Задачник по физике нефтяного и газового пласта (стр. 9 )

Решение. Давление поглощения по формуле (2.8) составляет

Рп<1200·100·9,8+1850·1100·9,8+1000·1200,

Рп<22,3 МПа.

Знак неравенства (2.8) изменился на противоположный т. к. цементный раствор не удавалось поднять выше 100 м из-за его поглощения.

Градиент давления поглощения можно рассчитать по формуле

(DРп)Z=. (2.9)

Давление гидроразрыва Ргр - это давление столба жидкости в скважине, при котором происходит разрыв связанной горной породы и образование в ней трещин, по которым начинается поступление жидкости из скважины в пласт. Гидроразрыв горных пород может происходить при бурении и цементировании скважин, при спуске обсадных колонн, используется также как метод повышения нефтеотдачи пластов (ГРП) или глушения открытого фонтана. Давление гидроразрыва пласта вычисляется по формуле

Ргр » Ру + ρг ·g·Z, (2.10)

где: Ру - максимальное устьевое давление,

ρг - плотность жидкости для гидроразрыва пласта.

В некоторых случаях в формуле (2.10) учитывается гидродинамическое давление жидкости.

Задача 2.3. Оцените индекс и градиент давления поглощения нефтеносных известняков. Известно, что их гидроразрыв производится промывочным раствором 1900 кг/м3 при давлении на устье скважины 5 МПа. Известняки залегают на глубине 2000м, а выше залегающие толщи перекрыты промежуточной обсадной колонной.

Решение.

Рп = 5·106 + 1900·9,8·2000 = 42,2 МПа.

Для прогнозирования давления гидроразрыва (поглощения) пород используются формулы

, (2.11)

, (2.12)

где μ – коэффициент Пуассона породы.

Коэффициент бокового распора горной породы χ вычисляют по формуле

. (2.13)

Для прогнозирования давления поглощения можно воспользоваться значениями μ, приведенными в таблице 2.2. Коэффициенты Пуассона пород могут быть определены также при их лабораторных испытаниях.

Таблица 2.2

Коэффициенты Пуассона (μ) для различных горных пород

Название горной породы	μ	Среднее значение μ
Глина пластичная	0,38-0,45	0,415
Глина плотная	0,25-0,35	0,3
Глинистый сланец	0,1-0,2	0,15
Известняк	0,28-0,33	0,305
Песчаник	0,25-0,35	0,3
Каменная соль	0,44	0,44

Задача 2.4. Оцените коэффициент бокового распора глин для условий задачи 2.1. Известно, что их гидроразрыв производится промывочной жидкостью плотностью 1700 кг/м3 при давлении на устье 3 МПа. Поровое давление составляет 10 МПа.

Решение. Коэффициент бокового распора породы определяется по формуле (2.13)

Коэффициент аномальности порового давления на кровле отложений составляет

Кап= Рпл/Ргидр=10·106/1000·9,8·500=2,04.

Давление поглощения глин можно вычислить из соотношения (2.10)

Рп =1700·500·9,8+3·106=11,33·106 Па.

Индекс давления поглощения составляет

Кп=Рп/Ргидр=11,33·106/1000·9,8·500=2,31.

Безразмерное значение горного давления составляет

Кг=Ргс/Ргидр=12,1·106/1000·9,8·500=2,47.

Горное давление рассчитывалось при этом из соотношения (2.4). Коэффициент бокового распора определяется из соотношения

Давление относительной устойчивости породы Руст - это минимальное давление на участок ствола скважины, сложенный потенциально неустойчивой породой, при котором в течение продолжительного времени (при данном составе промывочной жидкости) не возникают сужения ствола и связанные с этим прихваты, затяжки и посадки колонны труб при спускоподъемных операциях или интенсивные осыпания пород. Коэффициент относительной устойчивости породы (безразмерное давление относительной устойчивости) рассчитывается по формуле

. (2.14)

Задача 2.5. Оцените давление устойчивости глин для условий задачи 2.1. если при их разбуривании на воде в соседней скважине наблюдались прихваты бурового инструмента.

Решение. Давление устойчивости определяется из соотношения

Руст<ρп·g·Z+ΔPг. д. ·Z+ Ру. к. (2.15)

Будем считать, что разбуривание глин производилось без противодавления на устье (Ру. к.=0).

Руст<1000·9,8·500+103·500=5,4·106 Па или 5,4 МПа.

Давление насыщения нефти газом Рнас - это давление, при котором из нефти начинается выделение растворенных в ней углеводородных газов. Давление насыщения необходимо учитывать при расчетах распределения давления по стволу закрытой скважины, прогнозировании фазовых превышений углеводородных систем и т. д.

Относительное давление по воде в закрытой скважине рассчитывается по формуле

, (2.16)

где (Рскв)Z - давление в скважине на глубине Z.

Задача 2.6. Оцените относительное давление в скважине на глубине 900 м для условий задачи 1, закрытой на устье после разбуривания нефтеносных песчаников. Плотность жидкости в скважине принять равной пластовой. Давление насыщения нефти газом составляет 0,1 МПа. Коэффициент аномальности пластового давления равен 1.

Решение. Пластовое давление вычисляется из соотношения (2.1)

Рпл = Ка · ρв · g · Z = 1000 · 9,8 · 900 = 8,8·106 Па.

Вычислим давление на устье закрытой скважины

Ру = Рпл - ρн · g · Z = 8,8 · 106 - 980 · 9,8 · 900 = 0,2·106 Па.

Так как, верно соотношение Ру>Рнас, выделение газа из нефти, находящейся в скважине, не происходит.

Относительное давление можно вычислить из соотношения (2.16)

(Котн)900= = 1.

Устьевое давление в скважине Ру - это давление на устье скважины, закрытой при аварийных нефтегазоводопроявлениях или при гидроразрыве пластов для интенсификации притока нефти из них и т. д. Избыточное давление в кольцевом пространстве у устья может поддерживаться, например, при бурении или цементировании скважины. Относительная плотность промывочной жидкости в скважине рассчитывается по формуле

, (2.17)

где: ρв - плотность пресной воды (ρв = 1000кг/м3).

ρn – плотность жидкости в скважине.

Относительная эквивалентная плотность столба промывочной жидкости рассчитывается по формуле

. (2.18)

Задача 2.7. Рассчитайте давление на устье скважины для условий задачи 1, закрытой после разбуривания нефтеносных песчаников. Пластовое давление составляет 12 МПа, а давление насыщения нефти газом 1,9 МПа.

Решение. Устьевое давление составляет

Ру= 12 · 106 - 980 · 9,8 · 900 = 3,4·106 Па.

Так как верно соотношение Ру>Рнас выделение растворенного газа из нефти в скважине не происходит.

Депрессия на пласт рассчитывается по формуле

ΔРд = Рпл - Рскв. (2.19)

Бурение с депрессией на пласт может приводить к осыпанию стенок скважины и, как следствие, к прихватам, затяжкам и т. д. бурового инструмента. Для качественного вскрытия продуктивного пласта может предусматриваться его разбуривание на депрессии c применением специального герметизирующего устье оборудования. Депрессию на пласт необходимо поддерживать в добывающих скважинах.

Депрессию на пласт можно вычислить также по формулам

(2.20)

(2.21)

Формула (2.21) используется для определения депрессии на пласт в динамичных скважинах или в скважинах, на устье которых имеется противодавление (устьевое, устьевое в кольцевом пространстве и т. д.).

Задача 2.8. Вычислите величину депрессию на пласт глины при разбуривании их на воде для условий задачи 2.1. Поровое давление на подошве глин принять 10 МПа.

Решение. Коэффициент аномальности порового давления на подошве пласта глины составляет

.

Относительное эквивалентное давление в скважине на глубине 800 м при разбуривании на воде составляет

.

Величина депрессии определяется по формуле (2.20)

Репрессия на пласт рассчитывается по формуле

ΔРр=Рскв - Рпл. (2.22)

Бурение с репрессией необходимо для поддержания устойчивости стенок скважины и предупреждения нефтегазоводопроявлений. Для качественного вскрытия продуктивного пласта регламентируется допустимая репрессия при его первичном вскрытии. Репрессию на пласт необходимо поддерживать в нагнетательных скважинах.

Для безаварийного строительства и эксплуатации скважин в них необходимо поддерживать следующие соотношения

Ка<ρ0<Кп, (2.23)

Ка<ρоэ<Кп. (2.24)

Куст < ρ0(ρоэ) (2.25)