глушения
Метод ожидания и утяжеления (wait and weight)	колонна на забое; раствор можно быстро утяжелить	одна циркуляция: приток вымывают сразу раствором глушения
Объёмный метод (volumetric method)	циркулировать нельзя: колонна поднята, не на забое или закупорена	газу дают всплывать и расширяться под контролем, стравливая раствор порциями
Задавка в пласт (bullheading)	приток нельзя или опасно поднимать на поверхность	флюид закачкой возвращают в пласт

Метод ожидания и утяжеления называют также одноцикловым (одноциркуляционным) или «методом инженера», метод бурильщика — двухцикловым (двухциркуляционным). Есть и промежуточный вариант — раствор утяжеляют постепенно по ходу циркуляции, — но в бурении он применяется редко.

Давления после закрытия: скважина как U-образная трубка

После закрытия скважины давления на устье растут, пока пласт не перестанет отдавать флюид, и стабилизируются: у проницаемого пласта за минуты, у плотного дольше. Записывают три величины: избыточное давление в бурильных трубах (shut-in drill pipe pressure, SIDPP), избыточное давление в затрубном пространстве (shut-in casing pressure, SICP) и прирост объёма раствора в ёмкостях, равный объёму притока.

Бурильная колонна и затрубье сообщаются у долота, поэтому закрытая скважина ведёт себя как U-образная трубка (сообщающиеся сосуды). Флюид притока находится в затрубье, а в трубах остаётся чистый раствор известной плотности. Значит, давление на забое можно найти со стороны труб: оно равно давлению на устье труб плюс давление столба раствора в них. Пока скважина закрыта и приток прекратился, забойное давление равно пластовому.

Пластовое давление по давлению в бурильных трубах

p_p = p_{\text{т}} + \rho_m\,g\,h

где:

$p_p$ пластовое (поровое) давление проявляющего пласта, Па
$p_{\text{т}}$ избыточное давление в бурильных трубах после закрытия и стабилизации (SIDPP), Па
$\rho_m$ плотность раствора в бурильных трубах, кг/м³
$h$ глубина проявляющего пласта по вертикали; при долоте на забое — глубина забоя, м
$g$ ускорение свободного падения, м/с²

Единицы: СИ; давления избыточные, как на манометрах

Справедливо, если

колонна на забое, приток находится только в затрубье, в трубах — раствор одной известной плотности;
давления стабилизировались, а газ ещё не начал поднимать их своим всплытием: если оба давления продолжают расти с одинаковой скоростью, это всплытие газа, и для расчёта берут значение до начала такого роста;
если в колонне стоит обратный клапан, он не передаёт давление снизу; давление под ним определяют, осторожно подкачивая раствор в трубы до открытия клапана;
давления избыточные; столб раствора тоже считают в избыточных давлениях, поэтому атмосферное давление в формулу не входит.

Манометр на стояке — единственный прибор, по которому можно судить о забойном давлении: всё, что находится в трубах, известно. На этом основаны все методы глушения с циркуляцией. Давление в трубах — это то, чего не хватило столбу раствора, чтобы удержать пласт.

В других системах единиц (2)

Метрические единицы

p_p\,[\text{МПа}] = p_{\text{т}} + 0{,}00981\,\rho_m\,[\text{г/см}^3]\;h\,[\text{м}]

давления — МПа, плотность — г/см³, глубина — м.

0,00981 МПа — давление столба жидкости плотностью 1 г/см³ высотой 1 м.

Промысловые единицы (oilfield)

p_p\,[\text{psi}] = p_{\text{т}} + 0{,}052\,\rho_m\,[\text{ppg}]\;h\,[\text{ft}]

давления — psi, плотность — ppg, глубина — футы.

0,052 psi/ft на ppg — из промысловой формулы гидростатического давления.

В затрубье над притоком тот же раствор, но у забоя стоит столб лёгкого флюида высотой $h_k$ . Он весит меньше раствора, который вытеснил, поэтому давление в затрубье на устье больше, чем в трубах, — на эту «недостачу» гидростатики. Отсюда можно оценить плотность флюида притока.

Высота и плотность притока по давлениям закрытия

h_k = \frac{V_k}{C_a}, \qquad \rho_k = \rho_m - \frac{p_{\text{к}} - p_{\text{т}}}{g\,h_k}

где:

$h_k$ высота столба притока по вертикали, м
$V_k$ объём притока — прирост объёма раствора в ёмкостях, м³
$C_a$ ёмкость затрубья против притока (обычно против утяжелённых бурильных труб, УБТ) — объём на метр, м³/м
$\rho_k$ плотность флюида притока в забойных условиях, кг/м³
$p_{\text{к}}$ избыточное давление в затрубье после закрытия (SICP), Па
$p_{\text{т}},\ \rho_m,\ g$ давление в трубах, плотность раствора, ускорение свободного падения, Па, кг/м³, м/с²

Единицы: СИ; в метрических единицах $g\,h_k$ заменяют на $0{,}00981\,h_k$ (г/см³, МПа, м)

Справедливо, если

приток занимает затрубье у забоя сплошной пачкой и не перемешан с раствором;
ствол вертикальный; в наклонном стволе длину пачки по стволу пересчитывают в высоту по вертикали;
ёмкость затрубья известна; в открытом стволе с кавернами она больше номинальной, и пачка на деле короче расчётной;
если объём притока больше объёма затрубья против УБТ, высоту считают по участкам с разной ёмкостью.

Чем больше разница $p_{\text{к}} - p_{\text{т}}$ при том же объёме притока, тем легче флюид. Оценка грубая, поэтому при сомнениях приток считают газом — это самый опасный случай.

Ориентировочная плотность флюида притока в забойных условиях

Флюид: Газ
Плотность, г/см³: 0,1–0,35
Градиент, кПа/м: 1,0–3,4

Флюид: Нефть
Плотность, г/см³: 0,6–0,9
Градиент, кПа/м: 5,9–8,8

Флюид: Пластовая вода
Плотность, г/см³: 1,0–1,2
Градиент, кПа/м: 9,8–11,8

Флюид	Плотность, г/см³	Градиент, кПа/м
Газ	0,1–0,35	1,0–3,4
Нефть	0,6–0,9	5,9–8,8
Пластовая вода	1,0–1,2	9,8–11,8

Плотность газа растёт с давлением и зависит от состава. Промежуточные значения могут означать смесь газа с нефтью или приток, перемешанный с раствором. Значения ориентировочные.

Расчётный примерЧто говорят давления после закрытия

Исходные данные (условные)

Глубина забоя (ствол вертикальный): 3350 м; долото на забое
Плотность раствора $\rho_m$: 1,24 г/см³
Давления после стабилизации: в трубах 3,1 МПа, в затрубье 4,5 МПа
Прирост объёма в ёмкостях $V_k$: 2,1 м³
Затрубье у забоя: ствол 215,9 мм, 190 м УБТ диаметром 165,1 мм

Решение

Пластовое давление: $p_p = 3{,}1 + 0{,}00981\cdot 1{,}24\cdot 3350 = 3{,}1 + 40{,}75 = 43{,}85$ МПа; эквивалентная плотность $43{,}85/(0{,}00981\cdot 3350) = 1{,}334$ г/см³.
Ёмкость затрубья против УБТ: $\frac{\pi}{4}(215{,}9^2 - 165{,}1^2)\cdot 10^{-3} = 15{,}20$ л/м. Высота притока $h_k = 2{,}1/0{,}01520 = 138$ м — пачка помещается против УБТ длиной 190 м.
Плотность притока: $\rho_k = 1{,}24 - \dfrac{4{,}5 - 3{,}1}{0{,}00981\cdot 138} = 0{,}21$ г/см³.

Ответ: Пластовое давление — 43,85 МПа (эквивалентная плотность 1,334 г/см³); в затрубье у забоя пачка высотой около 138 м плотностью 0,21 г/см³ — это газ.

Что это значит. Столбу раствора 1,24 г/см³ не хватало ровно 3,1 МПа — столько показывают трубы. Приток газовый, поэтому при вымывании давление в затрубье будет расти по мере расширения газа. Эта же скважина используется в остальных примерах урока. Данные примера условные.

Раствор глушения

Раствор глушения должен уравновесить пластовое давление своим столбом при открытом устье. Приравняв давление его столба пластовому давлению, получаем формулу, в которую входят только давление в трубах, глубина и плотность текущего раствора.

Плотность раствора глушения

\rho_{\text{гл}} = \rho_m + \frac{p_{\text{т}}}{g\,h}

где:

$\rho_{\text{гл}}$ плотность раствора глушения, при которой его столб уравновешивает пластовое давление, кг/м³
$\rho_m$ плотность текущего раствора, кг/м³
$p_{\text{т}}$ избыточное давление в бурильных трубах после закрытия (SIDPP), Па
$h$ глубина проявляющего пласта по вертикали, м

Единицы: СИ

Справедливо, если

те же, что при расчёте пластового давления по давлению в трубах;
запас сверх равновесия, если он нужен, задают отдельно — плотностью раствора или давлением на дросселе;
$h$ — глубина по вертикали; длина наклонного ствола в формулу не входит.

Ни прирост объёма, ни давление в затрубье не влияют на плотность раствора глушения: они характеризуют приток, а не пласт.

В других системах единиц (2)

Метрические единицы

\rho_{\text{гл}}\,[\text{г/см}^3] = \rho_m + \frac{p_{\text{т}}\,[\text{МПа}]}{0{,}00981\; h\,[\text{м}]}

плотности — г/см³, давление — МПа, глубина — м.

Промысловые единицы (oilfield)

\rho_{\text{гл}}\,[\text{ppg}] = \rho_m + \frac{p_{\text{т}}\,[\text{psi}]}{0{,}052\; h\,[\text{ft}]}

плотности — ppg, давление — psi, глубина — футы.

Плотность раствора на буровой регулируют с шагом 0,01 г/см³ (около 0,1 ppg), поэтому расчётное значение округляют вверх. Дополнительный запас — например, на свабирование при будущем подъёме инструмента — задаёт программа бурения, но каждый запас увеличивает давление на всю открытую часть ствола. Перед утяжелением проверяют, что порода под башмаком выдержит новый раствор с учётом эквивалентной циркуляционной плотности (ЭЦП), и пересчитывают максимально допустимое давление на устье в затрубье (MAASP): при утяжелении оно уменьшается.

Расчётный примерПлотность раствора глушения и новый MAASP

Исходные данные (условные)

Данные закрытия: из предыдущего примера: 3350 м, раствор 1,24 г/см³, давление в трубах 3,1 МПа
Башмак обсадной колонны 244,5 мм: 2450 м по вертикали
Давление поглощения под башмаком по испытанию: эквивалентная плотность 1,68 г/см³

Решение

Плотность раствора глушения: $\rho_{\text{гл}} = 1{,}24 + \dfrac{3{,}1}{0{,}00981\cdot 3350} = 1{,}24 + 0{,}0943 = 1{,}3343$ г/см³; округляем вверх до 1,34 г/см³. Запас сверх равновесия $0{,}00981\cdot(1{,}34 - 1{,}3343)\cdot 3350 = 0{,}19$ МПа.
Проверка в промысловых единицах: раствор $1{,}24\cdot 8{,}345 = 10{,}35$ ppg, давление $3{,}1\cdot 145{,}04 = 450$ psi, глубина $3350/0{,}3048 = 10\,991$ ft; $\rho_{\text{гл}} = 10{,}35 + 450/(0{,}052\cdot 10\,991) = 11{,}13$ ppg, то есть 1,334 г/см³.
MAASP при текущем растворе: $0{,}00981\cdot(1{,}68 - 1{,}24)\cdot 2450 = 10{,}6$ МПа; при растворе глушения: $0{,}00981\cdot(1{,}68 - 1{,}34)\cdot 2450 = 8{,}2$ МПа.

Ответ: Нужен раствор глушения 1,34 г/см³ (11,2 ppg); MAASP снизится с 10,6 до 8,2 МПа.

Что это значит. Давление в затрубье после закрытия (4,5 МПа) далеко от MAASP, а запас под башмаком после глушения — 0,34 г/см³: окно широкое, и приток можно вымывать обычным способом. Округление вверх дало лишь небольшой запас — 0,19 МПа; если нужен больший, его задают отдельно, проверяя давление у башмака. Метрический и промысловый расчёты совпадают с точностью до округления постоянных. Данные примера условные.

Сколько утяжелителя нужно, считают так же, как при обычном утяжелении (утяжеление раствора), но для всего активного объёма: внутреннего объёма колонны, затрубья и раствора в ёмкостях, — столько барита должно быть на буровой. До начала закачки утяжеляют раствор в ёмкостях — это и есть «ожидание» в методе ожидания и утяжеления, — а раствор, возвращающийся из скважины, утяжеляют по ходу глушения.

Циркуляция при постоянном забойном давлении

Пока скважина закрыта, забойное давление создают столб раствора в трубах и давление на устье труб. Когда насос качает раствор вниз по колонне, а раствор с флюидом выходит из затрубья через дроссель, со стороны затрубья забойное давление складывается из давления столба в затрубье, потерь на трение в затрубье и давления, которое создаёт дроссель (его и показывает манометр затрубья). Дроссель (choke) — главный инструмент: прикрывая его, повышают давление во всей скважине, приоткрывая — снижают.

Забойное давление не видно, но его можно держать по давлению в трубах. При постоянной подаче насоса потери на трение в колонне и в насадках долота постоянны, а столб в трубах известен. Если давление на стояке равно расчётному, то и давление на забое равно нужному. Поэтому глушат при постоянной пониженной подаче насоса, а дросселем удерживают давление в трубах на плановом значении.

Подачу при глушении выбирают в несколько раз меньше, чем при бурении: тогда меньше потери на трение, которые добавляются к давлению у башмака, оператор успевает за изменениями давления, а газ, выходящий на поверхность, успевает отделиться в сепараторе бурового раствора (mud gas separator). Давление на стояке при этой подаче — давление циркуляции на пониженной подаче $p_{\text{пп}}$ (slow circulating rate pressure, SCR) — замеряют заранее, во время бурения, для каждого насоса при одной-двух пониженных подачах и повторяют после изменения свойств раствора и после значительного углубления скважины.

Начальное и конечное давление циркуляции

p_{\text{нач}} = p_{\text{т}} + p_{\text{пп}}, \qquad p_{\text{кон}} = p_{\text{пп}}\,\frac{\rho_{\text{гл}}}{\rho_m}

где:

$p_{\text{нач}}$ начальное давление циркуляции (initial circulating pressure, ICP) — давление на стояке при подаче глушения, пока в трубах текущий раствор, МПа
$p_{\text{кон}}$ конечное давление циркуляции (final circulating pressure, FCP) — когда трубы заполнены раствором глушения, МПа
$p_{\text{т}}$ давление в трубах после закрытия (SIDPP), МПа
$p_{\text{пп}}$ давление циркуляции текущим раствором на пониженной подаче (SCR), МПа
$\rho_{\text{гл}},\ \rho_m$ плотности раствора глушения и текущего раствора, г/см³

Единицы: любые одинаковые единицы давления; плотности — в одинаковых единицах

Справедливо, если

подача насоса постоянна и равна той, при которой замерено $p_{\text{пп}}$ ;
потери на трение при смене раствора меняются пропорционально плотности — приближение для турбулентного течения в трубах и насадках долота; вязкость раствора глушения близка к исходной;
$p_{\text{пп}}$ включает потери во всей системе, в том числе в затрубье; при глушении потери в затрубье добавляются к забойному давлению как небольшой запас (вывод — в разделе для углублённого изучения);
при подводном устье к давлениям добавляются потери на трение в длинной линии дросселирования — это отдельный расчёт.

В начале давление на стояке больше обычного циркуляционного на SIDPP — так забойное давление остаётся равным пластовому. Когда колонну заполнил раствор глушения, его столб сам уравновешивает пласт, SIDPP «исчезает», а трение немного растёт из-за большей плотности.

При пуске насоса в колонне появляются потери на трение, которых раньше не было, а газ в затрубье за это короткое время почти не смещается. Поэтому, выводя насос на подачу глушения, дросселем удерживают постоянным давление в затрубье (равным SICP), а затем сравнивают установившееся давление на стояке с расчётным $p_{\text{нач}}$ . Изменение положения дросселя доходит до манометра на стояке не сразу, а через несколько секунд — время пробега волны давления вниз по затрубью и вверх по колонне, — поэтому дросселем работают небольшими шагами и выжидают.

График давления в трубах

В методе ожидания и утяжеления раствор глушения закачивают сразу. Пока он заполняет колонну, столб в трубах тяжелеет, и давление на стояке должно снижаться от $p_{\text{нач}}$ до $p_{\text{кон}}$ . В вертикальной скважине с колонной одного внутреннего диаметра гидростатика растёт пропорционально закачанному объёму, поэтому давление снижают по прямой в зависимости от числа ходов насоса. Число ходов до долота равно внутреннему объёму колонны, делённому на подачу насоса за ход.

График давления в трубах при закачке раствора глушения

p(N) = p_{\text{нач}} - \left(p_{\text{нач}} - p_{\text{кон}}\right)\frac{N}{N_{\text{д}}}, \qquad N_{\text{д}} = \frac{V_{\text{т}}}{V_{\text{х}}}

где:

$p(N)$ плановое давление на стояке после $N$ ходов насоса, МПа
$N$ число ходов насоса от начала закачки раствора глушения, —
$N_{\text{д}}$ число ходов до долота (в уроке Циркуляционная и вращающая системы буровой — $Z_{\text{д}}$ ), —
$V_{\text{т}}$ внутренний объём бурильной колонны, м³
$V_{\text{х}}$ подача насоса за один ход с учётом коэффициента наполнения, м³

Единицы: давления — в любых одинаковых единицах, объёмы — в одинаковых единицах

Справедливо, если

скважина вертикальная, колонна одного внутреннего диаметра; короткая секция утяжелённых труб внизу почти не меняет график (см. пример ниже), а для колонны из длинных секций и для наклонной скважины график строят по участкам (см. раздел для углублённого изучения);
формула действует при $N \le N_{\text{д}}$ ; после этого давление держат равным $p_{\text{кон}}$ , пока раствор глушения не выйдет на поверхность;
объём поверхностных линий от насоса до колонны мал и для простоты не учитывается.

Если давление на стояке выше графика, забойное давление больше нужного — дроссель приоткрывают; если ниже — прикрывают. Дроссель компенсирует всё, что происходит в затрубье, включая расширение газа.

РасчётДавление на стояке при глушении скважины из примеров урока. В методе ожидания и утяжеления оно снижается по прямой от 5,5 до 2,59 МПа за 1854 хода, пока раствор глушения заполняет колонну, а затем остаётся постоянным. В первой циркуляции метода бурильщика давление на стояке держат постоянным — 5,5 МПа.

Расчётный примерЛист глушения: давления, ходы, время и барит

Исходные данные (условные)

Растворы и давление в трубах: 1,24 г/см³, глушения 1,34 г/см³; 3,1 МПа
Давление на пониженной подаче $p_{\text{пп}}$: 2,4 МПа при 30 ходах в минуту
Подача насоса за ход: 16,2 л
Бурильная колонна: 3160 м труб 127 мм с внутренним диаметром 108,6 мм и 190 м УБТ с внутренним диаметром 71,4 мм
Затрубье: ствол 215,9 мм ниже башмака на 2450 м; выше — колонна с внутренним диаметром 222,4 мм
Раствор в ёмкостях; барит: 40 м³; 4,2 г/см³

Решение

Давления: $p_{\text{нач}} = 3{,}1 + 2{,}4 = 5{,}5$ МПа; $p_{\text{кон}} = 2{,}4\cdot 1{,}34/1{,}24 = 2{,}59$ МПа.
Ёмкость труб 9,26 л/м, УБТ 4,00 л/м. Внутренний объём колонны: $3160\cdot 0{,}00926 + 190\cdot 0{,}00400 = 30{,}0$ м³. Число ходов до долота: $30{,}0/0{,}0162 = 1854$ , это 62 мин при 30 ходах в минуту.
График: давление на стояке снижают на $(5{,}5 - 2{,}59)\cdot 100/1854 = 0{,}157$ МПа каждые 100 ходов: после 500 ходов — 4,72 МПа, после 1000 — 3,93 МПа, после 1500 — 3,15 МПа; с 1854-го хода держат 2,59 МПа.
Проверка прямой: колонна состоит из двух секций, и строго график строят по участкам. К концу бурильных труб ( $3160\cdot 0{,}00926/0{,}0162 = 1807$ ходов) раствор глушения заполнил 3160 м из 3350, и давление должно быть $5{,}5 - (5{,}5 - 2{,}59)\cdot 3160/3350 = 2{,}76$ МПа; прямая даёт 2,67 МПа — на 0,09 МПа меньше. Это меньше запаса 0,19 МПа от округления плотности вверх, поэтому для такой колонны прямая допустима.
Затрубье: 19,9 м³ в открытом стволе и 64,1 м³ в колонне, всего 84,0 м³ — ещё 173 мин. Число ходов на полную циркуляцию — 7041, это около 3,9 ч.
Активный объём $30{,}0 + 84{,}0 + 40 = 154$ м³. Барита для утяжеления с 1,24 до 1,34 г/см³: $154\cdot\dfrac{1{,}34 - 1{,}24}{4{,}2 - 1{,}34} = 5{,}39$ м³, или 22,6 т.

Ответ:

p_{\text{нач}}

= 5,5 МПа,

p_{\text{кон}}

= 2,59 МПа; раствор глушения дойдёт до долота через 62 мин, вся циркуляция займёт около 3,9 ч; для утяжеления нужно около 22,6 т барита.

Что это значит. На весь активный объём 154 м³ нужно более 20 т барита. Раствор в ёмкостях утяжеляют до начала закачки, и всё это время скважина стоит закрытой — в этом «ожидание» метода; раствор, возвращающийся из скважины, утяжеляют по ходу циркуляции. В методе бурильщика первую циркуляцию можно начать сразу, держа на стояке 5,5 МПа до конца циркуляции, а раствор глушения закачать во второй циркуляции, когда он будет готов. Данные примера условные.

Метод бурильщика и метод ожидания и утяжеления

Оба метода поддерживают одно и то же забойное давление и различаются тем, когда в скважину идёт раствор глушения. Их удобно описать по этапам; конкретный порядок действий и допустимые отклонения задают процедуры предприятия.

Метод бурильщика (две циркуляции)

1
Первая циркуляция
Насос выводят на подачу глушения, удерживая давление в затрубье постоянным, затем дросселем держат давление на стояке равным $p_{\text{нач}}$ , пока приток не выйдет из скважины. Давление в затрубье при газовом притоке растёт, достигает наибольшего значения, когда газ подходит к устью, и падает, когда газ выходит через дроссель.
2
Проверка
Когда приток вымыт, затрубье заполнено исходным раствором, и давление в нём становится равным исходному SIDPP. Если в этот момент остановить насос и закрыть скважину, оба давления должны быть равны SIDPP.
3
Вторая циркуляция
Качают раствор глушения. Пока он заполняет колонну, в затрубье ничего не меняется, поэтому дросселем удерживают постоянным давление в затрубье, а давление на стояке само снижается до $p_{\text{кон}}$ . Затем держат $p_{\text{кон}}$ на стояке, пока раствор глушения не выйдет на поверхность; давление в затрубье снижается до нуля.
4
Итог
Насос останавливают: если давления в трубах и в затрубье равны нулю и перелива нет, скважина заглушена.

Метод ожидания и утяжеления (одна циркуляция)

1
Ожидание
Пока готовят раствор глушения, скважина закрыта. Если газ всплывает и давления растут, ими управляют объёмным способом (см. следующий раздел).
2
Закачка в колонну
Насос выводят на подачу глушения при постоянном давлении в затрубье, затем дросселем снижают давление на стояке по графику от $p_{\text{нач}}$ до $p_{\text{кон}}$ .
3
Вымывание
Когда раствор глушения вышел из долота, держат $p_{\text{кон}}$ на стояке. Газ поднимается и расширяется, а за ним поднимается тяжёлый раствор, который уменьшает давление в затрубье.
4
Итог
Когда раствор глушения вышел на поверхность, дроссель полностью открыт, а давление в затрубье равно нулю; после остановки насоса скважину проверяют на перелив.

РасчётДавление в затрубье на устье при вымывании газовой пачки из примера урока, рассчитанное по модели одной пачки (см. раздел для углублённого изучения). До 30 м³ — пока раствор глушения заполняет колонну — кривые совпадают; затем в методе ожидания и утяжеления тяжёлый раствор поднимается по затрубью, и к подходу газа к устью давление на 1 МПа меньше: 7,1 МПа против 8,1 МПа.

Форма кривых объясняется двумя эффектами. Газ, поднимаясь, расширяется и вытесняет раствор из затрубья — столб в затрубье легчает, и давление на устье растёт; сильнее всего в последние сотни метров, где давление мало. Второй эффект — геометрия: когда пачка переходит из узкого затрубья против УБТ в более широкое против бурильных труб, её высота уменьшается, и давление в затрубье на время снижается. В методе ожидания и утяжеления к ним добавляется третий: тяжёлый раствор, поднимаясь за газом, уменьшает давление в затрубье.

Расчётный примерДавление в затрубье и у башмака при вымывании газа

Исходные данные (условные)

Скважина, приток и растворы: из примеров выше
Модель: газ — одна пачка, движется вместе с раствором и не растворяется; идеальный газ, температура постоянна; трение в затрубье не учитывается; забойное давление равно пластовому

Решение

В начале циркуляции давление в затрубье равно 4,5 МПа. Когда пачка целиком переходит из затрубья против УБТ в более широкое (после 2,9 м³), давление в затрубье снижается до 4,05 МПа.
Вершина газа проходит башмак после 17 м³, а раствор глушения выходит из долота только после 30 м³, поэтому наибольшее давление у башмака в обоих методах одинаково: 34,3 МПа (эквивалентная плотность 1,43 г/см³) — в самом начале, пока газ у забоя; давление поглощения — 40,4 МПа.
Метод бурильщика: газ подходит к устью после 73 м³; давление в затрубье в этот момент наибольшее — 8,1 МПа, объём газа 11 м³.
Метод ожидания и утяжеления: к подходу газа (после 71,5 м³) по затрубью поднялся столб раствора глушения, и давление в затрубье — 7,1 МПа, на 1,0 МПа меньше.

Ответ: Наибольшее давление в затрубье — 8,1 МПа в методе бурильщика и 7,1 МПа в методе ожидания и утяжеления; давление у башмака не превышает 34,3 МПа при пределе 40,4 МПа.

Что это значит. Метод ожидания и утяжеления снизил наибольшее давление в затрубье, но не наибольшее давление у башмака: внутренний объём колонны (30 м³) больше объёма затрубья в открытом стволе (20 м³), и газ проходит башмак раньше, чем раствор глушения выходит из долота. Реальный газ всплывает и относительно раствора, частично растворяется, а пачка растягивается, поэтому фактические давления отличаются от модельных; модель показывает характер процесса и порядок величин. Данные примера условные.

Сравнение методов

Показатель: Начало вымывания
Метод бурильщика: сразу после закрытия
Ожидания и утяжеления: после утяжеления раствора в ёмкостях

Показатель: Циркуляции
Метод бурильщика: две
Ожидания и утяжеления: одна — короче в целом

Показатель: Что держат на стояке
Метод бурильщика: постоянное давление
Ожидания и утяжеления: давление по графику до долота, затем постоянное

Показатель: Наибольшее давление в затрубье
Метод бурильщика: больше
Ожидания и утяжеления: меньше, если раствор глушения входит в затрубье до подхода газа к устью

Показатель: Давление у башмака
Метод бурильщика: определяет газовая пачка, пока она ниже башмака
Ожидания и утяжеления: меньше, только если раствор глушения выходит из долота раньше, чем газ пройдёт башмак

Показатель: Газ, пока ждут
Метод бурильщика: ждать не нужно
Ожидания и утяжеления: всплывает; давлениями управляют объёмным способом

Показатель	Метод бурильщика	Ожидания и утяжеления
Начало вымывания	сразу после закрытия	после утяжеления раствора в ёмкостях
Циркуляции	две	одна — короче в целом
Что держат на стояке	постоянное давление	давление по графику до долота, затем постоянное
Наибольшее давление в затрубье	больше	меньше, если раствор глушения входит в затрубье до подхода газа к устью
Давление у башмака	определяет газовая пачка, пока она ниже башмака	меньше, только если раствор глушения выходит из долота раньше, чем газ пройдёт башмак
Газ, пока ждут	ждать не нужно	всплывает; давлениями управляют объёмным способом

Метод бурильщика проще: при выполнении меньше расчётов, и его можно начать немедленно. Метод ожидания и утяжеления короче и обычно даёт меньшее давление на устье, но требует времени на утяжеление и заранее рассчитанного графика. Какой метод применять, предусматривают заранее в плане ликвидации аварий и процедурах предприятия.

Почему давление в затрубье растёт — и это правильно

Газ, поднимаясь, расширяется и вытесняет раствор из затрубья через дроссель. Столб в затрубье становится легче, и, чтобы забойное давление не упало, дроссель приходится прикрывать — давление в затрубье растёт. Если вместо этого держать постоянным давление в затрубье, забойное давление упадёт на вес вытесненного раствора, и пласт снова начнёт отдавать флюид. Правильный ориентир — давление на стояке по плану.

Когда циркулировать нельзя: объёмный метод и задавка

Методы с циркуляцией требуют, чтобы колонна была на забое и через неё можно было качать. Если проявление случилось при подъёме инструмента и колонна далеко от забоя или поднята совсем, если колонна или насадки закупорены, если нельзя пустить насос, а газ в закрытой скважине всплывает, им управляют без циркуляции (газ в закрытой скважине). Колонну при возможности спускают на забой под давлением через закрытый превентор, стравливая вытесняемый ею раствор (stripping), — тогда можно глушить обычным способом.

Объёмный метод основан на простом балансе. Если стравить из затрубья объём раствора $\Delta V$ , столб в затрубье укоротится, и забойное давление уменьшится на вес этого столба. Чтобы забой ничего не почувствовал, давление на устье должно вырасти ровно на столько же — это и делает всплывающий газ, которому дают расширяться порциями. Сначала давлению в затрубье позволяют подняться над исходным на запас и рабочий шаг. Затем, удерживая его постоянным, стравливают объём раствора, соответствующий рабочему шагу, закрывают дроссель и ждут, пока давление вырастет ещё на шаг, — и так, пока газ не придёт к устью. После этого газ замещают раствором: небольшую порцию раствора закачивают в затрубье, дают ей опуститься сквозь газ и стравливают газ, снижая давление на устье на гидростатику закачанной порции.

Потеря гидростатики при стравливании раствора из затрубья

\Delta p = \rho_m\,g\,\frac{\Delta V}{C_a}

где:

$\Delta p$ уменьшение давления столба в затрубье, которое надо восполнить давлением на устье, Па
$\Delta V$ стравленный объём раствора, м³
$C_a$ ёмкость затрубья (или ствола без колонны) там, где находится газ, м³/м
$\rho_m,\ g$ плотность раствора, ускорение свободного падения, кг/м³, м/с²

Единицы: СИ; в метрических единицах $\Delta p\,[\text{МПа}] = 0{,}00981\,\rho_m\,\Delta V/C_a$ (г/см³, м³, м³/м)

Справедливо, если

раствор стравливают малыми порциями и точно измеряют их объём — например, в доливной ёмкости;
ствол вертикальный, ёмкость на участке с газом известна;
газ не растворяется в растворе; в растворах на углеводородной основе значительная часть газа растворена, и метод требует поправок.

Это «цена» каждого стравленного кубометра: на столько надо повысить давление на устье, чтобы давление на забое не упало ниже пластового.

Расчётный примерСколько раствора стравливать за один шаг

Исходные данные (условные)

Скважина: инструмент поднят, газ всплывает в обсадной колонне с внутренним диаметром 222,4 мм
Раствор: 1,24 г/см³
Рабочий шаг давления: 0,35 МПа

Решение

Ёмкость колонны: $\frac{\pi}{4}\cdot 222{,}4^2\cdot 10^{-3} = 38{,}85$ л/м.
Каждый стравленный кубометр уменьшает давление столба на $0{,}00981\cdot 1{,}24/0{,}03885 = 0{,}313$ МПа.
Объём на рабочий шаг: $\Delta V = 0{,}35\cdot 0{,}03885/(0{,}00981\cdot 1{,}24) = 1{,}12$ м³.

Ответ: На каждом шаге давление в затрубье сначала позволяют поднять на 0,35 МПа, а затем при постоянном давлении стравливают около 1,12 м³ раствора.

Что это значит. Стравленные 1,12 м³ уменьшили гидростатику в затрубье на 0,35 МПа, а давление на устье перед этим выросло на те же 0,35 МПа, — поэтому забойное давление осталось не ниже пластового, с запасом, заложенным в начале. Если стравить больше, чем полагается, забойное давление упадёт и начнётся новый приток; если не стравливать совсем, всплывающий газ поднимет давление до разрыва породы под башмаком. Данные примера условные.

Задавка в пласт (bullheading) — закачка в закрытую скважину, при которой флюид притока продавливают обратно в пласт. К ней прибегают, когда приток нельзя или опасно поднимать на поверхность (газ с сероводородом, как на ряде месторождений Прикаспия), когда приток слишком велик для безопасного вымывания или когда колонны в скважине нет. Давление закачки должно превысить пластовое, но не должно превысить допустимое для колонны и оборудования; при этом легче всего раскрывается самая слабая порода — часто под башмаком, — и флюид может уйти не туда, откуда пришёл. Газ к тому же всплывает навстречу закачке, поэтому подача должна быть достаточно большой. Задавку планируют особенно тщательно.

Ограничения при глушении

Во время глушения давления в скважине должны оставаться в пределах, которые определены заранее:

давление у башмака — ниже давления поглощения по испытанию под башмаком; на устье ему соответствует MAASP (Градиент гидроразрыва и испытание на поглощение);
давление на устье — ниже допустимого для обсадной колонны (её давления внутренней текучести с запасом, см. Обсадные колонны: назначение, типы, свойства и стандарты), колонной головки, противовыбросового оборудования и дроссельного манифольда; действует наименьшее из этих значений (Противовыбросовое оборудование);
поток газа на поверхности — не больше, чем способен отделить сепаратор бурового раствора; при подходе газа к устью подачу при необходимости снижают по процедуре;
сероводород — если он возможен, газ отводят на факел, персонал использует средства защиты, а метод выбирают с учётом того, что поднимать такой газ на поверхность опасно.

Насколько велик может быть приток, чтобы все эти пределы выдержать, заранее оценивают через допуск на проявление. Чем раньше замечено проявление, тем меньше пачка и тем ниже давления при глушении (раннее обнаружение).

MAASP рассчитан для затрубья, заполненного раствором

MAASP — это давление на устье, при котором давление у башмака достигает предела, если над башмаком столб раствора известной плотности. Когда вершина газа поднялась выше башмака, столб над башмаком легче, и при том же давлении на устье давление у башмака меньше, чем при затрубье, заполненном раствором. Поэтому в этот период сравнивать давление на устье с MAASP напрямую нельзя: решает расчёт давления у башмака и утверждённая процедура. Открывать дроссель только для того, чтобы удержаться ниже MAASP, опасно: упадёт забойное давление.

Термины и обозначения

SIDPP, $p_{\text{т}}$: избыточное давление в бурильных трубах после закрытия скважины и стабилизации; по нему находят пластовое давление и плотность раствора глушения.
SICP, $p_{\text{к}}$: избыточное давление в затрубном пространстве после закрытия; больше SIDPP, если приток легче раствора.
Раствор глушения, $\rho_{\text{гл}}$: раствор, столб которого уравновешивает пластовое давление.
Давление на пониженной подаче (SCR), $p_{\text{пп}}$: давление на стояке при циркуляции текущим раствором с подачей глушения; замеряют заранее.
ICP и FCP: начальное ( $p_{\text{т}} + p_{\text{пп}}$ ) и конечное ( $p_{\text{пп}}\,\rho_{\text{гл}}/\rho_m$ ) давление циркуляции при глушении.
Дроссель: регулируемое сопротивление на выходе из затрубья; им задают давление в затрубье, а через него — забойное давление.
Метод бурильщика: две циркуляции: вымыв притока текущим раствором, затем замена раствора раствором глушения.
Метод ожидания и утяжеления: одна циркуляция раствором глушения с графиком снижения давления в трубах.
Объёмный метод: управление всплывающим газом без циркуляции: газу дают расширяться, стравливая раствор порциями.
Задавка в пласт (bullheading): закачка, при которой флюид притока продавливают обратно в пласт.

Частые ошибки и заблуждения

Неверно

«Плотность раствора глушения надо считать по давлению в затрубье: оно больше, значит, надёжнее».

На самом деле

Давление в затрубье включает влияние лёгкого флюида притока и говорит о притоке, а не о пласте. Пластовое давление и плотность раствора глушения считают по давлению в трубах.

Неверно

«Давление в затрубье растёт — надо приоткрыть дроссель».

На самом деле

При вымывании газа рост давления в затрубье ожидаем: газ расширяется. Дроссель регулируют по давлению на стояке; снижение давления в затрубье «вручную» снижает забойное давление и вызывает новый приток.

Неверно

«Подачу насоса можно менять по ходу глушения, если давление на стояке держать прежним».

На самом деле

От подачи зависят потери на трение, и при другой подаче прежнее давление на стояке соответствует другому забойному давлению. Подачу держат постоянной; если её всё же меняют, делают это по процедуре — обычно при постоянном давлении в затрубье — и устанавливают новое плановое давление на стояке.

Неверно

«Метод ожидания и утяжеления всегда снижает давление под башмаком».

На самом деле

Только если раствор глушения выходит из долота раньше, чем вершина газа проходит башмак, а для этого внутренний объём колонны должен быть меньше объёма затрубья в открытом стволе (точнее — этого объёма за вычетом объёма газовой пачки). Давление в затрубье на устье он обычно снижает.

Неверно

«Давление в трубах после закрытия равно нулю — значит, притока не было».

На самом деле

Если давление в затрубье больше нуля, в затрубье лёгкий флюид, а плотность раствора достаточна: приток мог прийти при свабировании. Раствор утяжелять не нужно — приток вымывают текущим раствором. Но сначала убеждаются, что нулевое давление не вызвано закрытым обратным клапаном в колонне.

Подробно: для продвинутых

Откуда формулы начального и конечного давления

Разделим давление циркуляции на пониженной подаче на две части: потери в поверхностных линиях, колонне и насадках долота $\Delta p_{\text{бк}}$ и потери в затрубье $\Delta p_{\text{з}}$ , так что $p_{\text{пп}} = \Delta p_{\text{бк}} + \Delta p_{\text{з}}$ . При циркуляции через дроссель давление на забое со стороны труб равно $p_{\text{ст}} + \rho_m g h - \Delta p_{\text{бк}}$ , где $p_{\text{ст}}$ — давление на стояке. Если держать $p_{\text{ст}} = p_{\text{т}} + p_{\text{пп}}$ , то забойное давление равно $p_{\text{т}} + \rho_m g h + \Delta p_{\text{з}} = p_p + \Delta p_{\text{з}}$ : пластовое давление плюс потери в затрубье при малой подаче — небольшой запас.

Когда колонна заполнена раствором глушения, потери в ней при той же подаче примерно в $\rho_{\text{гл}}/\rho_m$ раз больше, а столб в трубах равен $\rho_{\text{гл}} g h = p_p$ . Давление на стояке $p_{\text{ст}} = p_{\text{пп}}\,\rho_{\text{гл}}/\rho_m$ даёт на забое $p_p$ плюс примерно те же потери в затрубье. Пропорциональность потерь плотности — приближение: в турбулентном потоке они растут чуть медленнее плотности, а вязкость раствора после утяжеления может измениться. Поэтому фактическое давление на стояке, когда раствор глушения дошёл до долота, сравнивают с расчётным и при заметной разнице действуют по процедуре.

График давления в наклонной скважине и в колонне из нескольких секций

Прямая линия графика опирается на два допущения: гидростатика в трубах растёт пропорционально закачанному объёму, а потери на трение — тоже. В наклонной скважине первое неверно: объём считают по длине ствола, а гидростатику — по глубине по вертикали. На вертикальном участке каждый метр раствора глушения добавляет полный метр по вертикали, на участке набора угла — меньше, на горизонтальном — ничего. Поэтому фактически нужное давление на стояке снижается быстрее прямой в начале закачки и медленнее в конце.

Если держаться прямой линии, давление на стояке в середине закачки окажется выше необходимого, и забойное давление превысит пластовое — лишняя нагрузка на башмак. Поэтому для наклонных и горизонтальных скважин давление рассчитывают в характерных точках — у точки зарезки, в конце набора угла, у долота — и соединяют их отрезками. Так же поступают, если колонна состоит из секций с разным внутренним диаметром: ходы до конца каждой секции считают отдельно.

Как рассчитана кривая давления в затрубье

Модель одной пачки описывает газ как единый объём, который движется вверх вместе с раствором. После закачки объёма $V$ низ пачки находится там, где объём затрубья, отсчитанный от забоя, равен $V$ (всё закачанное прошло через долото и лежит в затрубье под газом). Давление в пачке равно забойному давлению за вычетом веса столбов под ней — исходного раствора, а в методе ожидания и утяжеления после первых $V_{\text{т}}$ кубометров ещё и раствора глушения.

Модель одной газовой пачки при постоянном забойном давлении

V_g = V_k\,\frac{p_p + p_a}{p_g + p_a}, \qquad p_{\text{к}} = p_p - g\sum_j \rho_j\,h_j

где:

$V_g$ объём газовой пачки на текущей глубине, м³
$V_k$ начальный объём притока у забоя, м³
$p_g$ избыточное давление в пачке: забойное давление минус вес столбов под ней, Па
$p_a$ атмосферное давление, около 0,101 МПа (закон Бойля — Мариотта требует абсолютных давлений), Па
$p_{\text{к}}$ давление в затрубье на устье (на дросселе), Па
$\rho_j,\ h_j$ плотность и высота по вертикали каждого столба в затрубье: раствор глушения, исходный раствор, газ, раствор над газом, кг/м³, м
$p_p$ пластовое давление, равное поддерживаемому забойному, Па

Единицы: СИ; давления избыточные, кроме суммы $p + p_a$ в законе Бойля — Мариотта

Справедливо, если

газ идеальный, температура и коэффициент сверхсжимаемости постоянны (Идеальный и реальный газ: коэффициент сверхсжимаемости);
газ движется вместе с раствором, не всплывает относительно него, не растворяется и не растягивается по стволу;
масса газа постоянна, поэтому его плотность обратно пропорциональна объёму;
потери на трение в затрубье и в линии дросселирования не учитываются; забойное давление поддерживается точно равным пластовому.

Высоту пачки находят по её объёму и ёмкости затрубья на участках, где она находится, а давление у башмака — так же, как на устье, вычитая из забойного давления вес столбов между башмаком и забоем. Реальный газ растягивается в длинную зону газированного раствора, и это снижает пики давления — здесь модель даёт оценку сверху. Но газ ещё и всплывает быстрее раствора и приходит к устью раньше: в методе ожидания и утяжеления тяжёлый раствор к этому моменту поднимается меньше, чем в модели, и выигрыш в давлении на устье оказывается меньше.

Связь с другими темами

Контроль скважины: первичный барьер и признаки проявления — причины и признаки проявлений, поведение газа в стволе и принцип сообщающихся сосудов.
Градиент гидроразрыва и испытание на поглощение — испытание под башмаком, MAASP и допуск на проявление.
Поровое и горное давление — гидростатика, эквивалентная плотность и выбор плотности раствора.
Буровые растворы: функции и свойства — утяжеление раствора баритом и контроль плотности.
Противовыбросовое оборудование — превенторы, дроссельный и глушильный манифольды, сепаратор бурового раствора.
Обсадные колонны: назначение, типы, свойства и стандарты — прочность обсадной колонны на внутреннее давление.
Потери давления при циркуляции — откуда берутся потери на трение и почему они зависят от подачи.
Идеальный и реальный газ: коэффициент сверхсжимаемости — расширение реального газа с поправкой на коэффициент сверхсжимаемости.

Проверьте себя

1
Скважину закрыли после проявления: давление в трубах 2,0 МПа, в затрубье 3,2 МПа. По какому давлению считают плотность раствора глушения?
1. А.По давлению в трубах
2. Б.По давлению в затрубье: оно больше
3. В.По их сумме
4. Г.По среднему из двух
Показать ответ
Правильный ответ: А. По давлению в трубах
В трубах только раствор известной плотности, поэтому давление в трубах плюс столб в них равно пластовому давлению. Давление в затрубье включает влияние лёгкого флюида притока и зависит от его объёма, а не от пласта.
2
Глубина по вертикали 2800 м, раствор 1,18 г/см³, давление в трубах после закрытия 2,3 МПа, давление на пониженной подаче 2,0 МПа. Найдите плотность раствора глушения, начальное и конечное давление циркуляции.
Показать ответ
$\rho_{\text{гл}} = 1{,}18 + 2{,}3/(0{,}00981\cdot 2800) = 1{,}18 + 0{,}0837 = 1{,}2637$ г/см³, с округлением вверх — 1,27 г/см³. $p_{\text{нач}} = 2{,}3 + 2{,}0 = 4{,}3$ МПа; $p_{\text{кон}} = 2{,}0\cdot 1{,}27/1{,}18 \approx 2{,}15$ МПа.
3
В первой циркуляции метода бурильщика давление на стояке держат на плановом значении, а давление в затрубье растёт. Что это значит?
1. А.Начался новый приток — нужно увеличить подачу насоса
2. Б.Дроссель неисправен
3. В.Нужно открыть дроссель и вернуть давление в затрубье к SICP
4. Г.Газ поднимается и расширяется — так и должно быть, пока давление на стояке равно плановому
Показать ответ
Правильный ответ: Г. Газ поднимается и расширяется — так и должно быть, пока давление на стояке равно плановому
Газ вытесняет раствор из затрубья, столб легчает, и, чтобы забойное давление осталось прежним, давление на дросселе растёт. Пока давление на стояке на плане, забойное давление постоянно. Открыв дроссель, чтобы снизить давление в затрубье, мы снизили бы и забойное давление.
4
После закрытия скважины давление в трубах равно нулю, а в затрубье — 0,8 МПа. О чём это говорит и нужно ли утяжелять раствор?
Показать ответ
Столб раствора в трубах уравновешивает пласт, значит, плотность раствора достаточна. Давление в затрубье говорит о том, что там находится лёгкий флюид — например, приток, «подсосанный» при подъёме инструмента. Раствор утяжелять не нужно: приток вымывают текущим раствором при постоянном забойном давлении, а причину выясняют. Сначала проверяют, не держит ли давление в трубах закрытый обратный клапан.
5
Когда метод ожидания и утяжеления снижает давление у башмака по сравнению с методом бурильщика?
1. А.Только при нефтяном притоке
2. Б.Никогда
3. В.Всегда
4. Г.Если раствор глушения выходит из долота раньше, чем вершина газа проходит башмак
Показать ответ
Правильный ответ: Г. Если раствор глушения выходит из долота раньше, чем вершина газа проходит башмак
У башмака давление зависит от того, что находится между ним и забоем. Пока раствор глушения не вышел из долота, в затрубье те же столбы, что и в методе бурильщика. Если внутренний объём колонны больше объёма затрубья в открытом стволе, газ проходит башмак раньше — и выигрыша у башмака нет, остаётся только меньшее давление на устье.
6
Почему в объёмном методе давлению в затрубье позволяют расти, а раствор стравливают строго отмеренными порциями?
Показать ответ
Каждый стравленный объём $\Delta V$ уменьшает гидростатику в затрубье на $\rho_m g\,\Delta V/C_a$ . Чтобы забойное давление не упало ниже пластового, на столько же должно вырасти давление на устье — его и создаёт всплывающий расширяющийся газ. Если стравить больше, начнётся новый приток; если не стравливать вовсе, газ поднимет давление до разрыва породы под башмаком.

Обновлено: 19 октября 2026 г.