7. гидравлические расчеты промывки скважины

Россия, 125190 г. Москва, Ленинградский проспект, д.80, корпус Г, офис 10156, mail info@burstroy.ru, тел (499) 759-01-40
Программные комплексы «Супервайзер-М»,
«Разработка проекта скважины»
Описание
Москва
2014
ОКБ «Бурстройпроект» тел./факс (499) 759-01-40
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ........................................................................................................... 3
ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................................... 4
1. РАСЧЕТ ПРОФИЛЯ СКВАЖИНЫ ........................................................................................ 7
2. ГРАФИК СОВМЕЩЕННЫХ ДАВЛЕНИЙ И КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИНЫ.......... 13
3. РАСЧЕТ ОБСАДНЫХ КОЛОНН .......................................................................................... 15
4. РАСЧЕТ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИНЫ .................................................................. 19
5. ВЫБОР И РАСЧЕТ КНБК ...................................................................................................... 24
6. РАСЧЕТ КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ ........................................................................ 28
7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРОМЫВКИ СКВАЖИНЫ ..................................... 31
8. РАСЧЕТ КОЛОНН НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ ......................................... 35
9. РЕШЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАЧ ............................................................ 36
10. ИНЖЕНЕРНЫЕ ЗАДАЧИ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА СКВАЖИНЫ ................ 38
2
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АРМ
ДНС
КБТ
КНБК
НКТ
ПК
УБТ
ЦА
автоматизированное рабочее место
динамическое напряжение сдвига
колонна бурильных труб
компоновки низа бурильной колонны
насосно-компрессорные трубы
программный комплекс
утяжеленная бурильная труба
цементировочный агрегат
Описание
3
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
ВВЕДЕНИЕ
Программные комплексы "Разработка проекта скважины" и "Супервайзер-М"
представляют собой интегрированный пакет программных модулей на единой базе данных,
позволяющий решать проектные, инженерные задачи и задачи оперативного контроля
процесса строительства скважин, оперативно анализировать процессы, протекающие в ходе
строительства скважины, накапливать данные о построенных скважинах.
ПК "Проект скважины" позволяет разрабатывать «Проект на строительство скважины
на нефть и газ». По назначению скважина может быть нефтяной, газовой,
геологоразведочной; по виду профиля – вертикальной, наклонно-направленной,
горизонтальной; способ бурения – роторный, с использованием забойных двигателей
(турбобур, объемный, электробур), совмещенный. Программный комплекс обеспечивает
снижение продолжительности и стоимости разработки проектов на строительство скважин,
многовариантное проектирование, оперативную разработку индивидуальных проектов. По
сложившейся в настоящее время практике строительство скважин ведется на основании
Групповых проектов, которые не являются документами прямого действия и зачастую
подменяются геолого-техническими нарядами и оперативно-управленческими решениями.
Комплекс проектных расчетов позволяет на базе Группового проекта провести проектные
расчеты для индивидуальной скважины с учетом ее геологических и конструктивных
особенностей.
В качестве методической базы программного комплекса используются утвержденные
отечественные руководящие документы, в том числе:
1. «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» (РД 08-200-98),
1998г.
2. «Инструкция по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин» (взамен
РД 39-7/1-0001-89).
3. «Инструкция по расчету обсадных колонн для горизонтальных скважин», 1999г.
4. «Инструкцию по испытанию обсадных колонн на герметичность», 1999г. ., (взамен
РД 39-093-91).
5. «Инструкция по расчету бурильных колонн для нефтяных и газовых скважин»,
1997г., (взамен РД 39-0147014-0002-89).
6. «Инструкция по расчету колонн насосно-компрессорных труб», 1999г. (взамен РД 390147014-0002-80).
При необходимости расчетные методики могут быть откорректированы в
соответствии с региональными или корпоративными требованиями и дополненниями
Заказика. По результатам расчетов производится автоматизированное формирование
совокупности выходных документов, являющихся основой «Проекта на строительство
скважин..» на базе шаблонов РД 39-0148052-537-87 или более поздних разработок,
принятых у Заказчика.
Основными чертами программного комплекса, выгодно отличающими его от прочих
инструментов для создания «Проектов на строительство скважины…», являются:
 возможность функционирования на единой базе данных с сервисными предприятиями
и, следовательно, возможность оперативного обмена информацией о проектных и
реальных параметрах скважины и обработки статистической информации о работе
оборудования;
 возможность перепроектирования скважины, начиная с любого этапа, генерации и
архивирования множества вариантов «Проекта...» на одну скважину;
 создание оптимальных, с точки зрения стоимости скважины, «Проектов ... » при
заданном уровне качества скважины;
 возможность использования программного комплекса как НИПИ и службами
Заказчика (при разработке и пересчете "Проекта..."), так и в сервисной компании при
4
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ




ПК "Разработка проекта скважины"
планировании материально-технического обеспечения и учете", при координации
работы подрядчиков в рамках "Проекта организации работ по строительству
скважины";
возможность разработки проектных решений с коридором допусков, обеспечивающих
заданный уровень качества скважины;
выбор наиболее рациональных решений на основании многовариантных расчетов,
возможность генерации и архивирование множества вариантов «Проекта ... » на
скважину;
возможность формирования на уровне пользовательского интерфейса совокупности
выходных документов, составляющих пакет "Проекта..." или произвольную выборку
из него, в том числе Геолого-технический наряд .
на этапе формирования проектных решений в качестве исходных данных
используется не весь справочник, а его часть, назначенная пользователем в
предположении, что данное оборудование будет реально доступно в процессе
создания скважины.
Программный комплекс «Супервайзер-М» (Свидетельство Роспатент № 2003612375
от 21.10.2003г.) предназначен для контроля исполнения проектных параметров
строительства и ремонта скважин службами супервайзинга Заказчика, технологическими
службами организаций, осуществляющих подрядные работы на всех этапах строителства
скважины. Он позволяет: производить предварительную экспертизу «Проекта на
строительство скважины…»; импортировать данные, накапливаемые измерительными
системами буровых площадок или автоматизированными системами управления заказчика и
подрядчика; оперативно анализировать процессы, протекающие в ходе строительства
скважины; накапливать данные о построенных скважинах; проводить оперативные расчеты
непосредственно на буровой площадке. На основе оперативных расчетов проводится анализ
отдельных процессов строительства скважин, определяются границы применения режимнотехнологических параметров, проверяется возможность замещения оборудования. В
автоматизированном режиме импортируются реальные данные о строительстве скважины
(инклинометрические данные) и проводится проверка отклонения создаваемой скважины от
проектной и сближение ее с другими скважинами.
Буровая
Офис супервайзеров
Оперативные данные,
инклинометрия,
статистика по отработке долот
АРМ
супервайзера
АРМ полевого
супервайзера
База
данных
Проекты на строительство,
обновление справочников
АРМ полевого
супервайзера
АРМ
супервайзера
Рис. 1. Схема обмена данными АРМ полевого супервайзера и центральной базой
данных офиса службы супервайзеров
Конфигурация ПК "Супервайзер-М" настраивается на требования Заказчика.
Распределение программных модулей ПК "Супервайзер" между отдельными
автоматизированными рабочими местами проводится в соответствии с задачами, решаемыми
Описание
5
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
на соответствующих уровнях управления. Например, в офисе службы супервайзеров (рис. 1)
устанавливается центральная база данных и рабочие места супервайзеров,
укомплектованные программными модулями как для проектных, так и для оперативных
расчетов. На рабочие места полевых супервайзеров, работающих на буровых площадках,
устанавливаются локальные базы данных, программные модули для оперативных расчетов и
отдельные расчетные задачи. Обмен данными между иерархическими уровнями может
производиться любым доступным в организации способом, например с использованием
протоколов и приложений Internet. При этом центральная база данных будет в основном
экспортировать данные о новых проектах на строительство скважины, обновления
справочников, а из баз данных поддерживаемых полевыми супервайзерами, будут поступать
данные об отработке долот и инклинометрическая информация.
ПК "Супервайзер-М" можно использовать в целях обучения персонала проведению
контроля за конструктивными и технологическими параметрами строительства сважин.
В зависимости от круга задач, решаемых на автоматизированном рабочем месте
инженером-проектировщиком, технологом, супервайзером программные комплексы
"Разработка проекта скважины" и "Супервайзер-М" могут комплектоваться различной
номенклатурой программных модулей. В наиболее общей комплектации программные
комплексы могут объединять на общей базе данных модули, решающие следующие задачи.
1. Проектные задачи, включая:
Выбор и определение параметров профиля скважины.
График совмещенных давлений и выбор конструкции обсадных колонн.
Расчет эпюр давлений на обсадную колонну.
Расчет обсадной колонны.
Расчет цементирования обсадных труб.
Определение интервалов одинаковой буримости и расчет параметров
режима бурения.
Расчет КНБК.
Выбор компоновки и расчет колонны бурильных труб.
Разработка гидравлической программы промывки скважины.
Выбор компоновки и расчет НКТ.
2. Оперативные задачи, включая:
Расчет и инклинометрический контроль профиля скважины.
Проверка обсадной колонны на прочность.
Расчет показателей и динамики цементирования обсадных труб.
Проверка и выбор элементов КНБК.
Проверка колонн бурильных труб на прочность.
Гидравлические расчеты при промывке скважин.
Программные модули проектной и оперативной частей имеют одинаковые объекты
расчетов, но смысл этих расчетов разный. В проектной части производится синтез
номенклатуры оборудования или режимно-технологических параметров, а в оперативной анализ тех или иных конструктивных и технологических решений. Например, программный
модуль "Разработка гидравлической программы промывки скважины" (проектная часть)
формирует программу гидравлической промывки скважины для всех интервалов бурения и
представляет отчетные документы в соответствии с " Макетом проекта на строительство
скважины". Программный модуль "Гидравлические расчеты при промывке скважин"
(оперативные расчеты) позволяет оценить влияние реологических характеристик буровых
растворов на расход, необходимый для подъема шлама, оценить потери давления и режимы
течения для отдельных участков магистрали, проанализировать режимы работы долота для
различных наборов насадок, определить реологические характеристики раствора по
6
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
показаниям вискозиметра Фанн и т.д. Программный модуль "Выбор компоновки и расчет
колонны бурильных труб" (проектная часть) решает задачу рационального подбора секций
бурильных труб для всей скважины, а модуль "Проверка колонн бурильных труб на
прочность" позволяет получить эпюры напряжений от разнородных нагрузок для
произвольного участка бурильной трубы, оценить усилия на крюке при ее подъеме и при
спуске потайных обсадных колонн на бурильных трубах.
В Программном комплексе детально представлена нормативно-справочная
информация об отечественном и зарубежном оборудовании для строительства скважин,
номенклатура которого может оперативно пополняться.
Взаимодействие программных комплексов "Разработка проекта скважины" и
"Супервайзер-М", функционирующих на единой базе данных, придает комплексной системе
информационного обеспечения процесса строительства скважины ряд уникальных
преимуществ, которые невозможно реализовать никаким иным путем:
 Возможность практического управления совокупностью проектов создания скважин.
При этом контроль и управление со стороны заказчика может производиться на всех
этапах создания скважины, начиная с выдачи «Задания на проектирование», все
организации, ведущие строительство скважин, как в разрезе технологии, так и в
разрезе материальных и финансовых ресурсов.
 Возможность гибко сочетать стадии контроля и проектирования, оперативного
сравнения данных строительства с проектными, формировать решения на пересчет
проектных данных. Перепроектирование может вестись, как для планируемой
скважины, так и для строящейся, начиная с любого этапа создания с использованием
реальных данных проводки и уточненной информации о геологической обстановке и
составе оборудования. Например, в случае значительных отклонений ствола
скважины от проектного алгоритм подготовки технологической части решений будет
выглядеть следующим образом: автоматизированный импорт инклинометрических
данных, перепроектирование скважины с учетом проложенного участка профиля,
анализ соответствия конструктивных решений новым условиям.
 Возможность оперативно в электронном виде накапливать, обобщать и анализировать
информацию о практической реализации проектов строительства скважин для учета в
следующих разработках. К такой информации относятся, например, данные об
отработке долот и работе КНБК, в конкретных геологических условиях,
эффективность применения тех или иных буровых растворов.
 Возможность получения разнообразной отчетности о проекте на скважины и ее
строительстве в соответствии с согласованным макетом, включая отдельные
Программы (бурения, цеминтрования…) и ГТН.
 Доступность новых технологий с учетом возможности подготовки конструктивных и
технологических решений непосредственно на этапе внедрения.
 Возможность унификации технические средства (долота, забойные двигатели, УБТ и
бурильные трубы) для технологического процесса углубления ствола с целью
осуществления оптовой закупки и организации ремонтных работ.
 Возможность создания масштабируемых решений. Например, для обеспечения
деятельности заказчика может создаваться конфигурация из ПК «Разработка
проекта…» и ПК «Супервайзер». При этом для оперативного контроля над процессом
бурения может использоваться локальная база данных, накапливающая данные на
буровой площадке.
1. РАСЧЕТ ПРОФИЛЯ СКВАЖИНЫ
Описание
7
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Программа предназначена для проектирования профиля скважины, обработки данных
фактической инклинометрии, анализа отклонения фактического профиля скважины от
проектного профиля, анализа сближения фактического профиля скважины с другими
профилями в кусте, как с проектными, так и с фактическими.
Программный модуль решает следующий комплекс задач, обеспечивающих как
формирование рационального профиля, так и контроль его проводки:
 Проектирование траекторий скважин.
 Анализ сближения проектного профиля с профилями других скважин.
 Анализ отклонения фактического профиля от проектного.
 Анализ сближения фактического профиля с профилями других скважин.
 Получение различных отчетов как в табличном, так и в графическом виде.
Программный модуль имеет возможность построения проектной траектории двумя
способами:
 с использованием девяти шаблонов профилей;
 пошагово, с использованием ввода участков с определенными параметрами.
Алгоритм формирования проектного профиля по шаблонам заключается в выборе
типа профиля (рис.1.1), а также в задании необходимых для расчета геометрии профиля
параметров:
 проектной глубины скважины, т.е. глубины расположения кровли или заданной
точки продуктивного пласта, в которую нужно вывести ствол скважины;
 конечной глубины скважины;
 длины вертикального участка;
 радиуса кривизны участка начального искривления скважины;
 интервала установки внутрискважинного оборудования для добычи нефти и
максимального значения зенитного угла в этом интервале;
 максимальной величины зенитного угла на проектной глубине.
Для расчета горизонтального участка дополнительно необходимы следующие
параметры:
 протяженность горизонтального участка;
 зенитный угол в конце горизонтального участка;
 радиус кривизны горизонтального участка;
 предельное смещение горизонтального участка в поперечном направлении;
 угол охвата первого интервала волнообразного горизонтального участка.
Методика расчета направляющей части профиля горизонтальной скважины основана
на решении системы уравнений проектных участков профиля на вертикальную и
горизонтальную оси. При этом расчет профиля горизонтальной скважины сводится к
определению длины вертикального участка и радиуса кривизны одного из участков или
длины тангенциального участка, если он имеется, при заданных прочих параметрах профиля.
Горизонтальный участок может быть выполнен в виде восходящей или нисходящей дуги
окружности, а также прямолинейным или волнообразным. Горизонтальный участок в
зависимости от угла падения продуктивного пласта может быть расположен под любым
заданным углом к вертикали, в том числе и под углом более 90 градусов.
8
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис.1.1. Выбор типа профиля
Пошаговый алгоритм формирования профиля может применяться как при
формировании профиля, так и для редактирования профиля, полученного с использованием
шаблонного профиля.
В качестве входных параметров для формирования проектного профиля могут
выступать либо глубина по стволу, зенитный угол и азимутальный угол, либо глубина по
вертикали, интенсивность искривления и азимутальный угол. Интерфейсы пошагового
формирования профиля для обоих вариантов набора входных параметров представлены на
рис. 1.2.
Рис. 1.2. Интерфейсы пошагового формирования профиля
Сформированный профиль представляет собой
характеризуются следующими параметрами (рис.1.3):
 интервал участка по стволу;
 интервал участка по вертикали;
 зенитными углами в начале и в конце участка;
 азимутальными углами в начале и в конце участка;
 отклонение в начале и в конце участка;
 радиус кривизны;
 интенсивность искривления.
Описание
набор
участков,
которые
9
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис.1.3. Параметры профиля
Оба алгоритма формирования профилей сопряжены с подзадачей контроля сближения
с другими профилями в кусте, как с проектными, так и с фактическими (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Контроль сближения проектного профиля
При расчете проектного профиля учитываются следующие ограничения:
 интервал установки внутрискважинного оборудования для добычи нефти;
 максимальное и минимальное значения зенитного угла в интервале установки
внутрискважинного оборудования для добычи нефти;
 максимальную и минимальную величину зенитного угла на проектной глубине (при
входе в продуктивный горизонт).
Программный
модуль имеет возможность использовать данные фактической
инклинометрии для решения следующих задач (рис. 1.5).
 анализ отклонения фактического профиля скважины от проектного профиля;
 анализ сближения фактического профиля скважины с другими профилями в кусте,
как с проектными, так и с фактическими;
 формирование входных данных для задачи построение нового проектного профиля с
учетом существующей инклинометрии в случае значительного отклонения от
проектного профиля.
Данные инклинометрии могут импортироваться из файлов различных форматов
(Excel, LAS).
10
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис. 1.5. Контроль сближения фактического профиля
В трехмерном интерфейсе отображения профиля (рис. 1.6) помимо наглядного
представления взаимного расположения скважин можно решать следующие подзадачи:
 определение интервалов по фактическому стволу скважины, выходящие за пределы
конуса допуска, построенного на основе проектного ствола и круга допуска;
 расчет минимальных расстояний до выбранных скважин от заданной точки
анализируемой скважины;
 определение и графическое отображение минимальных расстояний между скважинами
для заданного интервала ствольных глубин анализируемой скважины;
 графический анализ сближения между стволами скважин с использованием сферы
допуска.
Рис. 1.6. Трехмерный интерфейс отображения профиля
Описание
11
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
ПК позволяет проектировать пространственный профиль из любой точки
следующими методами:
 Экстраполяции профиля позволяет продолжить профиль из выбранной точки с
характеристиками профиля (направление, плоскость и интенсивность искривления) в
этой точке (рис. 1.7. слева).
 Проектирование на объект позволяет построить профиль из выбранной точки к
выбранному объекту в заданную точку и в заданном направлении) (рис. 1.7. справа).
Рис. 1.7. Экстраполяция профиля и проектирование на объект
Пользователь имеет возможность вводить и редактировать неограниченное
количество объектов бурения, координаты которых могут вводиться несколькими простыми
способами (рис. 1.8)
Рис. 1.8. Ввод данных по объекту бурения
12
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"

Проектирование горизонтальной скважины - этопостроение профиля по четырем
объектам: начальная точка профиля, точка входа в продуктивный пласт, начало
горизонтального участка и конечная точка профиля (рис. 1.9. слева).

Графическое проектирование позволяет оперативно проектировать профиль на
объект, задаваемый несколькими щелчками мыши на графическом изображении
скважины (рис. 1.9. справа).
Рис. 1.9. Проектирование горизонтальной скважины и графическое проектирование
2. ГРАФИК СОВМЕЩЕННЫХ ДАВЛЕНИЙ И КОНСТРУКЦИЯ
СКВАЖИНЫ
Модуль «График совмещенных давлений и конструкция скважины» программного
комплекса «Супервайзер» предназначен для выбора конструкции обсадных колонн. В
процессе решения определяются: допустимые значения плотности буровых растворов,
количество, диаметры, глубины спуска колонн, а также диаметры долот и высота подъема
цемента. Выбор типа соединения, вида исполнения труб, марок стали разбиение колонн на
секции реализовано в модуле «Расчет обсадных колонн».
В качестве входных параметров программный модуль использует:
 геологический разрез, наложенный на профиль ствола скважины;
 градиенты пластового давления и давления гидроразрыва;
 требуемый диаметр эксплуатационной колонны.
Построение конструкции скважины производится путем решения следующие
последовательности задач:
1. Автоматизированное построение совмещенного графика изменения градиентов
пластового давления, давления гидроразрыва и гидростатического давления столба
бурового раствора. Если давление гидроразрыва не задано, оно вычисляется по одной
из заданных формул через значение горного давления (рис. 2.1).
2. Выбор числа и длин обсадных колонн может производится либо автоматически, либо
в ручном режиме (проектировщик выделяет интервалы, которые следует перекрывать
Описание
13
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
дополнительными (промежуточными) колоннами (рис. 2.2). Промежуточные колонны
могут быть потайными.
3. Также, возможно ручное редактирование полученной конструкции скважины:
удаление и добавление колонн, изменение глубин спуска и т.д. (рис.2.3). После
изменения числа колонн производится автоматический пересчет диаметров колонн и
долот.
Рис.2.1. Автоматическое создание конструкции скважины
Назначение диаметров колонн и подбор долот для бурения под них (построение
«телескопа» колонн) производится автоматически, начиная с требуемого диаметра
эксплуатационной колонны. Зазоры между диаметром ствола (долота) и колонной, а также
между диаметром долота и внутренним диаметром предыдущей колонны, выбираются в
соответствии с Руководящими документами. Сформированная конструкция может быть
отредактирована вручную.
Рис.2.2. Создание конструкции скважины с перекрытием двух интервалов потайными
колоннами
14
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис.2.3. Ручное редактирование конструкции скважины
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Выходными параметрами модуля являются:
Количество и тип (назначение) обсадных колонн.
Длина колонны.
Глубина спуска колонны.
Номинальный диаметр колонны.
Диаметр долота (для бурения интервала, перекрываемого колонной).
Рекомендуемая плотность бурового раствора для каждого интервала.
Высота подъема цемента.
3. РАСЧЕТ ОБСАДНЫХ КОЛОНН
Программный модуль «Расчет обсадных колонн» предназначен для определения
конструкции обсадной колонны (типоразмер труб по секции и их длины). Полученная
конструкция обсадной колонны позволяет предотвращать нештатные и аварийные ситуации,
связанные со смятием от наружного избыточного давления, расстройством резьбовых
соединений и разрывом колонны от возникающего внутреннего давления. Расчет ведется
согласно Руководящему документу «Инструкция по расчету обсадных колонн для нефтяных
и газовых скважин» (срок введения с 01.07.97 г.).
Исходные данными для программного модуля являются следующие параметры:
 интервал спуска обсадной колонны;
 диаметр ствола скважины;
 диаметр обсадной колонны;
 сведения об эксплутационном объекте, значениях горного и пластового давлений;
 расстояния от устья скважины до уровня жидкости в колонне в поздний период
эксплуатации, от устья скважины до уровня жидкости в колонне при испытании на
Описание
15
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
герметичность, от устья скважины до предыдущей колонны, от устья до уровня
цемента;
 плотности жидкости в период ввода в эксплуатацию, жидкости в колонне в поздний
период эксплуатации, жидкости в колонне при освоении, бурового раствора,
цементного раствора, пластового флюида.
Исходные данные о конструкции скважины представлены в графическом и табличном
виде (рис.3.1).
Рис.3.1. Исходные данные о конструкции скважины
Предварительной задачей расчета конструкции обсадной колонны является расчет
избыточных давлений на обсадные трубы.
В результате расчета избыточных давлений (рис. 3.2):
 формируются результирующие эпюры избыточных внутренних и наружных
давлений, по которым подбираются трубы обсадных колонн;
 рекомендуется сочетания резьбовых и герметизирующих средств (рис. 3.3).
16
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис.3.2. Результате расчета избыточных давлений
Рис.3.3. Выбор соединений для обсадных колонн
Расчеты могут проводиться в режиме подбора рациональных колон обсадных труб из
числа отобранных из справочников или в режиме проверки проектного решения для
изменившихся условий строительства скважин.
Описание
17
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис.3.4. Прочностные и весовые характеристики обсадных труб






18
Результатами расчета колонн обсадных труб (рис. 3.5) являются:
количество секций;
диаметр обсадной трубы для конкретной секции;
толщину стенки обсадной трубы для конкретной секции;
группу прочности обсадной трубы для конкретной секции;
длину секции обсадной трубы для конкретной секции;
вес конкретной секции и вес всей колонны.
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис.3.5. Результаты расчета колонн обсадных труб
4. РАСЧЕТ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИНЫ






Программный модуль «Расчет цементирования обсадных колонн» предназначен для
создания программы цементирования нефтяных и газовых скважин.
Исходные данными для работы программного модуля (рис. 4.1) являются следующее :
исходные данные по скважине;
конструкция скважины;
высоты подъема цементного раствора для каждой из колонн;
диаметры долот для бурения интервалов под обсадные колонны;
высоты цементных стаканов для каждой из колонн;
типы и характеристики цементировочных агрегатов;
Описание
19
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис.4.1. Главное окно программного модуля «Расчет цементирования обсадных колонн»
20
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис.4.2 . Результаты выбора жидкостей для цементирования (Гидродинамический расчет)
Рис. 4.3. Моделирование (Давление на цементировочной головке)
Описание
21
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис. 4.4. Моделирование (Давление в стволе)
Рис. 4.5. Моделирование (Расходы на входе и выходе)
22
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис. 4.6. Моделирование (Скорость подъема раствора)
Рис. 4.7. Моделирование (Максимальное и минимальное давление в стволе за весь период)
Описание
23
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ










ПК "Разработка проекта скважины"
Программный модуль позволяет:
выбрать и проверить возможность установки оборудования для цементирования
колонн, такого как : центраторы, турбулизаторы, скребки;
выбрать тип и проверить возможность применения, рассчитать объем и количество
компонент (рецептуру) промывочной жидкости;
выбрать тип, количество буферных жидкостей, проверить возможность применения,
рассчитать объемы и компонентный состав;
выбрать тип, количество тампонажных растворов, проверить возможность
применения, рассчитать объемы и компонентный состав;
выбрать тип и рассчитать объем продавочной жидкости;
определить давление в стволе во время подъема тампонажного раствора;
определелить давление на цементировочной головке на момент окончания продавки
тампонажного раствора;
тип и число цементировочных агрегатов, позволяющих работать при максимальном
давлении в конце цементирования;
сформировать и проверить план закачки растворов;
провести моделирование течения каждой жидкости при цементировании колонны
(рис. 4.3 – 4.6)
5. ВЫБОР И РАСЧЕТ КНБК
Модуль «Расчет компоновки низа бурильной колонны» ПК «Супервайзер»
предназначен для проектного расчета
компоновки низа бурильной колонны по
данным задания на проектирование,
проверки
проектных
решений
и
оперативного перерасчета КНБК в
случае отличия условий бурения от
проектных.
Исходная информация программного
модуля представляется в текстовом и
графическом виде (рис.5.1)
Рис. 5.1. Исходная информация программного модуля
24
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Исходная информация программного модуля включает:
 параметры профиля (интервал участка; угол наклона профиля от вертикали в начале
участка; интенсивность изменения угла), для которого производится расчет;
 проектный диаметр обсадной колонны;
 режим бурения (роторный, турбинный);
 используемое долото;
 используемый турбобур (при турбинном бурении);
 диаметр нижней ступени бурильной колонны;
 плотность бурового раствора;
 осевая нагрузка на долото;
 частота вращения ротора для роторного бурения.
Под проектным расчетом КНБК понимается автоматизированный подбор состава
УБТ, центраторов и мест их установки, параметров кривых переводников для искривленных
участков профиля. Подбор прочего оборудования КНБК, осуществляется с использованием
рекомендаций программного модуля. Полученную в результате автоматизированного
синтеза КНБК, можно отредактировать с использованием формы, приведенной на рис. 5.2.
Рис.5.2. Редактирование КНБК
Описание
25
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
При решении задачи анализа КНБК и оперативного перерасчета вся информация о
проектном КНБК выводится в текстовом и графическом виде (рис. 5.3). Исходные данные,
кроме информации о профиле скважины и обсадной колонне можно менять с помощью
средств, входящих в модуль. Информация о профиле и обсадной колонне редактируется в
других модулях ПК «Супервайзер».
При решении основных задач программный модуль рассчитывает и формирует в
качестве выходных следующие параметры:
 масса КНБК;
 длина КНБК;
 количество ступеней УБТ и длина каждой ступени;
 количество центраторов и места их установки в компоновке;
 угол искривления отклоняющего элемента на искривленном участке профиля;
 требуемое количество оборудования, входящего в КНБК, для прохождения каждого
из участков профиля и на всю скважину;
 критическая и фактическая нагрузка в каждой точке КНБК.
Рис.5. 3. Информация о проектном КНБК
26
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Для выполнения основных целей, модуль «Расчет КНБК» в составе ПК
«Супервайзер» обеспечивает решение следующих расчетных задач:
1. Подбор вариантов компоновки УБТ.
 расчет количества ступеней УБТ для обеспечения плавного перехода по жесткости
от УБТ к бурильной колонне;
 расчет длины нижней (наддолотной) ступени УБТ для обеспечения, требуемой
осевой нагрузке на долото;
 выбор диаметров УБТ для верхних ступеней.
2. Расчет количества центраторов и расстояния между ними в компоновке, для
уменьшения прогибов колонны УБТ и обеспечения ее устойчивости.
3. Расчет критических и фактических нагрузок в каждой точке КНБК без учета
центраторов.
4. Для искривленных участков профиля скважины подбор оборудования для
обеспечения радиуса искривления, наиболее близкого к проектному.
5. Расчет требуемого количества оборудования, входящего в КНБК для прохождения
каждого из участков профиля и на всю скважину с учетом норм износа оборудования.
6. При выполнении расчетов и решении задач в модуле осуществляется проверка
корректности входных параметров, и выполнения следующих ограничений и условий:
 диаметр долота не должен быть больше диаметра обсадной колонны, под которую
ведется бурение;
 диаметры элементов, входящих в компоновку, не должны превышать диаметр
долота, проверка условия соотношения диаметра центратора с диаметром долота;
 проверка условия соотношения диаметра УБТ нижней (наддолотной) ступени с
диаметром турбобура;
 проверка условия соотношения диаметров УБТ соседних ступеней и соотношения с
диаметром нижней ступени бурильной колонны;
 проверка условия жесткости нижней ступени УБТ с обсадной колонной;
 проверка порядка следования элементов в компоновке;
 проверка условий использования отклоняющих элементов в компоновке для
непрямолинейных участков.
Рис.5.4. Результаты расчета КНБК
Описание
27
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Для проектного варианта КНБК можно получить информацию по критическим и
фактическим нагрузкам в каждой точке КНБК в виде графиков. Модуль «Расчет КНБК»
программного комплекса «Супервайзер» обеспечивает удобное представление полученных
результатов в табличном и графическом виде, предоставляя возможность проверки и анализа
полученных результатов (рис. 5.4, рис. 5.5). Результаты расчета могут быть выведены в
форме Excel.
Рис.5.5. Результаты расчета потребного количества КНБК
6. РАСЧЕТ КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ
Программный модуль “Расчет колонны бурильных труб” ПК “Супервайзер”
предназначен для проектного формирования рациональной конструкции бурильных
колонны, удовлетворяющей всем инженерным требованиям по несущей способности и
оперативной проверке вариантов компоновки колонны в случае изменившегося состава
колонны или условий бурения по сравнению с проектными. Расчет ведется согласно
руководящему документу «Инструкция по расчету бурильных колонн для нефтяных и
газовых скважин №10-13/289» (срок введения с 01.07.97 г.).
Исходными данными для программного модуля являются:
 профиль скважины (проектный для задачи синтеза колонны, проектный с учетом
реально пробуренного участка – для задач оперативного анализа);
 способы бурения по участкам одинаковой буримости;
 число оборотов ротора, в случае роторного бурения;
 конструкция скважины (размеры обсадных колонн, диаметры долот);
 плотность бурового раствора;
 перепад давления на долоте;
 масса и длина КНБК.
Задача анализа колонны бурильных труб, кроме того, использует в качестве входных
параметров информацию о проектной конструкции КБТ (рис 6.1).
28
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис 6.1. Информация о проектной конструкции КБТ
Результатами решения задачи
проектного выбора рациональной конструкции
являются:
 количество секций КБТ;
 характеристики бурильных труб каждой секции;
 типы замковых соединения для каждой секции;
 допустимые глубины спуска на клиньях КБТ;
 масса КБТ посекционно и с нарастающим итогом с учетом КНБК.
При оперативной проверке вариантов компоновки колонны рассчитываются эпюры
распределения напряжений и коэффициенты запасов прочности для проверяемых секций
В случае проектирования КБТ возможны два варианта формирования номенклатуры
бурильных труб, используемых в расчетах:
1. Использование только “рекомендованных” бурильных труб, т. е. труб, которые
имеются у бурового предприятия в наличии и отбираются для расчетов в
специальном интерфейсе.
2. Использование всего разнообразия бурильных труб, внесенных в справочник
программного комплекса. Применяется, когда буровую колонну невозможно
сформировать из рекомендованных бурильных труб и предлагает рекомендации по
расширению номенклатуры бурильных труб бурового предприятия.
При проектировании КБТ существует возможность задать интервалы скважины,
бурение которых необходимо проводить одной и той же бурильной колонной. Результаты
проектирования КБТ формируются в виде отчетов в формате Excel (табл. 6.1)
Описание
29
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Таблица 6.1.
Отчет о параметрах КБТ в формате Excel
Вид
технологической
операции
(бурение
скважины, спуск
частей
обсадной
колонны,
разбуривание
цемента)
Интервал по
стволу, м
от
(верх)
до
(низ)
Номер
секции
бурильной
колонны
снизу
вверх без
КНБК
Характеристика бурильной трубы
тип
(шифр)
наружный
диаметр,
мм
марка
(группа
прочности)
материала
толщина
стенки,
мм
тип
замкового
соединения
1
2
3
5
6
7
8
9
10
БУРЕНИЕ
0
70
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
2
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
2
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
2
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
2
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
70
85
БУРЕНИЕ
85
408
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
408
415
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
415
570
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
570
740
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
740
1215
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
1215
1250
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
1250
2350
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
2350
2372
1
ТБПК
127
Е
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
2372
2405
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
2405
2620
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
2620
2830
1
ТБПК
127
Д
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
2830
2950
1
ТБПК
127
Е
9.2
ЗП-162-95
БУРЕНИЕ
2950
3111
1
ТБПК
114.3
Л
8.6
ЗП-159-76
В задаче анализа проектного решения производится перерасчет бурильных колонн с
использованием исходных данных, отличных от проектных. Кроме того рассчитываются
значения усилий по поднятию бурильной колонны в зависимости от глубины скважины при
различных уровнях бурового раствора в скважине. Производится прочностной расчет для
случая спуска потайных обсадных труб и хвостовиков на КБТ. Результаты формируются в
том числе в графическом виде (рис. 6.2).
30
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Рис.6.2. Графическое представление результатов расчета
Представлена возможность визуализации эпюр напряжений в теле буровой трубы под
воздействием сложной нагрузки.
7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРОМЫВКИ СКВАЖИНЫ
Задача гидравлических расчетов процесса промывки скважин в ПК «Супервайзер»
решается для двух направлений работы супервайзера: экспертизы проектных решений, и
проведения оперативных расчетов для строящейся скважины.
1. В случае проведения экспертизы готовых проектных решений составляется
гидравлическая программа промывки скважины. Целью расчетов в этом случае
является автоматизированный выбор регулируемых параметров процесса промывки
(показатели свойств промывочной жидкости, подача буровых насосов, диаметры и
количество насадок гидромониторных долот) с целью повышения эффективности
процесса бурения. Полученная программа промывки может быть сопоставлена с
программой, представленной в проекте, подвергнутом экспертизе, с целью выбора
рационального сочетания параметров.
2. В случае проведения оперативных расчетов промывки скважины (рис. 7.1), целью
применения программного комплекса является анализ влияния отдельных
параметров на процесс промывки. В качестве входных параметров в программном
комплексе выступают:
 характеристики пласта (давления гидроразрыва и пластовое);
 характеристики пород (плотность и твердость по штампу, размер частиц шлама);
Описание
31
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ







ПК "Разработка проекта скважины"
тип реологической модели промывочного агента (бурового раствора);
глубина и конструкция скважины (геометрические характеристики обсадных труб и
бурильной колонны);
кавернозность открытого ствола скважины;
тип и характеристики буровых насосов (диаметр втулок, число двойных ходов,
норма наполнения);
характеристики прочего наземного оборудования (гидропотери в буровой установке
и в системе очистки);
схема промывки долота;
гидродинамические параметры забойного двигателя.
Рис.7.1. Исходные данные для оперативных расчетов
Гидродинамические расчеты могут проводиться с использованием трех
реологических моделей (ньютоновская, бингамовская и Оствальда – де Ваале).
В ходе расчетов проверяются следующие условия, обеспечивающие качественную
промывку скважины:
 исключение флюидопроявления из пласта и поглощения бурового раствора;
 обеспечение выноса выбуренной горной породы из кольцевого пространства скважины;
 обеспечение гидромониторного эффекта с целью размыва породы, и эффективной
очистки забоя.
Модуль «Гидравлические расчеты» в составе ПК «Супервайзер» обеспечивает
решение следующих задач:
1. Определение характера течения бурового раствора в бурильной колонне и в
кольцевом пространстве;
32
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
2. Определение потерь давления в различных участках магистрали при циркуляции
бурового раствора;
3. Определение времени циркуляции бурового раствора;
4. Определение времени выхода забойной пачки;
5. Определение гидродинамического давления на пласт;
6. Определение максимально допустимого расхода бурового раствора из условий
предотвращения гидроразрыва пласта;
7. Определение оптимальной производительности насосов из условия нормальной
очистки ствола от шлама;
8. Определение максимального давления в открытом стволе скважины;
9. Определение минимальной скорости бурового раствора в кольцевом пространстве
скважины;
10. Определение скорости истечения струй и срабатываемой гидравлической мощности
на насадках долота;
11. Определение характерного размера частиц шлама;
12. Определение скорости падения частицы в буровом растворе;
13. Определение требуемого типа насоса и режима его работы при заданных параметрах
скважины, в том числе параметрах насадок долота;
14. Определение диаметров и количества насадок долота при заданных параметрах
скважины и характеристиках насоса;
15. Определение минимальной и максимальной допустимой плотности бурового раствора
без учета движения колонны труб;
16. Определение
требуемых
реологических
параметров
бурового
раствора,
обеспечивающих качественную промывку скважины;
17. Определение параметров промывки скважины, обеспечивающих гидромониторный
эффект работы долота.
Также в модуле реализован расчет давлений, возникающих в скважине при
спускоподъемных операциях. В качестве дополнительного входного параметра используется
скорость движения колонны бурильных труб. Модуль позволяет решить следующие задачи:
1. Определять распределение давлений свабирования и поршневания по стволу
скважины.
2. Определять допустимый диапазон плотности бурового раствора с учетом
свабирования – поршневания.
3. Определять допустимую скорость спускоподъемных операциях с учетом возможного
флюидопроявления из пласта и поглощения бурового раствора.
Дополнительные сервисные функции (подзадачи) ПК «Супервайзер» позволяют:
1. Пересчитывать показания вискозиметра типа «Fann» в реологические характеристики
раствора (вязкость и ДНС).
2. Проводить расчеты потребности компонентов для изменения плотности раствора.
При этом требуемый объем бурового раствора рассчитывается автоматически с
учетом глубин бурения.
3. Рассчитывать характерный размер частиц шлама в зависимости от геометрических
характеристик долота
4. Рассчитывать скорость падения частиц бурового шлама в зависимости от
реологических характеристик бурового раствора, плотности породы и характерного
размера частиц
Результаты решения данных подзадач используются в дальнейшем для определения
требуемой скорости подъема бурового раствора.
Модуль «Гидравлические расчеты» программного комплекса «Супервайзер»
обеспечивает удобное представление полученных результатов в табличном и графическом
виде (рис. 7.2, 7.3). Результаты расчета могут быть выведены в таблицу MS Excel. Для
Описание
33
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
удобства пользователей существует возможность переназначить систему единиц измерения,
в которых представляются входные и выходные показатели.
Рис. 7.2. Давления и режим течения в необсаженных участках ствола
Рис. 7.3. Геометрические характеристики участков ствола и гидравлические параметры
промывки (скорость, потери давления, режим течения) на этих участках
34
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
8. РАСЧЕТ КОЛОНН НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ
Программный модуль “Расчет колонн насосно-компрессорных труб” ПК
“Супервайзер” предназначен для проектного выбора рациональной конструкции колонн
насосно-компрессорных труб, удовлетворяющей инженерным требованиям по прочности и
пропускной способности. Расчет ведется согласно руководящим документам «Инструкция
по расчету колонн насосно-компрессорных труб РД 39 - 0147014» и «Инструкция по расчету
колонн насосно-компрессорных труб» (срок введения с 01.01.99 г.).
Исходными данными для программного модуля являются:
 конструкция скважины (глубина и диаметры обсадных колонн);
 профиль скважины;
 назначение скважины (и предполагаемый дебит для эксплуатационной скважины)
 плотность газожидкостной смеси закачиваемой жидкости;
 давления и температуры в скважине;
 интервал установки насосов;
 типы применяемых пакеров, насосов и насосных штанг.
Рис. 8.1. Расчет колонны насосно-компрессорных труб
Результатами решения задачи проектного выбора рациональной конструкции колонн
насосно-компрессорных труб (рис. 8.1) являются:
 количество секций НКТ;
 характеристики труб каждой секции;
 длина и масса каждой секции;
 требуемые и фактические коэффициенты запаса прочности для каждой секции.
Описание
35
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Результаты проектирования НКТ формируются в виде отчетов в формате Excel
(табл.8.1)
Таблица 8.1
Вид отчета по результатам проектирования НКТ
N
лиф
тово
й
коло
нны
НКТ
N секции
в колонне (снизу
вверх)
1
2
1
1
2
1
Интервал
по стволу,
м
от
(ве
рх)
до
(низ)
3
4
202
1500
0
202
Характеристики трубы
Номина
льный
наружн
ый
диаметр
, мм
5
60
60
тип
6
В
В
марка
стали
(групп
а
прочн
ости)
7
D
D
тол
щин
а
стен
ки
теоретич.
масса 1м,
кг
8
9
5
5
7.12
7.12
длина
секци
и, м
10
202
1298
Масса секции,
т
с учетом
теор плюсово
етич
го
еска допуска
я
11
1.4
9.2
12
1.4
9.2
Задача может решаться и в других постановках:
1. Проверка на прочность ранее рассчитанной колонны НКТ при изменении одного или
нескольких входных параметров (например, дебита или плотности жидкости).
2. Проверка на прочность имеющейся колонны НКТ с целью проведения гидроразрыва
пласта (в задаче «Капитальный ремонт скважины», см. рис. 8.2).
Рис. 8.2. Проверка НКТ на прочность для проведения гидроразрыва пласта
9. РЕШЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАЧ
В процессе строительства скважины важно оперативно принимать решения в
нештатных ситуациях. В этом случае (аварии, осложнения или отклонения от Проекта)
возникает необходимость быстрого пересчета некоторых параметров Проекта, а также
определение путей и средств выхода из сложившейся ситуации.
36
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Программный модуль «Решение отдельных расчетных задач» предназначен для
определения параметров бурового раствора и состава его компонентов при приготовлении
или замене раствора, а также для определения места прихвата бурильной колонны.
Программный модуль решает следующие задачи:
1. Определение потребного количества глины и воды для приготовления глинистого
раствора.
2. Расчет количества добавок (глина, утяжелитель, вода, нефть) для доведения
плотности бурового раствора до требуемой величины.
3. Расчет количества добавок (соль, вода), необходимых для обеспечения требуемой
температуры замерзания раствора.
4. Определение изменения статического уровня в скважине при замене глинистого
раствора водой, а также расчет плотности раствора для установления статического
уровня на устье скважины.
5. Расчет плотности бурового раствора для обеспечения нормальной его циркуляции при
поглощении.
6. Определение глубины места прихвата многоступенчатой бурильной колонны.
Входными параметрами программного модуля и исходными данными для расчетов
являются:
1. Данные о буровых растворах (интервалы глубин применения, плотность, объем).
2. Данные о физических свойствах компонентов бурового раствора (температура
замерзания соляных растворов, влажность глины, плотность воды, нефти, глины и
различных утяжелителей).
3. Данные о скважине (интервалы глубин по стволу и по вертикали и геометрические
размеры обсадных колонн, глубина кровли поглощающего пласта).
4. Данные о конструкции бурильных колонн (состав, внешние диаметры, материал).
Алгоритм расчета потребного количества компонентов, обеспечивающего требуемые
характеристики бурового раствора (задачи 1…3), базируется на общеизвестных
зависимостях. Исходные данные в основном берутся из базы данных, но при необходимости
могут быть изменены пользователем (рис.9.1).
Рис. 9.1. Главное окно программного модуля «Решение отдельных расчетных задач»
Описание
37
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
В случае многовариантности решения задач выводятся все варианты. Например, при
оценке вариантов снижение плотности бурового раствора может выводится информация о
количестве воды или нефти, необходимом для достижения требуемой плотности бурового
раствора.
Решение задач 4 и 5 позволяет оперативно оценить требуемые параметры бурового
раствора, обеспечивающие его нормальную циркуляцию при поглощении, а также
прогнозировать статический уровень жидкости в скважине в случае замены бурового
раствора на воду.
Определение глубины прихвата многоступенчатой бурильной колонны (задача 6)
основано на использовании величины удлинения бурильной колонны под действием
приложении к ней дополнительной нагрузки. Исходные данные о бурильной колонне и
конструкции скважины берутся из базы данных. Информация о текущей глубине забоя,
величинах дополнительной нагрузки и удлинения бурильной колонны вводится
пользователем.
Выходными параметрами программного модуля являются:
1. Количество компонентов глинистого бурового раствора (масса воды, глины, соли),
которое необходимо для приготовления бурового раствора с заданными
характеристиками (концентрация глины, плотность и температура замерзания
бурового раствора).
2. Количество добавок компонентов бурового раствора (масса воды, нефти, глины,
утяжелителя), необходимых для изменения заданных характеристик раствора.
3. Плотность бурового раствора, обеспечивающую установку статического уровня на
устье при поглощении раствора.
4. Глубина прихвата бурильной колонны.
10. ИНЖЕНЕРНЫЕ ЗАДАЧИ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА
СКВАЖИНЫ
Программный модуль «Инженерные задачи контроля ремонта скважины»
предназначен для определения параметров солянокислотной обработки призабойных зон
скважин и получения расчетных данных для выбора способа вызова притока из пласта.
Программный модуль решает следующие задачи:
1. Расчет количества раствора соляной кислоты, необходимой для проведения
кислотной обработки.
2. Определение параметров раствора соляной кислоты и состава его компонентов.
3. Расчет давления на насосах, необходимого для продавливания кислотного раствора в
пласт.
4. Выбор способа и средств вызова притока из пласта.
5. Расчет параметров вызова притока из пласта (депрессия на пласт, характеристики
буровых растворов, газированных жидкостей и пены, режим и время работы
компрессора, расход газа и др.).
Входными параметрами программного модуля и исходными данными для расчетов
являются:
1. Данные о продуктивном пласте (глубина залегания, мощность, температура и
проницаемость пласта, пластовое давление и др.).
2. Диаметры эксплуатационной колонны и насосно-компрессорных труб.
Алгоритм определения параметров солянокислотной обработки призабойных зон
скважины базируется на выборе пользователем концентрации раствора соляной кислоты из
диапазона рекомендуемых (допустимых) значений для данного продуктивного пласта и
последующем расчете необходимого объема раствора и его компонентного состава.
38
Описание
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Исходные данные о продуктивном пласте, диаметры эксплуатационной колонны и насоснокомпрессорных труб выбираются программой из базы данных. Типы ингибитора коррозии и
товарной концентрированной соляной кислоты (31% или 27%) выбираются пользователем.
программный модуль позволяет рассчитать необходимое количество (объем)
солянокислотного раствора, количество компонентов (концентрированной соляной кислоты,
воды и добавок) для его приготовления, а также величину давления на насосах,
необходимого для продавливания кислотного раствора в пласт (рис.10.1).
Выбор способа вызова притока из пласта базируется на следующей исходной
информации: глубина забоя, диаметр эксплуатационной колонны, диаметр колонны насоснокомпрессорных труб, пластовое давление, пластовая температура, проницаемость пласта,
сведения о загрязненности призабойной зоны пласта. Депрессия на пласт выбирается в
зависимости от проницаемости пласта и степени его загрязненности. Затем пользователю
предоставляется возможность выбрать способ вызова притока и средства его реализации
(особенности процесса и/или рабочий агент) с учетом допустимой области применения этих
средств для данного продуктивного пласта (рис. 10.2). Список способов и средств вызова
притока из пласта включает:
 замену на раствор меньшей плотности (облегченный буровой раствор, вода, нефть
дегазированная);
 замену на газированный раствор (газирование азотом, аэрирование компрессором
высокого давления, аэрирование компрессором низкого давления и эжектором);
 замену на пену (приготовление пены: азотной установкой, компрессором высокого
давления, компрессором низкого давления и эжектором);
 снижение уровня жидкости в скважине (с помощью азотной установки, компрессора
высокого давления, свабированием, с помощью специального подземного
оборудования).
Рис. 10.1. Определения параметров солянокислотной обработки призабойных зон скважины
Описание
39
ОКБ БУРСТРОЙПРОЕКТ
ПК "Разработка проекта скважины"
Выбор способа и средств вызова притока из пласта осуществляет непосредственно
пользователь на основании выходных параметров расчета по всем допустимым их
комбинациям, имеющегося оборудования и рабочих агентов.
Рис. 10.2. Выбор способа вызова притока из пласта
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
40
Выходными параметрами программного модуля являются:
Требуемый объем солянокислотного раствора для обработки призабойных зон
скважин.
Величина давления на насосах, необходимого для продавливания кислотного
раствора в пласт.
Компонентный состав солянокислотного раствора (объемы концентрированной
соляной кислоты и воды, а также количество ингибитора).
Плотность буровой раствор, газированного раствора или пены (в зависимости от
выбранного способа вызова притока), обеспечивающая необходимые условия вызова
притока.
Депрессия на пласт при различных способах вызова притока и выбранных (или
рассчитанных) параметрах заполняющего скважину агента (буровой раствор, вода,
пена и др.).
Расход газированной жидкости и азота для выбранных способа и средств вызова
притока.
Необходимая глубина снижения уровня бурового раствора в скважине для
достижения требуемой величины депрессии на пласт.
Описание