1.9. Давление прокачки

Буровые насосы – один из основных видов оборудования, используемого при глушении скважины. При глушении всегда необходимо поддерживать постоянную выбранную производительность насосов. Хорошей буровой практикой рекомендуется пониженная по сравнению с производительностью при бурении подача насосов. Для сухопутных скважин подача уменьшается в два раза, а на морских скважинах – в три – четыре раза. Причины снижения производительности:

– снижается давление циркуляции, уменьшая вероятность превышения максимально допустимого давления на устье;

– закачка утяжелённого бурового раствора проходит более плавно;

– снижается нагрузка на буровой насос, уменьшая вероятность его поломки в самый неподходящий момент;

– даётся время на обдумывание и принятие решения при возникновении нештатной ситуации;

– легче работать регулируемым штуцером.

Давление промывки с малой производительностью необходимо знать заранее, до применения операции глушения. Иначе это давление называют давлением прокачки или давлением гидросопротивлений, обозначая его Р_г.с.

У нас перед глазами на манометре стояка давление циркуляции на каждом этапе проводки скважины. Давление промывки с пониженной производительностью можно определить двумя путями: расчётным или опытным.

Расчёт нового давления основан на квадратичной зависимости давления от производительности. Обозначим:

Р₁ и Р₂ - давления при обычной и пониженной производительностях;

Q₁ и Q₂ - производительности при бурении и глушении.

Тогда расчёт производится по формуле:

Р₂ = 1,1 х Р₁ х ( Q₂ / Q₁)² , где: 1,1 - эмпирический коэффициент.

Примеры расчётов:

При бурении сухопутная скважина промывалась двумя насосами, давление на стояке при этом составляло 120 атм. Вычислить давление при возможном глушении скважины.

В этом случае нет необходимости использовать в вычислении значение расхода промывочной жидкости. Чтобы уменьшить производительность в два раза, запланируем промывку одним насосом. Значение Q₂ / Q₁ при этом равно ½. Тогда:

Р₂ = 1,1 × Р₁ × (1/2)² = 1,1 × 120 × ¼ = 33 атм.

При бурении морской скважины для промывки задействованы: насос № 1 триплекс со втулками диаметром 7 дюймов, производительностью 70 ходов/мин и насос № 2, триплекс со втулками диаметром 6 дюймов, производительностью 85 ходов/мин. Давление промывки при этом 1900 psi. Надо выбрать насос, его производительность и рассчитать давление прокачки на случай глушения скважины.

Заранее, пользуясь справочными данными, мы должны определить производительность насоса за один ход с учётом коэффициента наполнения (при использовании подпорных центробежных насосов значение коэффициента принимается равным 0,98 , при работе "под залив" снижается до 0,95) для каждого размера втулок.

Предположим, что мы имеем эти данные и они равны:

18 литров / 1 ход для втулок размером 7",

13 литров / 1 ход - " - 6".

Посчитаем производительность промывки скважины:

Q₁ = 70 × 18 + 85 × 13 = 2365 л/мин = 39,4 л/сек.

Принимаем решение работать насосом № 2 с производительностью в 4 раза меньшей, чем при бурении.

Q₂ = 2365: 4 = 591 л/мин : 13 л/ход = 45 ходов/мин.

Р₂ = 1,1 × Р₁ × (Q₂ : Q ₁)² = 1,1 × 1900 × ( ¼ )² = 131(psi) × 0,07 = 9 кгс/см².

При простоте расчёта этот метод несовершенен, т.к. не учитываются реологические характеристики раствора, фактическое состояние ствола скважины и др.

Наиболее предпочтительно производить прямые замеры давления прокачки на режимах малой производительности каждого бурового насоса в отдельности. Согласно требованиям Американского нефтяного института (API) давление прокачки определяется во время бурения в следующих случаях:

– в начале каждой вахты;

– через каждые 150 метров проходки;

– после смены компоновки низа бурильной колонны (КНБК);

– при изменении параметров бурового раствора.

Замеренное давление прокачки заносится в вахтовый журнал, лист глушения, отражается в суточном рапорте бурового мастера.

На суше и морских скважинах с расположением ПВО непосредственно под ротором давление гидросопротивлений определяют при открытом устье, в нормальном режиме циркуляции. На морских скважинах с подводным расположением устья прокачку осуществляют при закрытом ПВО через линию дросселирования и полностью открытом штуцере, чтобы учесть гидросопротивления линии дросселирования.

Рассмотренными видами и определениями давлений не заканчивается всё многообразие проявлений понятия гидравлического давления в бурении вообще и при предупреждении и ликвидации газонефтеводопроявлений, в частности.

При анализе конкретной ситуации важно учесть именно все виды гидравлических давлений и их действия на состояние скважины в процессе её уравновешивания.