Избыточное давление в скважине это

Внутреннее избыточное давление на колонну

Внутреннее избыточное давление определяется по разности между внутренним и наружным давлениями для одного и того же момента времени

Порядок расчета наружного давления был рассмотрено здесь.

За расчетное внутреннее давление принимается его максимальное значение, которое может возникнуть при вскрытии продуктивного пласта с АВПД, при опрессовке обсадной колонны или при проведении мероприятий по повышению нефтегазоотдачи пластов (гидроразрыв, кислотная обработка и пр.).

Внутреннее давление рассчитывают следующим образом:

( H_пл — глубина кровли пласта с давлением р_пл; ρ_ж — плотность нефти или плотность пластового флюида в пластовых условиях, если давление насыщения нефти газом ниже давления на устье);

если предусмотрена обработка продуктивного пласта с созданием репрессии на пласт ∆р (ее значение задается геологической службой), то при расчете внутреннего давления величина ∆р прибавляется к пластовому давлению;

при испытании обсадной колонны на герметичность в один прием без пакера внутреннее давление рассчитывается, если рв.у>роп, по формуле

(р_в.у — внутреннее давление на устье) и, если р_в.у>р_оп, по формуле

(р_оп — рекомендуемое минимальное давление опрессовки обсадной колонны (табл. 10.3);

в хорошо освоенных районах внутреннее давление рассчитывается по фактическому давлению на устье скважины.

Таблица 10.3 Рекомендуемые значения минимального давления опрессовки при испытании обсадных колонн на герметичность

Диаметр обсадной
колонны, мм

Давление
опрессовки, МПа

Диаметр обсадной
колонны, мм

Давление
опрессовки, МПа

Внутреннее давление особенно опасно в газовых скважинах. При закрытом превенторе повышение внутреннего давления может привести к разрыву обсадной колонны в ее приустьевой части.

Распределение давления по стволу газовой скважины при закрытом устье рассчитывается по формуле

где р_пл — пластовое давление в газовом пласте;

(10.22)

где ρ — относительная плотность природного газа по воздуху, для первых скважин можно принять р ; H — глубина залегания газового пласта, м; m — коэффициент сверхсжимаемости газа, τ_ср— средняя абсолютная температура по скважине, К (К — термодинамическая температура K=°C+273.15 ).

В газонефтяных и газовых скважинах, где при закрытом устье под газом в скважине образуется столб нефти, в интервале, заполненном нефтью, внутреннее давление определяют по пластовому с учетом его снижения за счет давления столба нефти, а в части, заполненной газом, — по давлению на границе с нефтью с учетом его снижения к устью по закону р_в=р_h/e s , где p_h— давление у границы с нефтью.

При глубине Н≤1000 м и пластовом давлении в газовой залежи не свыше 10 МПа, а также при пластовом давлении не свыше 4 МПа и любой глубине скважины допускается принимать внутреннее давление по всей скважине равным пластовому.

Внутреннее избыточное давление определяется как разность внутреннего и наружного давлений

Допустимое значение внутреннего давления определяется по формуле

где р_в.кр — внутреннее критическое давление; k₃ — коэффициент запаса прочности.

Коэффициент запаса прочности при расчете на избыточное внутреннее давление.

Определение пластового и забойного давления в нефтяной и газовой скважинах.

Пластовое давление – это давление, под которым находятся жидкость (нефть, вода) и газ, насыщающие поровое пространство и (или) трещины коллекторов нефтяных и газовых месторождений. Оно является существенным показателем для характеристики режима эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

Для определения пластового давления в нефтяных скважинах в настоящее время широко применяют глубинные манометры. На основании полученных значений по скважинам строят карты пластовых давлений или карты изобар, которые имеют большое значение для выявления характерных особенностей отдельных участков данного месторождения.

Для построения карт изобар измерения пластовых давлений должны быть выполнены за возможно короткий промежуток времени с тем, чтобы выявить распределение давлений в залежи на определенную дату разработки и эксплуатации месторождения. В тех случаях, когда измерения пластовых давлений по скважинам продолжаются в течение продолжительного времени, для приведения пластового давления к определенной дате вводятся поправки к давлению для каждой отдельной скважины по кривой падения пластового давления, свойственной данному участку пласта.

При невозможности непосредственного измерения давления на требуемой глубине в последующем делаются пересчеты давлений по глубине.

Если уровень жидкости в скважине расположен ниже ее устья, о чем можно судить по отсутствию избыточного давления на устье скважины, то Р_пл можно рассчитать по формуле:

где плотность жидкости;

ускорение свободного падения;

высота столба жидкости в скважине.

Если в неработающей скважине имеется избыточное давление (фонтанирующая скважина), то Р_пл определяют по формуле:

где высота столба жидкости в скважине, равная расстоянию от устья до середины пласта;

устьевое давление.

Следует иметь в виду, что плотность жидкости, заполняющей скважину, меняется с глубиной из-за изменения давления и температуры в скважине. Поэтому расчет Р_пл сопровождается некоторой погрешностью, а точное его значение можно определить только при непосредственном измерении скважинным манометром.

В газовых скважинах, ствол которых заполнен легкосжимаемым газом, Р_пл вычислить по барометрической формуле:

где

где расстояние от устья до середины интервала перфорации;

относительная плотность газа по воздуху;

средняя температура газа в стволе скважины;

коэффициент сверхсжимаемости газа, определяемый при средних значениях давления и температуры по стволу скважины.

Нельзя определить среднее давление по стволу скважины при неизвестном Р_пл, поэтому средний коэффициент сверхсжимаемости и Р_пл рассчитывают методом последовательных приближений. В качестве средней температуры берут температуру, вычисляемую по формуле:

где соответственно абсолютные температуры на забое и устье скважины.

Забойное давление – давление флюида на забое эксплуатируемой нефтяной, газовой или водяной скважины. Оно характеризует энергию пласта, обусловливающую подъём жидкости (или газа) в стволе скважины. Для измерения забойного давления применяются специальные глубинные манометры, спускаемые на забой скважины на проволоке или на колонне насосно-компрессорных труб (лифтовые манометры). Для спуска глубинных приборов в скважину, эксплуатируемую фонтанным, газлифтным или насосным (когда в скважину насосное оборудование спущено на колонне НКТ) способом, используют специальное устройство на устье скважины, называемое лубрикатором (в этом случае спуск приборов осуществляется без остановки скважины).

Однако не всегда имеется возможность спуска прибора на забой скважины, в этом случае используют расчетные формулы, вид которых зависит от способа эксплуатации скважины.

Забойное давление в нефтяной фонтанной скважине:

где – избыточное давление на устье скважины;

средневзвешенная плотность газожидкостной смеси в скважине;

– ускорение свободного падения;

– глубина скважины.

Забойное давление в нефтяной простаивающей скважине:

где статический уровень жидкости в скважине (определяется методом эхолотирования).

Забойное давление в нефтяной скважине с механизированными способами добычи:

где динамический уровень жидкостив скважине (определяется методом эхолотирования).

Забойное давление простаивающей газовой скважины:

где коэффициент сверхсжимаемости газа;

средняя температура в скважине;

средневзвешенная плотность газа в стволе скважины.

Забойное давление газовой скважины при ее эксплуатации:

где

где газовая постоянная;

коэффициент гидравлического сопротивления;

внутренний диаметр фонтанных труб.

Также можно провести приближенный расчет забойного давления в скважине. Он обычно проводится путем пересчета высоты столба динамического (статического) уровня жидкости (Н_дин) на давление.

Дата добавления: 2018-05-25 ; просмотров: 7083 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Анализ давления.

Принятые определения давления

(приложение 1.)

ДАВЛЕНИЕ – Р (кгс/см 2 ) – определяется как сила, действующая на единицу площади. Давление в любой точке скважины одинаково во всех направлениях.

1. Гидростатическим давлением – Р_г. (кгс/см 2 ) – принято называть давление, определяемое весом столба раствора рассматриваемого сечения, приходящегося на единицу площади.

Р_г = 0,1 *r * Н

2. Гидравлические потери (сопротивление ) – Ргс, определяется как давление, которое необходимо создать, чтобы прокачать данную жидкость через данную систему при определённой скорости.

3. Избыточное давление Р_из .(кгс/см 2 ) – это давление в закрытой скважине при ГНВП в бурильных трубах Р_из.т. и в обсадной колонне Р_из.к_.

а) Р_из.т. – это давление на стояке при закрытой скважине без циркуляции и равно разнице между пластовым Рпл. и гидростатическим давлением Рг. столба бурового раствора в бурильных трубах.

б) Р_из.к_.. – это давление в затрубном пространстве на устье закрытой скважины при отсутствии циркуляции.

4. Пластовое давление – Р_пл.(кгс/см 2 ) – есть давление флюида в рассматриваемом пласте.

Пластовое давление равно гидростатическому давлению столба бурового раствора в бурильных трубах плюс Р_из.т_. при закрытой скважине.

5. Забойное давление Р_заб_. (кгс/см 2 ) – есть общее давление на забое скважины в любых условиях:

* в нормальных условиях бурения — Р_заб > Р_пл.

* во время проявления Р_заб

Давления, которые мы можем регулировать и контролировать при промывке скважины во время ликвидации проявления, являются:

— гидростатическое давление – Рг.

— гидравлическое сопротивление – Р_г.с_.

— избыточное давление – Р_из.

Общее давление в любой точке скважины будет, складывается из трех этих давлений:

Робщ. = Рг + Рг.с. + Риз.

Гидравлические потери (сопротивление) определяются величиной подачи насосов, свойствами раствора и канала циркуляции.

Определение плотности и вида поступившего в скважину флюида.

Отсутствие точных данных о диаметре ствола скважины, недостаточная точность измерения давлении на устье скважины затрудняют фактическое определение характера пластового проявления.

Однако при подъеме воды или газа к поверхности появляется возможность установить вид поступившего в скважину флюида.

Так при водопроявлениях, при движении флюида к устью объем раствора в приемных емкостях не увеличивается.

Газопроявления, наоборот, ведет к росту объема бурового раствора в приемных емкостях и к росту давления в обсадной колонне.

Вид пластового флюида также определяется по формуле:

Нюансы расчета гидростатического давления в скважине

Под гидростатическим давлением понимается давление жидкости, которое возникло из-за силы тяжести. Такое явление нашло применение в физике, в медицине и технической промышленности. К примеру, кровяное давление представляет собой гидростатическое давление, которое испытывают кровеносные сосуды. В основном кровяным можно назвать и артериальное давление. Очень часто можно наблюдать, как возникает гидростатическое давление в скважине.

Схема скважины на воду.

Некоторые особенности

Гидравлика имеет два раздела:

Под гидростатикой понимается раздел гидравлики, который изучает законы давления жидкости, ее равновесного состояния. Причем все явления выражают математические расчеты. Гидростатическое давление очень часто можно встретить на практике, например, измерение давления.

Жидкость в состоянии покоя всегда подвергается воздействию, получившему название гидростатического давления. Вода постоянно давит на тело сосуда. Частицы воды, располагающиеся в верхних слоях, испытывают небольшую силу сжатия, если сравнивать с частицами, расположенными на дне.

Гидростатическое давление отличается некоторыми характерными свойствами:

Таблица потерь давления.

Каждая точка поверхности воды подвергается гидростатическому воздействию, которое направлено под 90° к площадке, имеющей касание выделенного объема. Действие давления осуществляется внутрь совершенно любого объема воды.

Куда бы ни направлялось гидростатическое давление, его величина всегда остается одинаковой, что подтвердили сделанные расчеты.

Координаты пространства никак не влияют на величину гидростатического давления.

Вид резервуара, где содержится жидкость, например, колодцы, не оказывает никакого воздействия на величину гидростатического давления. Чтобы сделать расчет, необходимо умножить плотность жидкости на размер высоты резервуара и скорость свободного падения.

Одинаковое количество жидкости, находящееся в резервуарах различной формы, давит с разной силой на днище емкости. Так как такое давление находится в прямой зависимости от размера столба жидкости, очень узкие сосуды подвергаются большему воздействию в сравнении с широкими. Поэтому даже малое количество жидкости способно организовать огромное давление.

Что делать, если грунтовые воды близко к дому.

О горизонтальном бурении читайте здесь.

Каким бывает давление в скважине

Когда скважина подвергается интенсивной эксплуатации, возникает уменьшение пьезометрического уровня. Вследствие этого происходит падение давления в скважине. Конечно, это очень невыгодно, однако падение позволяет вызвать приход горячей воды, которая находится на большой глубине.

Схема кривой восстановления давления в скважине.

Так как расчет показал, что чем глубже находится вода, тем выше ее температура, при уменьшении в скважине пьезометрического уровня происходит повышение температуры жидкости. Такое явление можно увидеть в Лардерелло. Это явление несет с собой положительный эффект, благодаря ему можно получить большое количество электроэнергии.

Бурение скважин для получения воды, их дальнейшая эксплуатация приводят к нарушению натурального природного баланса. Появляется новый баланс, то есть новейший гидротермальный механизм. Уменьшение пьезометрического уровня влияет на давление, оно начинает стремительно снижаться. В результате такой слой пытаются занять воды глубоких пластов, а также других гидротермальных систем. Именно поэтому воду из термальных месторождений можно без ущерба скважине брать намного больше, чем она поступает из естественных источников.

Однако этот объем жидкости достаточно относителен. Ведь вода в скважине не бесконечна. Наступит такой момент, когда вода в скважине закончится. Чтобы исправить положение, придется делать углубление скважины, устанавливать насосы для подачи воды в скважине. В результате подземное тепло станет очень дорогим. Поэтому любое месторождение требует точного расчета объема воды в скважине, который можно безболезненно забирать из колодца.

Когда бурятся скважины: нюансы

Начинать бурение скважин лучше до начала строительства дома.

Схемы скважин при ударно канатном бурении.

Таким образом будет сэкономлено немало денежных средств и времени. Вода в скважине сделает строительство более удобным, не нужно будет заниматься поиском водяного источника.

Для начала работ нужно сделать точную планировку местонахождения всех объектов. Выполнить расчет площади участка, учесть все нюансы. Конечно, можно пробурить скважину и для уже построенного дома. Сегодня очень много организаций, которые специализируются на организации водоснабжения в любых условиях. Такие работы выполняются на специальном техническом оборудовании.

Как сделать расчет уровня жидкости

Рассчитать уровень, определить силу напора достаточно просто. Для этого нужно знать некоторые основные правила. Чтобы определить гидростатическое давление, требуется иметь:

расстояние от водной плоскости до точки, где было начато измерение;

величину удельной плотности;

размер давления, которое оказывает внешнее воздействие на среду.

Если замеры выполняются в совершенно открытой емкости, нужно с помощью преобразователя измерить величину относительного давления. Это позволит не брать во внимание давление, которое имеет окружающая среда. Расчетная формула выглядит так:

Схема измерения уровня воды в скважине.

p – гидростатическое давление;

ρ – величина удельной плотности;

g – размер свободного падения;

h – размер водяного столба.

Если применяется абсолютно закрытая емкость, например, используемая для различных химических веществ, провести расчет, сделать точные измерения намного сложнее. Воздушная масса, которая находятся в закрытой емкости, оказывает воздействие на имеющуюся жидкость, в результате образуется дополнительное давление.

В связи с этим придется воспользоваться несколькими преобразователями. Один для измерения гидростатического давления, а другой – воздействия, которое создает воздушная масса, располагающаяся выше жидкости. Для такой работы желательно, чтобы классические преобразователи измеряли одинаковый вид давления, которое может быть:

Практически подойдет любое. Для данного случая расчет будет выглядеть таким образом:

p2 – гидростатическое давление;

p1 – газовое давление;

ρ – удельная плотность;

g – величина скорости свободного падения;

h – высота жидкости;

м – уровень.

Точность гидростатики: основные моменты

Когда проводятся работы по образованию измерительной системы, необходимо всегда учитывать показания датчика, иногда они бывают не совсем точными. Они зависят от:

удельной плотности;

температуры окружающей среды.

Размер удельной плотности не всегда будет иметь постоянное значение. К примеру, когда измеряется морская вода, происходит увеличение удельной плотности. Это происходит из-за высокого содержания соли.

Как результат – возникает повышенное давление. Это может быть воспринято как увеличение высоты уровня, однако эта величина могла не измениться. В крайнем случае она изменилась минимально.

Когда среда, в которой проходят измерения, не подвергается никаким изменениям, возьмем, к примеру, топливо для дизельных двигателей, то разрешается игнорировать изменение показателя удельной плотности.

Схема расчета гидростатики.

Перепады температуры могут оказывать влияние на размер удельной плотности. Когда происходит повышение температуры, наблюдается снижение плотности и возрастание уровня. Однако гидростатическое давление, когда происходит изменение уровня, не в состоянии отреагировать на это адекватно.

Форма резервуара оказывает на давление каждой жидкости определенное влияние. Когда проводятся измерения, можно увидеть повышение уровня из-за перепада температуры. Величина воздействия в это время может говорить лишь об уменьшении уровня, когда расширение емкости направлено вверх. Возможно, что величина уровня соответствует действительности или имеет место непропорциональное повышение. Иногда плотность повышается из-за падения окружающей температуры, свойства становятся противоположными. Чтобы выполнить более точный расчет, требуется провести компенсацию скачков температуры.

Что такое напор: характеризующие данные

Под размером гидростатического напора понимаются характерные свойства любой жидкости, состоящей в покое. Величину силы напора принято измерять метрами.

Данные определения напора выглядят следующим образом:

z – геометрический напор;

hp – пьезометрическая высота.

В основном гидростатический напор выражает размер энергии покоя любой жидкости. К примеру, от высоты водонапорной башни зависит сила напора, который поступает в водопроводную систему. Характеристика hp относится к размеру давления. Если появилось избыточное давление, значит, оно образовалось в водопроводе, следовательно, будет иметь место большой напор. Жидкость сможет подниматься на любую высоту.

Отсчет напора для разных точек жидкости производится от единой горизонтальной плоскости. Это необходимо для сравнения их положения. За горизонтальную поверхность может быть взята абсолютно любая поверхность. Если труба установлена горизонтально, в некоторых случаях расчет проводится относительно осевой линии трубы. В этом случае геометрическая высота становится нулем. Очень часто отметки высоты приравнивают к абсолютным геодезическим маякам, которые берут отсчет от усредненного уровня плоскости мирового океана. У нас в стране уровень отсчитывается от поверхности Балтийского моря.

Важнейшей особенностью гидростатического напора является его одинаковая величина относительно всех точек покоя воды, которые имеют гидравлическую связь. Расчет доказал, что сила напора равна на любой глубине, хотя давление может быть разным.

В открытом резервуаре величину напора точки водной поверхности найти очень просто. Нужно от горизонтальной поверхности замерить расстояние до открытого уровня воды, испытывающего атмосферное давление.

Анализ давления.

Принятые определения давления

(приложение 1.)

ДАВЛЕНИЕ – Р (кгс/см 2 ) – определяется как сила, действующая на единицу площади. Давление в любой точке скважины одинаково во всех направлениях.

1. Гидростатическим давлением – Р_г. (кгс/см 2 ) – принято называть давление, определяемое весом столба раствора рассматриваемого сечения, приходящегося на единицу площади.

Р_г = 0,1 *r * Н

2. Гидравлические потери (сопротивление ) – Ргс, определяется как давление, которое необходимо создать, чтобы прокачать данную жидкость через данную систему при определённой скорости.

3. Избыточное давление Р_из .(кгс/см 2 ) – это давление в закрытой скважине при ГНВП в бурильных трубах Р_из.т. и в обсадной колонне Р_из.к_.

а) Р_из.т. – это давление на стояке при закрытой скважине без циркуляции и равно разнице между пластовым Рпл. и гидростатическим давлением Рг. столба бурового раствора в бурильных трубах.

б) Р_из.к_.. – это давление в затрубном пространстве на устье закрытой скважины при отсутствии циркуляции.

4. Пластовое давление – Р_пл.(кгс/см 2 ) – есть давление флюида в рассматриваемом пласте.

Пластовое давление равно гидростатическому давлению столба бурового раствора в бурильных трубах плюс Р_из.т_. при закрытой скважине.

5. Забойное давление Р_заб_. (кгс/см 2 ) – есть общее давление на забое скважины в любых условиях:

* в нормальных условиях бурения — Р_заб > Р_пл.

* во время проявления Р_заб

Давления, которые мы можем регулировать и контролировать при промывке скважины во время ликвидации проявления, являются:

— гидростатическое давление – Рг.

— гидравлическое сопротивление – Р_г.с_.

— избыточное давление – Р_из.

Общее давление в любой точке скважины будет, складывается из трех этих давлений:

Робщ. = Рг + Рг.с. + Риз.

Гидравлические потери (сопротивление) определяются величиной подачи насосов, свойствами раствора и канала циркуляции.

Определение плотности и вида поступившего в скважину флюида.

Отсутствие точных данных о диаметре ствола скважины, недостаточная точность измерения давлении на устье скважины затрудняют фактическое определение характера пластового проявления.

Однако при подъеме воды или газа к поверхности появляется возможность установить вид поступившего в скважину флюида.

Так при водопроявлениях, при движении флюида к устью объем раствора в приемных емкостях не увеличивается.

Газопроявления, наоборот, ведет к росту объема бурового раствора в приемных емкостях и к росту давления в обсадной колонне.

Вид пластового флюида также определяется по формуле:

Читать еще: Аторвастерол инструкция по применению