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.
Рви = Рв – Рн, (11)
где Рв – внутреннее давление;
Рн – 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 Рцг возникают в конце процесса при посадке разделительной пробки на стоп-кольцо. Величина этого давления определяется по формуле:
Рцг = ΔРгс + Ргд + Рст, (12)
где ΔРгс – 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);
|
|
Ргд – гидродинамическое давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений жидкости при движении её внутри колонны и в затрубном пространстве;
Рст – 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 Рни5, рассчитанному раньше (смотри расчет наружных избыточных давлений в конце цементирования при снятом устьевом давлении).
Гидродинамическое давление (МПа) ориентировочно может быть найдено по формуле:
Ргд = 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).
Рв1 = Рцг ;
Рн1 = 0;
Рви1 = Рцг .
Точка 2 (граница изменения жидкости за колонной).
Рв2 = Рцг + ρпрод∙ g ∙h1;
Рн2 = ρбуф∙ g ∙h1;
Рви2 = Рцг + (ρпрод – ρбуф)∙ g ∙h1.
Точка 3 (граница изменения жидкости за колонной).
Рв3 = Рцг + ρпрод∙ g ∙ ( Н –h2);
Рн3 = g ∙(ρбуф·h1 + ρтр обл ∙ ( Н – h1 – h2));
Рви3 = Рв3 – Рн3.
Точка 4 (граница изменения жидкости в колонне).
Рв4 = Рцг + ρпрод∙ g ∙( Н– hст);
Рн4 = g ∙(ρбуф·h1 + ρтр обл ∙ ( Н – h1 – h2)+ ρтр н ·(h2 – hст));
Рви4 = Рв4 – Рн4.
Точка 5 (забой скважины).
Рв5 = Рцг + ρпрод∙ g ∙( Н– hст)+ ρтр н ·hст;
Рн5 = g ∙(ρбуф·h1 + ρтр обл ∙ ( Н – h1 – h2)+ ρтр н · h2);
Рви5 = Рв 5 – Рн 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;
ρтр обл – плотность облегченного тампонажного раствора;
ρтр 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:
Роп = 1,1∙Ргнвп, (14)
где Ргнвп - давление необходимое для ликвидации ГНВП (давление нагнетание флюида), рассчитанное при выборе колонной головки и ПВО.
В любом случае давление опрессовки Роп не должно быть ниже минимального Ропмин:
Роп ≥ Ропмин. (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! |
Мы поможем в написании ваших работ!