Расчет внутренних избыточных давлений

Внутреннее избыточное давление – разность между внутренним давлением, действующим внутри обсадной колонны, и наружным, действующим на обсадную колонну со стороны кольцевого пространства.

Р_ви = Р_в – Р_н,                                        (11)

где Р_в – внутреннее давление;

Р_н – наружное давление.

Расчёт внутренних избыточных давлений производится, как и для наружных избыточных давлений для периода времени, когда они достигают максимальных давлений. Имеются два таких случая.

1. при цементировании в конце продавки тампонажной смеси, когда давление на цементировочной головке достигает максимального значения.

2. при опрессовке колонны с целью проверки её герметичности.

Случай: при цементировании в конце продавки тампонажного раствора

На рис. 4 представлена схема расположения жидкостей в конце продавки тампонажного раствора, когда давление на цементировочной головке достигает максимального значения (с учетом выхода буферной жидкости до поверхности) для эксплуатационной колонны.

Известно, что при цементировании максимальные давления в цементировочной головке Р_цг возникают в конце процесса при посадке разделительной пробки на стоп-кольцо. Величина этого давления определяется по формуле:

Р_цг = ΔР_гс + Р_гд + Р_ст,                               (12)

где ΔР_гс – разность гидростатических давлений, возникающих из-за разности плотностей составного столба жидкости в затрубном пространстве и внутри колонны (равно наружному избыточному давлениюна забое скважины в случае конца цементирования при снятом устьевом давлении, см. выше);

Р_гд – гидродинамическое давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений жидкости при движении её внутри колонны и в затрубном пространстве;

Р_ст – дополнительное давление, возникающее при получении сигнала «Стоп», равное 1,5÷2,5 МПа.

Разность гидростатических давлений, возникающих из-за разности плотностей составного столба жидкости в затрубном пространстве и внутри колонны равна значению наружного избыточного давления на забое скважины Р_ни5, рассчитанному раньше (смотри расчет наружных избыточных давлений в конце цементирования при снятом устьевом давлении).

Гидродинамическое давление (МПа) ориентировочно может быть найдено по формуле:

Р_гд = 0,002∙ L + Ω,                                  (13)

где L – длина скважины по стволу, м;

Ω – величина, равная 1,6 при длине ствола менее 1500 м и 0,8 – более 1500 м.             

Ниже приведен пример расчета внутренних избыточных давлений при цементировании в конце продавки тампонажного раствора, когда давление на цементировочной головке достигает максимального значения.

Точка 1 (устье скважины).

Р_в1 = Р_цг ;

Р_н1 = 0;

Р_ви1 = Р_цг .

Точка 2 (граница изменения жидкости за колонной).

Р_в2 = Р_цг + ρ_прод∙ g ∙h₁;

Р_н2 = ρ_буф∙ g ∙h₁;

Р_ви2 = Р_цг + (ρ_прод – ρ_буф)∙ g ∙h₁.

Точка 3 (граница изменения жидкости за колонной).

Р_в3 = Р_цг + ρ_прод∙ g ∙ ( Н –h₂);

Р_н3 = g ∙(ρ_буф·h₁ + ρ_{тр обл} ∙ ( Н – h₁ – h₂));

Р_ви3 = Р_в3 – Р_н3.

Точка 4 (граница изменения жидкости в колонне).

Р_в4 = Р_цг + ρ_прод∙ g ∙( Н– h_ст);

Р_н4 = g ∙(ρ_буф·h₁ + ρ_{тр обл} ∙ ( Н – h₁ – h₂)+ ρ_{тр н} ·(h₂ – h_ст));

Р_ви4 = Р_в4 – Р_н4.

Точка 5 (забой скважины).

Р_в5 = Р_цг + ρ_прод∙ g ∙( Н– h_ст)+ ρ_{тр н} ·h_ст;

Р_н5 = g ∙(ρ_буф·h₁ + ρ_{тр обл} ∙ ( Н – h₁ – h₂)+ ρ_{тр н} · h₂);

Р_ви5 = Р_{в 5} – Р_{н 5} .

Рис. 4. Схема расположения жидкостей в конце продавки тампонажного раствора, когда давление на цементировочной головке достигает максимального значения:

P _цг – давление на цементировочной головке; ρ _прод – плотность продавочной жидкости; ρ _буф – плотность буферной жидкости;

ρ_{тр обл} – плотность облегченного тампонажного раствора;

 ρ_{тр н} – плотность тампонажного раствора нормальной плотности;

h ₁ – высота столба буферной жидкости; h ₂ – высота столба тампонажного раствора нормальной плотности; h _ст – высота цементного стакана

Случай: опрессовка эксплуатационной колонны

На рис. 5 представлена схема расположения жидкостей при опрессовке эксплуатационной колонны (с учетом выхода буферной жидкости до поверхности).

В соответствии с «Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности» величина давления опрессовки должна составлять:

Р_оп = 1,1∙Р_гнвп,                                    (14)

где Р_гнвп  - давление необходимое для ликвидации ГНВП (давление нагнетание флюида), рассчитанное при выборе колонной головки и ПВО.

В любом случае давление опрессовки Р_оп не должно быть ниже минимального Р_опмин:

 Р_оп  ≥ Р_опмин.                                    (15)

В соответствии с инструкцией по расчёту обсадных колонн минимальное давление опрессовки находится по табл. 3.

Если условие (18) не выполняется, то за давление опрессовки берется его минимальное значение.

Таблица 3

---

Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 957; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!