Газовая пачка что это

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Газовая пачка

Газовая пачка на забое скважины потенциально опасна, даже ели она смешивается с буровым раствором, поскольку газ способен сильно расширяться, когда он поднимается по стволу скважины или вымывается раствором. При низком давлении близ устья газ вытесняет из скважины большое количество бурового раствора и сильно снижает забойное давление, значительно затрудняя контроль условий в скважине. Подобная ситуация вполне может сложиться в скважине, когда в результате осуществления спуско-подъемных операций произойдет откачка бурового раствора из ствола, если при этом не осуществляется контроль за доливом в скважину или объем долива меньше объема извлекаемых труб. Поскольку газ легче бурового раствора, начнется медленный подъем газа в скважине и по мере уменьшения высоты столба бурового раствора над ним газ все более расширяется. Первоначально это расширение очень небольшое, но быстро увеличивается с приближением газовой пачки к устью. [1]

Газовая пачка движется по затрубному пространству вверх в замкнутой форме, расширение газа изотермическое, вес его не учитывается. [2]

Движение газовой пачки от забоя к устью скважины в процессе промывки является настационарным процессом. В связи с этим представляет непосредственный интерес оценка возникающих ускорений и степени их влияния на гидродинамические характеристики потока выше пачки газа. [4]

Если газовой пачке предоставить возможность всплывать в закрытой скважине, то это приведет к непрерывному росту устьевого и забойного давлений, вплоть до / с-2 / пл, что недопустимо. [5]

По мере всплытия газовой пачки раствор из скважины необходимо выпускать, давая тем самым возможность газу расширяться. Но по какому закону нужно выпускать буровой раствор. При интенсивном выпуске может произойти снижение забойного давления ниже пластового, а значит, в скважину поступит новая порция газа. [8]

В момент, когда первая газовая пачка начала подниматься по НКТ, за счет сил нагнетания и энергии расширяющегося газа происходит выброс находящейся в насосно-компрессорных трубах жидкости и прорыв газа. Это может сопровождаться созданием резкой депрессии на пласт. Выход последующих пачек жидкости и газа также сопровождается выбросом. [13]

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Газовая пачка

Расчеты для последующих операций основаны на допущении о движении газа в виде идеальной единичной газовой пачки и не точны, но в них предполагается расширение пачки газа при минимуме или отсутствии притока из пласта. Операции заключаются в следующем. [35]

Увеличение давления вслед за начальным периодом его стабилизации свидетельствует о том, что газовая пачка движется к устью. Если пачка газа начинает подниматься, то надо создать условия для ее расширения во избежание гидроразрыва пород. [36]

Объемный метод служит временной мерой для ограничения максимального забойного давления во время подъема газовой пачки и не рассматривается как метод глушения. Он используется, когда скважина не может быть промыта, так как трубы на-ходятс вне скважины, колонна бурильных труб закупорена или циркуляционная система вышла из строя. Когда труб на забое нет или они закупорены, поднимающемуся газу позволяют расширяться стравливанием некоторого объема бурового раствора, чтобы компенсировать увеличение забойного давления. В конечном счете скважина должна быть заглушена одним из перечисленных методов. [37]

Есть основания полагать, что даже при выбросах не всегда имеет место движение газовой пачки по всему стволу скважины. В некотором интервале глубин может наблюдаться движение газированной смеси, из которой затем вследствие расширения и сепарации газа формируется газовая пачка. [38]

Через 3022 двойных хода ( только в методе ожидания и утяжеления) верхняя часть газовой пачки достигает башмака обсадной колонны. Обычно нереализуемая на практике эквивалентная плотность бурового раствора у башмака обсадной колонны достигает максимума и начинает уменьшаться, хотя давление в обсадной колонне продолжает расти. [41]

Полученные закономерности управления расходом (2.187) и давлением (2.189) справедливы лишь до момента времени tT, при котором газовая пачка достигнет устья скважины. [45]

Источник

ГНВП. Выброс.Открытый фонтан.

16. Поведение газа в скважине

· в растворенном состоянии;

· в виде пузырьков, находящихся в покое относительно жидкости (т.е. не всплывает самостоятельно). в виде пузырей, диаметр которых соизмерим с диаметром трубы (снарядный режим всплытия);

· виде пузырьков, размер которых значительно мал относительно общего объема жидкости (пузырьковый режим);

· в виде пузырей, диаметр которых соизмерим с диаметром трубы (снарядный режим всплытия);

· Размер пузырьков равен:

· d_п =6q/ kg(r—r_г)

· d_п =6t₀ / Кg(r—r_г)

Причины возникновения ГНВП

18. Основные признаки газонефтеводопроявлений.

· Перелив жидкости из скважины при отсутствии циркуляции.

19. Изменение давления в закрытой и открытой скважине при всплытии газовой пачки.

· Если предполагать, что в скважину поступила компактная пачка газа (например при подъеме инструмента), то для идеальных условий при всплытии этого газа в закрытой скважине давление на забое почти удвоится. Так как в идеальных условиях объем газа не изменится (в закрытой скважине), то согласно закону Бойля-Мариотта)

· Такое повышение давления может разрушить скважину или вызвать катастрофическое поглощение и как следствие – фонтан. Если при тех условиях газ поднимает. в скважине с открытым устьем, и ввиду того, что давление под газом и, соответственно, самого газа уменьшается, то согласно закону Бойля-Мариотта, объем газа будет увелич.Что приводит к уменьш.гидростатч. столба бурового раствора и, Соответственно,к снижению забойного давления..

· Изменение давления в закрытой скважине при всплытии газовой пачки

· Р_уст =rg (Н-h_r) Pз =2rg (Н-h_r)

· ТАКИМ ОБРАЗОМ. При закрытой скважине на некоторой глубине произойдет выброс раствора, что приведет к резкому снижению забойного давления. Забойное давление в процессе подъема газа в скважине с открытым устьем, может оказаться ниже пластового, что неизбежно приведет к работе пласта и возможно к фонтану

20. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНИКе БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ КРС И ПРС.

· Сложные ремонтные работы (за исключением вырезки обсадных колонн) разрешается производить с мачт грузоподъемностью не менее 25 тс.

· Расстояние между ногами мачты должно быть не менее 4 м, а высота ее не менее 18м — при использовании однотрубок и оборудования грузоподъемностью 25 тс; мачта высотой 20 м применяется при использовании однотрубок и оборудования грузоподъемностью 50 тс; мачта высотой 22 м при использовании двух трубок (длиной не более 15 м) и оборудования грузоподъемностью 25 тс. На мачтах высотой 15. м, удовлетворяющих остальным требованиям данного пункта, разрешается использовать однотрубки длиной не более 8 м.

· Разрешается работать без оттяжного ролика, если трактор-подъемник установлен вплотную к рамному брусу вышки и служит не только для выполнения спуско-подъемных операций, но и как привод к ротору. При этом следует:

а) подъемник оборудовать безопасной шпилевой катушкой;

б) оборудовать площадку для работы на катушке;

в) роторную цепь и звездочки на валу лебедки оградить съемными металлическими кожухами с подстилающим направлением, предотвращающим провисание цепи;

г) подъемник оборудовать искрогасителем.

3. Рабочая площадка у устья скважины, оборудованной вышкой, должна иметь размеры не менее 4 х 6 м; оборудованной мачтой — не менее 3 х 4, а при работе с применением передвижных агрегатов — 4 х 5 м.

Рабочая площадка должна сооружаться из бутобетона с деревянным настилом толщиной не менее 70 мм, иметь с трех сторон к устью уклон 0,03°, а со стороны мостков — 0,015°, чтобы обеспечить сток жидкости. Она может быть и передвижной, состоящей из металлических блоков. Высота рабочей площадки при работе с передвижных агрегатов должна быть 1—1,2 м.

4. Ширина мостков перед скважиной должна быть не менее 2 м и длиной не менее 14 м, а доски плотно пригнанными. При работе с мачты мостки должны быть длиной не менее 8 м.

Приемный мост должен быть горизонтальным или с уклоном не более 1 : 25. Уклон сходов должен быть не более 20°.

5. Фундамент под передвижной агрегат собирается из железобетонных плит размером 3000 х 1050 х 140. В некоторых нефтяных районах страны плиты укладывают на гравийную подушку слоем в 250 мм.

6. Перед передвижением агрегатов, тракторов-подъемников через замерзшие реки и другие водоемы необходимо проверить ледяной покров, определить допустимую на него нагрузку и уточнить трассу

7. Стеллажи должны обеспечивать укладку труб не более, чем в 4 ряда по вертикали при высоте штабеля до 1,25 м. Они должны иметь переходы, а также стойки, препятствующие раскатыванию труб.

8. Если в прогнозе погоды ожидается ветер силой более 6 баллов, ремонтные работы должны быть приведены в состояние, безопасное для их остановки, а рабочие с отдельных морских оснований должны быть сняты.

21. РЕМОНТНО-ИСПРАВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ. ОБСЛЕДОВАНИЕ ПЕЧАТЯМИ.

Перед началом капитального ремонта скважины по геолого-технической документации и результатам обследования необходимо выяснить техническое состояние эксплуатационной колонны.

Исследование и обследование состояния скважин проводят с помощью различных измерительных приборов, для спуска которых применяют различное оборудование и устройства.(рис. 9).

Обследование печатями

Печать представляет собой металлическое устройство, корпус которого снизу и с боков покрыт свинцовой оболочкой толщиной 8—10 мм; в центре корпуса имеется сквозное продольное отверстие, через которое прокачивается жидкость. В верхней части печати имеется резьба для присоединения к бурильным или насосно-компрессорным трубам, на которых ее спускают в скважину.

Диаметр печати на 10—20 мм меньше диаметра обследуемой колонны.

Кроме печатей со свинцовой оболочкой применяют и такие, в которых свинец заменен сплавом, состоящим из 98% алюминия и 2% сурьмы.

Предварительное обследование колонны печатями до ремонтно-изоляционных работ и при возврате на нижележащие горизонты обязательно, так как необнаруженные дефекты в колонне или фильтровой части до цементирования скважины могут привести к осложнениям.

Осмотр печати перед спуском и после ее подъема, посадка ее на обследуемое место или на конец аварийного оборудования должны производиться под контролем бурового мастера. Не допускается посадка печати дважды, т.к. это неточный и неправильный отпечаток. Нельзя также после подъема из скважины ударять по оболочке печати металлическими предметами, зажимать цепными или другими ключами, бросать печать и т.д. Все эти нарушения могут привести к искажениям отпечатка и к ошибкам при составлении дальнейшего плана работ.

Отпечатки следует внимательно изучать и фиксировать в соответствующей документации, а при необходимости фотографировать.

22. Перекрытие дефектов в эксплуатационной колонне путем спуска дополнительной колонны

· К дефектам, которые можно устранить, относятся смятие и слом обсадной колонны. Величина смятия колонны может быть различной, и оценивается она по изменению внутреннего диаметра колонны.

· Если смятия по длине равны одному-двум наружным диаметрам обсадной колонны и в результате внутренний диаметр сузился до 0,85 номинальной величины, то такие смятия считаются небольшими.

Смятия считаются значительными, если они по длине равны трем — двадцати диаметрам обсадных труб и вызывают сужение их внутреннего диаметра до 0,8 его номинальной величины. В зависимости от величины смятия применяют тот или иной вид инструментов.

Перед началом работ по исправлению дефекта колонны необходимо установить причины смятия и в дальнейшем

предусмотреть проведение мероприятий, устраняющих их (укрепление стенок сква­жины с помощью спуска дополнительной колонны или спуска ко­лонны «летучки»).Смятия в обсадных колоннах после обследования и установления места и степени дефекта исправляются с таким расчетом, чтобы спу­скаемые впоследствии в скважину инструменты проходили свободно. Исправление места смятия в колонне производят справочными долотами, грушевидными и колонными конусными фрезерами. Исправление начинают инструментом, диаметр которого на 4—5 мм больше минимального диаметра проходной части в смятой части колонны.

После спуска инструмента до необходимой глубины начинают вращать его ротором, одновременно при этом скважину промывают. Частота вращения ротора изменяется от 40 до 80 об/мин. Проработав первым справочным долотом смятый участок обсад­ной колонны, инструмент поднимают и заменяют справочное до­лото на другое, имеющее диаметр на 5 мм больше, чем предыду­щее. (По мере расширения места смятия, используют одно за другим справочные долота с увеличением диаметра на 5 мм.)

23. РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫЕ РАБОТЫ ПРИ КРС.

Работы по ремонту крепи включают исправление негерметичности цементного кольца, наращивание цементного кольца за колонной, устранение негерметичности колонны и изоляцию подошвенных, контурных и нагнетаемых вод. План ремонта скважины должен включать геолого-технические данные, причины и цель ремонта, состояние ствола к моменту ремонта, перечень намеченных мероприятий, описание технологического цикла ремонтных работ с указанием количественных характеристик параметров операций, а также ответственных исполнителей по каждой технологической операции

Одним направлением капитального ремонта скважин являются ремонтно-изоляционные работы, связанные с прекращением или снижением поступления воды в скважину. Источниками воды являются:

1. Система ППД, когда вода закачивается в нефтенасыщенный пласт.

2. Вышележащие или нижележащие неперфорированные водоносные горизонты при недостаточной толщине непроницаемых (глинистых) разделов между нефтенасыщенными и водонасыщенными горизонтами и их нарушении при реализуемых депрессиях в процессе эксплуатации скважины. Если непроницаемые разделы имеют большую толщину и не нарушаются в процессе эксплуатации скважины, вода может поступать через нарушенный цементный стакан (заколонные перетоки).

3. Обводненные пропластки перфорированного слоистого пласта.

4. Обводненные неперфорированные пропластки слоистого пласта непроницаемыми разделами небольшой мощности, и их нарушения в процессе эксплуатации скважины.

5. Водяные конусы подошвенной воды.

Изоляционные работы при капитальном ремонте скважин проводят для перекрытия путей движения посторонних вод к эксплуатационному объекту. По отношению к нефтяным горизонтам коды подразделяют на: верхние, нижние, контурные, подошвенные, промежуточные, тектонические и смешанные.

· Для разработки рациональных мероприятий по изоляции посторонних вод и получения эффективных результатов необходимо знать: причины поступления посторонних вод в скважины; горизонт (объект, к которому принадлежит вода); пути движения вод; глубину залегания водоносного горизонта (пласта, объекта).

· Изоляция от проникновения верхних вод

· После выявления места притока работы по изоляции от проникновения верхней воды, поступающей через дефект в эксплуатационной колонне, производят следующими способами:

· а) заливкой цементным раствором на водной основе через дефект колонны под давлением с последующим разбуриванием цементного стакана;

· б) заливкой нефтецементным раствором с последующим вымывом излишка раствора;

· в) спуском дополнительной предохранительной колонны с последующим ее цементированием;

· г) спуском специальных пакеров.

· Изоляцию от верхней воды, поступающей по затрубному пространству через отверстия фильтра, проводят:

· а) заливкой цементным раствором через отверстия фильтра с по­следующим разбуриванием цементного стакана или с промывкой излишка цементного раствора;

· б) заливкой нефтецементным раствором через отверстия фильтра с последующим вымывом излишка раствора.

Дата добавления: 2018-05-09 ; просмотров: 4497 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Газонефтеводопроявление (ГНВП)

К работам на скважинах с возможным ГНВП, допускаются рабочие и специалисты, прошедшие подготовку.

Мероприятия по предупреждению газонефтеводопроявлений и открытых фонтанов при освоении и ремонте скважин должны быть скоординированы с рабочими проектами, с системами оперативного производственного контроля, с программами подготовки рабочего персонала. Должен быть составлен план ликвидации аварий.

По степени опасности возникновения газонефтеводопроявлений скважины подразделяются на категории.

Эффективный контроль ГНВП обеспечивают внешние датчики давления, плотности и объема рабочей жидкости.

Действия при появлении признаков ГНВП:
— прекратить добычу нефти из проблемной скважины и на соседних скважинах при наличии интенсивной разработки нефтеносного пласта.
— выполнить герметизацию устья, ствола и канала скважины,
— информировать о ситуации АУП
— устранение ГНВП силами бригады специалистов, которые прошли специальное обучение и подготовку по спецкурсу.

Методы устранения ГНВП:
— ступенчатое глушение скважины.
Используется в случае превышения давления в колонне перед дросселем значения, максимально допустимого для колонны или гидроразрыва на уровне башмака.
При ликвидации ГВНП выполняют приоткрытие дросселя для снижения давления в колонне, что становится причиной нового поступления воды или газа в колонну на глубине.
За счёт кратковременности пика давления производят следующее приоткрытие дросселя с одновременным промыванием скважины.
Такие действия повторяют до тех пор, пока не понизится пиковое значение давления и не исчезнут признаки газонефтеводопроявления.

— ожидание утяжеления скважины.
После обнаружения ГНВП производят остановку нефтедобычи, перекрывают скважину и приготавливают раствор с необходимой плотностью.
При этом обязательно поддерживают достаточное давление, равное пластовому, в стволе скважины, чтобы приостановить ГНВП и всплытие флюида на поверхность.

Обнаружение ГНВП на ранних стадиях позволяет предотвратить развитие осложнений, простоев в работе и финансовых потерь.

Источник

Скорость всплывания газа в буровом растворе

Эксцентричность кольцевого пространства способствует изменению формы пачки газа, но скорость его подъема меняется незначительно.

Также установлено, что влияние вязкости на скорость всплывания пачки газа незначительно

Скорость движения газа при отсутствии циркуляции может быть определена по изменению давления на устье:

Где ΔР –приращение давления на устье при закрытых превенторах за время t;

g – ускорение свободного падения равняется = 9,81 м/сек 2

При проведении технических расчетов, связанных с ликвидацией газопроявления скорость всплытия газа в закрытой скважине принимается приблизительно равной = 300-350 м/ч.

Перемещение пачки газа к устью открытой скважине

Представим, что на забое в затрубном пространстве имеется газ объемом (V₁) c давлением (Р₁). При открытых превенторах газ поднимается, свободно расширяясь и увеличиваясь в объеме.

НАПРИМЕР:

Р ₁ =400 кгс/см 2

Р х V = K

400 х 10 = 4000м 3 *кгс/см 2 (на забое)

В процессе подъема газ расширяется

1 х 4000 = 4000 (на устье)

Таким образом, газ расширяется от 10 до 4000 м3 вытеснив соответствующий объем раствора.

Это приводит к значительному снижению гидростатического давления и создает возможность дальнейшего поступления газа в скважину

Проанализируем поведение газовой пачки при ее подъеме в открытой скважине.

Газ поднимается свободно и увеличивается в объеме в, соответствии с законом идеального газа,

РхV = Const.

В процессе подъема его давление уменьшается. Расширяющий газ выбросит соответствующий объем бурового раствора, создавая резкое уменьшение гидростатического давления на забой, тем самым, создавая опасность притока нового объема газа.

Из всего сказанного выше очевидно, что поступательное движение газовой пачки в открытой скважине характеризуется неконтролируемым расширением объема газа, что приводит к:

Отсюда вытекает: 1-ое правило ликвидации ГНВП: при обнаружении прямых признаков проявления ГНВП, как можно быстрее (немедленно) загерметизировать устье скважины.

Перемещение пачки газа к устью закрытой скважины.

(Приложение 2)

Предположим. Что в затрубье на забое имеется некоторый объем газа (V₁) с давлением (Р₁) При закрытом превенторе газовая пачка поднимается в затрубье без расширения из-за разницы плотностей (скорость подъема газа около 300м/час). Давление газа не меняется, т. к. не меняется объем, таким образом, Рзаб увеличивается пропорционально. На устье давление газа будет 400ат., а забойное давление при этом возрастёт почти вдвое. Рзаб=Рг+Рг.с.+Риз.к.

ПРИМЕР:

Проанализируем 3 фазы:

Приходим к выводу, что подъем газа при закрытом превенторе, без расширения может привести к следующим последствиям:

Поломке оборудования;

Разрыву обсадной колонны, стыка обсадной колонны;

Повреждение породы с поглощением, гидроразрывом ; возникает вероятность последующего осложнения типа поглощение-проявление (неконтролируемого) и перетекания флюидов между породами с различными градиентами давления. Такое же осложнение может произойти при вымыве пачки газа. На основании этого может прийти к заключению, что верным решением будет подъем газа к устью при контролируемом расширении. Таким образом, удается поддерживать забойное давление (Рзаб) чуть выше чем пластовое давление, что предотвращает дальнейшее поступление газа из пласта. Это достигается прокачиванием через бурильную колонну при закрытом устье и разгрузкой давления в обсадной колонне через регулируемей штуцер

Рн = Р²гс+Риз.т+Ретп

Поддерживая это давление постоянным, можно обеспечить Рзаб.>Рпл, что предотвращает дальнейшее поступления газа из пласта.

Когда происходит проявление, давление в скважине изменяется и стабилизируется при новом равенстве забойного и пластового давлений. После закрытия скважины и стабилизации давления в ней, для контроля скважины необходимо определение величин двух специфических давлений:

Риз.к – давление в затрубном пространстве при закрытом устье

Риз.т – давление в бурильной колонне при закрытом устье

Давайте рассмотрим поведение газовой пачки при ее подъеме в закрытой скважине. Газ не может расширяться, так как ПВО закрыто и будет подниматься из-за разности плотностей с буровым раствором. Без расширения объем газа не изменяется и тогда, в соответствии с законом Бойля- Мариотта для идеального газа:

РхV = const.

В процессе подъема его давление не изменяется. Уменьшение гидростатического давления на верхнюю часть газовой пачки, происходящее из-за движения пачки вверх, компенсируется увеличением давления на устье скважины.

Из рассмотренного выше ясно, Что простои при закрытой скважины и ожидание приводит к аккумуляции в скважине повышенного давления, что может привести к:

Поступление единичного объема газа к устью закрытой скважины. (Рис № 3)

Если в скважине находится газ, то после герметизации скважины под действием архимедовой силы он будет всплывать к поверхности. Однако не имея возможности расширяться он будет сохранять объем, а следовательно и давление Р₁ * V₁ = Р₂ * V₂ = …. Const которое он имел к моменту герметизации скважины.

В результате при достижении газовой пачки устья скважины забойное давление может почти удвоиться, т.к. к гидростатическому давлению столба бурового раствора прибавиться пластовое давление.

Отсюда вытекает 2-ое правило ликвидации ГНВП:

В закрытой скважине нельзя в течении длительного времени допускать всплытие газовой пачки к устью без регулирования её объёма.

Источник