[go: up one dir, main page]

RU2196869C2 - Method of producing gas-bearing formation drilling-in - Google Patents

Method of producing gas-bearing formation drilling-in Download PDF

Info

Publication number
RU2196869C2
RU2196869C2 RU2000122002/03A RU2000122002A RU2196869C2 RU 2196869 C2 RU2196869 C2 RU 2196869C2 RU 2000122002/03 A RU2000122002/03 A RU 2000122002/03A RU 2000122002 A RU2000122002 A RU 2000122002A RU 2196869 C2 RU2196869 C2 RU 2196869C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
drilling
gas
wellhead
interval
Prior art date
Application number
RU2000122002/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000122002A (en
Inventor
Рамиз Алиджавад оглы Гасумов
Ю.К. Димитриади
А.М. Тагирова
Л.Г. Коршунова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" Открытого акционерного общества "Газпром"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" Открытого акционерного общества "Газпром" filed Critical Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" Открытого акционерного общества "Газпром"
Priority to RU2000122002/03A priority Critical patent/RU2196869C2/en
Publication of RU2000122002A publication Critical patent/RU2000122002A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2196869C2 publication Critical patent/RU2196869C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: drilling of gas wells with regulation of hydrostatic pressure in wellbore; applicable in drilling-in large-thickness overpressed formation. SUBSTANCE: method includes calculation of drilling mud minimal density in initial stage of drilling-in; determination of hydraulic losses in well annular space; building up of wellhead initial pressure to rated value; determination of gas-saturation permissible limits of drilling mud; drilling of the first interval and next interval of producing formation for controlled time with continuous monitoring of pressure in pipes and flow rate of drilling mud at well outlet. In the course of drilling of the first interval, when pressure in pipes remains invariable or reduces with simultaneous increase of drilling mud flow rate at well outlet, actual gas saturation of drilling mud is determined and compared with permissible limits, and if they equal each other, drilling of the first interval is continued by increasing wellhead pressure to maximum permissible value; and drilling is ended. When actual gas content in drilling mud exceeds the permissible limits, drilling is discontinued, formation fluid is washed out, maximum density of drilling mud is corrected, wellhead pressure is built up to maximum permissible value and drilling of formation is ended. When actual gas content in drilling mud does not attain limit value, drilling of the first and subsequent intervals is continued with initial wellhead pressure and with monitoring the pipe pressure. At the first interval, permissible limit pressure drop in pipes is determined, and, if actual pipe pressure drop is equal to permissible limits, drilling of next intervals is continued with increase of wellhead pressure to maximum permissible value, and drilling of formation is ended. In case of absence of gas inflow, i.e. at constant pressure in pipes and flow rate of drilling mud at well outlet, rated pressure differential is built up for tapped interval. Drilling is continued until increase of drilling mud flow rate at well outlet, and drilling program provided for drilling of the first interval and for the subsequent intervals is repeated with corresponding change of drilling parameters of the first interval with those of tapped interval. Drilling program is based on mathematical computations of actual data on drilling. EFFECT: improved quality and higher safety of formation drilling-in. 3 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению газовых скважин с регулированием гидростатического давления в стволе скважины, и может быть использовано при вскрытии пластов большой мощности с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД). The invention relates to the mining industry, namely to drilling gas wells with the regulation of hydrostatic pressure in the wellbore, and can be used when opening formations of high power with abnormally high reservoir pressures (AAP).

Анализ существующего уровня техники показал следующее:
известен способ вскрытия продуктивного газоносного пласта бурением в условиях АВПД, по которому осуществляют контроль за поступлением газа в скважину (см. патент РФ 2081993 от 22.07.93 г. по кл. Е 21 В 21/08, 47/00, опубл. в ОБ 17, 1997 г.). Контроль включает создание гидравлических импульсов давления на забое или устье скважины и регистрацию сигналов давления на устье скважины в трубах и затрубном пространстве. Равновесное состояние в скважине поддерживают путем увеличения расхода и/или плотности промывочной жидкости до достижения расчетной разности времени прихода сигналов давления на устье скважины в обычной промывочной жидкости и газожидкостной смеси.
Analysis of the current level of technology showed the following:
There is a known method of opening a productive gas-bearing formation by drilling under the conditions of AAP, according to which control the flow of gas into the well is carried out (see RF patent 2081993 from 07.22.93 according to class E 21 B 21/08, 47/00, published in OB 17, 1997). Control includes the creation of hydraulic pressure pulses at the bottom or wellhead and registration of pressure signals at the wellhead in pipes and annulus. The equilibrium state in the well is maintained by increasing the flow rate and / or density of the flushing fluid until the calculated difference in the arrival time of the pressure signals at the wellhead in a conventional flushing fluid and a gas-liquid mixture is achieved.

Недостатком указанного способа является некачественное вскрытие пласта и высокая вероятность возникновения аварийных ситуаций. Низкое качество вскрытия пласта обусловлено ухудшением коллекторских свойств призабойной зоны пласта за счет проникновения фильтрата утяжеленной промывочной жидкости в процессе регулирования забойного давления, а аварийные ситуации возникают вследствие недостаточно оперативных действий по контролю за газонасыщением промывочной жидкости (контроль на устье по плотности чреват возможностью нарушения равновесного состояния в стволе скважины до момента выхода газожидкостной смеси) и регулированию забойного давления (увеличение расхода и/или плотности промывочной жидкости);
в качестве прототипа нами взят способ вскрытия продуктивного газоносного пласта бурением (см. патент РФ 2148698 от 14.07.98 г. по кл. Е 21 В 21/08, опубл. в ОБ 13, 2000 г.). По способу герметизируют устье скважины и в начальный момент вскрытия рассчитывают минимальную плотность промывочной жидкости по формуле

Figure 00000002

где ρo - минимальная плотность промывочной жидкости в начальный момент вскрытия, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
Нк - глубина залегания кровли продуктивного пласта, м;
Рпл - проектная величина пластового давления, Па;
y] - технологически достаточное давление устьевого оборудования при бурении, согласно условию [Py]≤Рпл-Pmin, Па,
где Pmin - давление столба промывочной жидкости наименьшей плотности на глубине Нк, обеспечивающей технологический эффект, Па;
Sзаб - площадь забоя, м2 ;
vм - механическая скорость проходки, м/с;
m - коэффициент пористости породы;
z - коэффициент сжимаемости газа;
Рo - атмосферное давление, Па;
Q - производительность насосов, м3/с.The disadvantage of this method is the poor penetration and a high probability of emergency situations. The low quality of the opening of the formation is caused by the deterioration of the reservoir properties of the bottomhole zone of the formation due to the penetration of the filtrate of the heavier flushing fluid in the process of regulating the bottomhole pressure, and emergency situations arise as a result of insufficiently operative measures to control the gas saturation of the flushing fluid (control at the mouth is fraught with the possibility of disturbing the equilibrium state in wellbore until the gas-liquid mixture exits) and downhole pressure control (increase in flow ode and / or wash fluid density);
as a prototype, we took a method of opening a productive gas-bearing formation by drilling (see RF patent 2148698 from 07.14.98, class E 21 B 21/08, published in OB 13, 2000). According to the method, the wellhead is sealed and at the initial opening moment, the minimum density of the flushing fluid is calculated by the formula
Figure 00000002

where ρ o - the minimum density of the flushing fluid at the initial opening, kg / m 3 ;
g is the acceleration of gravity, m / s 2 ;
N to - the depth of the roof of the reservoir, m;
P PL - design value of reservoir pressure, Pa;
[P y ] - technologically sufficient pressure of the wellhead equipment during drilling, according to the condition [P y ] ≤P PL -P min , Pa,
where P min is the pressure column of the washing liquid of the lowest density at a depth of N to provide a technological effect, Pa;
S Zab - the area of the face, m 2 ;
v m - the mechanical speed of penetration, m / s;
m is the coefficient of porosity of the rock;
z is the gas compressibility coefficient;
P o - atmospheric pressure, Pa;
Q - pump capacity, m 3 / s.

Кроме того, определяют гидравлические потери в кольцевом пространстве скважины и для бурения первого интервала продуктивного пласта доводят начальное устьевое давление до величины, определяемой по формуле
Py1=[Py]-Pкп, (2)
где Py1 - давление на устье в начальный момент вскрытия, Па;
Pкп - гидравлические потери давления в кольцевом пространстве, Па.
In addition, hydraulic losses are determined in the annular space of the well, and for drilling the first interval of the reservoir, the initial wellhead pressure is adjusted to a value determined by the formula
P y1 = [P y ] -P kn , (2)
where P y1 - pressure at the mouth at the initial opening, Pa;
P KP - hydraulic pressure loss in the annular space, Pa.

Бурение как первого, так и последующих интервалов проводят за контрольное время для первого интервала, определяемое по формуле
t1=(Hк•Sкп)/Q, (3)
где t1 - контрольное время бурения первого интервала, с;
Sкп - площадь поперечного сечения кольцевого пространства, м2,
при этом постоянно отслеживают величину давления в трубах и в случае отсутствия притока газа (постоянства давления в трубах) создают депрессию на пласт путем последовательного снижения устьевого давления до величины, определяемой по зависимости

Figure 00000003

где Py1 - давление на устье для вскрываемого i-го интервала, где i=2,... ,n, Па;
hj - вскрытый интервал бурения, где j=1,...,n, м.The drilling of both the first and subsequent intervals is carried out for the control time for the first interval, determined by the formula
t 1 = (H to • S kp ) / Q, (3)
where t 1 is the control drilling time of the first interval, s;
S KP - the cross-sectional area of the annular space, m 2 ,
at the same time, the pressure in the pipes is constantly monitored and, in the absence of gas inflow (constant pressure in the pipes), they create depression on the formation by successively lowering the wellhead pressure to a value determined by the dependence
Figure 00000003

where P y1 is the pressure at the mouth for the opened i-th interval, where i = 2, ..., n, Pa;
h j - open drilling interval, where j = 1, ..., n, m

В случае снижения давления в трубах останавливают процесс углубления и промывки скважины. Скважину "закрывают" и по величине давления в трубах определяют фактическое пластовое давление и корректируют минимальную плотность промывочной жидкости. Вымывают пластовый флюид и доводят депрессию в кровле пласта до безопасной величины путем создания устьевого давления, величину которого определяют по формуле
Рyyi-(Рпл.фпл), (5)
где Рy - давление на устье для вскрытия оставшейся части пласта, a i= n-1, Па;
Рпл.ф - фактическое пластовое давление, Па.
In the event of a decrease in pressure in the pipes, the process of deepening and flushing the well is stopped. The well is “closed” and the actual reservoir pressure is determined by the pressure in the pipes and the minimum density of the flushing fluid is adjusted. The formation fluid is washed out and the depression in the formation roof is brought to a safe value by creating wellhead pressure, the value of which is determined by the formula
P y = P yi - (P pl.f -P pl ), (5)
where P y is the pressure at the mouth to open the remaining part of the reservoir, ai = n-1, Pa;
R pl.f - the actual reservoir pressure, Pa.

Далее измеряют давление в трубах и поддерживают эту величину в процессе последующего бурения до подошвы пласта, управляя устьевым давлением. Next, the pressure in the pipes is measured and this value is maintained during the subsequent drilling to the bottom of the formation, controlling wellhead pressure.

Недостатком указанного способа является пониженное качество вскрытия пласта и вероятность возникновения аварийных ситуаций. Некачественное вскрытие пласта обусловлено меньшей степенью вскрытия пласта по мощности на депрессии, которая определяется по данному способу отсутствием притока газа, бурение же на депрессии в случае безопасного (предельно допустимого) притока газа не предусмотрено, а также повышенной репрессией на подошву пласта в результате малой депрессии на кровлю. Возможность аварийных ситуаций, т.е. безопасность вскрытия пласта, связана с ограниченным контролем за притоком газа по одному параметру - снижению давления в трубах, что не всегда оправдывает себя, особенно при бурении глубоких скважин, когда интенсивное расширение газа происходит в верхней части ствола скважины. The disadvantage of this method is the reduced quality of the formation and the likelihood of emergency situations. Poor reservoir penetration is caused by a lower degree of reservoir penetration in terms of depression power, which is determined by the absence of gas inflow by this method, while drilling in the depression in the case of safe (maximum permissible) gas inflow is not provided, as well as increased repression to the bottom of the reservoir as a result of minor depression on the roof. Possibility of emergency situations, i.e. opening safety is associated with limited control over gas inflow in one parameter - reducing the pressure in the pipes, which does not always pay off, especially when drilling deep wells, when intensive expansion of gas occurs in the upper part of the wellbore.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в следующем:
- улучшается качество вскрытия пласта за счет увеличения степени вскрытия пласта по мощности на депрессии, уменьшения репрессии на подошву пласта, что обеспечивает максимальное сохранение коллекторских свойств пласта;
- повышается безопасность вскрытия пласта за счет оперативности обнаружения на ранней стадии притока газа в скважину.
The technical result that can be obtained by carrying out the invention is as follows:
- improves the quality of the opening of the reservoir by increasing the degree of opening of the reservoir in capacity for depression, reducing repression on the bottom of the formation, which ensures maximum preservation of reservoir properties of the formation;
- increases the safety of drilling through the efficiency of detection at an early stage of gas inflow into the well.

Технический результат достигается с помощью известного способа, включающего герметизацию устья скважины и в начальный момент вскрытия расчет минимальной плотности промывочной жидкости по формуле (1), определение гидравлических потерь в кольцевом пространстве скважины и для бурения первого интервала продуктивного пласта доведение начального устьевого давления до величины, определяемой по формуле (2), бурение как первого, так и последующих интервалов, за контрольное время для первого интервала, определяемое по формуле (3), с постоянным отслеживанием величины давления в трубах и в случае отсутствия притока газа создание депрессии на пласт путем последовательного снижения устьевого давления до величины, определяемой по зависимости (4), в котором в начальный момент вскрытия дополнительно определяют предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости по выражению
[a1]=min{aвыб 1, aуст 1}, (6)
при этом

Figure 00000004

Figure 00000005

где [a1] - предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости, приведенное к нормальным условиям (н.у.);
авыб 1 - допустимое газонасыщение промывочной жидкости, соответствующее условию начала выброса и приведенное к н.у.;
ауст 1 - допустимое газосодержание промывочной жидкости, обеспечивающее устойчивость стенок скважины и приведенное к н.у.;
ymax] - максимально допустимое давление на устье скважины, определяемое технической характеристикой устьевого оборудования (вращающегося превентора, дросселя), Па;
Pз - давление в скважине на глубине залегания кровли продуктивного пласта, равное сумме гидростатического и гидродинамического давления в кольцевом пространстве на глубине залегания кровли пласта и давления на устье скважины, Па;
То, Тз - температура промывочной жидкости на устье и на забое соответственно, К;
zo - коэффициент сжимаемости газа в нормальных условиях;
ΔРmax - максимально допустимая депрессия на стенки скважины в пределах 10-15% эффективных скелетных напряжений, т.е. разницы между горным и поровым давлением пород (Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. Москва. 1998 г., п. 2.7.3.5), Па;
ρг - плотность газа при атмосферном давлении соответственно, кг/м3;
αT - коэффициент растворимости газа при нормальных условиях и средней температуре промывочной жидкости, Па-1;
причем наряду с отслеживанием давления в трубах дополнительно отслеживают расход промывочной жидкости на выходе из скважины и в процессе бурения первого интервала в случае постоянства или снижения давления в трубах при одновременном увеличении расхода промывочной жидкости на выходе из скважины определяют фактическое газонасыщение промывочной жидкости по формуле
Figure 00000006

при этом
Figure 00000007

Figure 00000008

Pз=Pу1+Hк•grPс,
grPc = gρo+Pкп/Hк,
ΔPз = Pз-ΔPт1;
ΔP2 = P 2 пл -ΔP 2 з ,
P(h, tб)=Pу1+h•grPс-ΔPт1•(1-h/tбvкп),
b=Sзаб•vм•m•z,
αз = αт•Q
где аф 1 - фактическое газонасыщение промывочной жидкости, приведенное к н.у.;
Vн.у.(tб) - объем газа в скважине, поступивший за счет переменной депрессии и с выбуренной породой за время бурения, приведенный к н. у., м3.The technical result is achieved using a known method, including sealing the wellhead and at the initial opening moment, calculating the minimum density of the flushing fluid according to formula (1), determining hydraulic losses in the annular space of the well, and for drilling the first interval of the reservoir, bringing the initial wellhead pressure to a value determined by the formula (2), drilling of both the first and subsequent intervals, for the control time for the first interval, determined by the formula (3), with a constant from by caking the pressure in the pipes and in the absence of gas inflow, creating a depression on the formation by successively lowering the wellhead pressure to a value determined by dependence (4), in which at the initial opening moment the maximum allowable gas saturation of the flushing fluid is additionally determined by the expression
[a 1 ] = min {a choice 1 , a mouth 1 }, (6)
wherein
Figure 00000004

Figure 00000005

where [a 1 ] is the maximum allowable gas saturation of the washing fluid, reduced to normal conditions (nos);
and choice 1 is the permissible gas saturation of the flushing fluid, corresponding to the condition for the onset of emission and reduced to nu .;
and mouth 1 - the permissible gas content of the flushing fluid, ensuring the stability of the walls of the well and reduced to NU .;
[P ymax ] - the maximum allowable pressure at the wellhead, determined by the technical characteristics of the wellhead equipment (rotating preventer, throttle), Pa;
P s - pressure in the well at the depth of the roof of the productive formation, equal to the sum of hydrostatic and hydrodynamic pressure in the annular space at the depth of the roof of the formation and pressure at the wellhead, Pa;
T about , T s - the temperature of the flushing fluid at the mouth and at the bottom, respectively, K;
z o - gas compressibility coefficient under normal conditions;
ΔР max - the maximum allowable depression on the well walls within 10-15% of the effective skeletal stresses, i.e. differences between rock and pore pressure of rocks (Safety rules in the oil and gas industry. Moscow. 1998, p. 2.7.3.5), Pa;
ρ g - gas density at atmospheric pressure, respectively, kg / m 3 ;
α T is the solubility coefficient of the gas under normal conditions and the average temperature of the washing liquid, Pa -1 ;
moreover, along with monitoring the pressure in the pipes, the flow rate of the flushing fluid at the exit from the well is additionally monitored, and during drilling of the first interval in case of constant or decreasing pressure in the pipes while increasing the flow rate of flushing fluid at the exit of the well, the actual gas saturation of the flushing fluid is determined by the formula
Figure 00000006

wherein
Figure 00000007

Figure 00000008

P s = P y1 + H to • grP s ,
grP c = gρ o + P kp / H k ,
ΔP s = P s -ΔP t1 ;
ΔP 2 = P 2 pl -ΔP 2 s ,
P (h, t b ) = P y1 + h • grP s -ΔP t1 • (1-h / t b v kp ),
b = S zab • v m • m • z,
α s = α t • Q
where a f 1 - the actual gas saturation of the washing fluid, reduced to NU .;
V n.a. (t b ) - the volume of gas in the well, received due to a variable depression and with cuttings during drilling, reduced to N. at., m 3 .

апф 1 - параметр, характеризующий коллекторские свойства вскрываемого пласта и приток газа к забою скважины при конкретных технологических условиях, м32, Па;
tб - время бурения, с;
vкп - скорость восходящего потока, м/с;
ΔQф1 - фактический прирост расхода промывочной жидкости на выходе из скважины, м3/с;
Δt - интервал времени, в течение которого произошел прирост расхода промывочной жидкости, с;
gr Рc - градиент суммарного давления промывочной жидкости в кольцевом пространстве, Па/м;
ΔРT1 - текущее снижение давления в трубах, равное разнице давлений в трубах в начале бурения пласта и текущий момент, Па;
P(h, tб) - распределение давления в скважине по высоте газожидкостной смеси, образовавшейся за время бурения, Па;
h - текущая высота газожидкостной смеси, м;
αз - параметр, характеризующий количество растворенного газа, м3/(с•Па);
b - параметр, характеризующий коллекторскис свойства вскрываемого пласта и приток газа с выбуренной породой, м3/с,
сравнивают с предельно допустимым газонасыщением промывочной жидкости и при условии аф1 = [a1] продолжают бурение первого интервала, повышая давление на устье до максимально допустимого давления устьевого оборудования по зависимости
Py(t) = [Py max]-ρog(tп-t)vкп•60, (12)
при этом

Figure 00000009

где Py(t) - текущее создаваемое устьевое давление, Па;
tп - время, в течение которого осуществляется повышение давления на устье, мин;
t - текущий момент времени повышения давления на устье, мин,
и при этом давлении завершают бурение до подошвы продуктивного газоносного пласта, при условии аф1 > [a1] останавливают бурение, определяют фактическое пластовое давление, вымывают пластовый флюид, корректируют минимальную плотность промывочной жидкости по формуле
Figure 00000010

где ρ - откорректированная минимальная плотность промывочной жидкости, кг/м3,
доводят устьевое давление до максимально допустимого давления устьевого оборудования, и при этом давлении завершают бурение до подошвы продуктивного газоносного пласта, и при условии аф1 <[a1] продолжают бурение как первого, так и последующих интервалов с начальным устьевым давлением и отслеживают давление в трубах, причем на первом интервале определяют предельно допустимое снижение давления в трубах по формуле
Figure 00000011

где [ΔPт 1] - предельно допустимое снижение давления в трубах при бурении в начальных условиях, Па,
при условии ΔPтф = [ΔPт 1] продолжают бурение последующего интервала, повышая давление на устье до максимально допустимого давления устьевого оборудования по зависимости (12), и на этом устьевом давлении завершают бурение до подошвы продуктивного газоносного пласта, а в случае отсутствия притока газа, т. е. при постоянстве давления в трубах и неизменном расходе промывочной жидкости на выходе из скважины, создают расчетную величину депрессии по формуле (4) для вскрываемого интервала и проводят бурение до увеличения расхода промывочной жидкости на выходе из скважины и далее повторяют программу буровых работ, предусмотренную как для бурения первого, так и последующих интервалов, с соответствующей заменой параметров бурения первого интервала на параметры вскрываемого интервала.and pf 1 - a parameter characterizing the reservoir properties of the reservoir and gas inflow to the bottom of the well under specific technological conditions, m 3 / s 2 , Pa;
t b - drilling time, s;
v CP - upward flow velocity, m / s;
ΔQ f1 - the actual increase in the flow rate of flushing fluid at the exit from the well, m 3 / s;
Δt is the time interval during which there was an increase in the flow rate of flushing fluid, s;
gr P c - gradient of the total pressure of the washing liquid in the annular space, Pa / m;
ΔР T1 - the current decrease in pressure in the pipes, equal to the pressure difference in the pipes at the beginning of the formation drilling and the current moment, Pa;
P (h, t b ) - pressure distribution in the well over the height of the gas-liquid mixture formed during drilling, Pa;
h is the current height of the gas-liquid mixture, m;
α s - parameter characterizing the amount of dissolved gas, m 3 / (s • Pa);
b is a parameter characterizing the reservoir properties of the reservoir and gas inflow with cuttings, m 3 / s,
compare with the maximum allowable gas saturation of the flushing fluid and, provided a1 = [a 1 ], continue drilling the first interval, increasing the pressure at the wellhead to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment, depending
P y (t) = [P y max ] -ρ o g (t p -t) v cp • 60, (12)
wherein
Figure 00000009

where P y (t) is the current generated wellhead pressure, Pa;
t p - the time during which the increase in pressure at the mouth, min;
t - current time point of pressure increase at the mouth, min,
and at this pressure, drilling is completed to the bottom of the productive gas-bearing formation, provided that a1 > [a 1 ], drilling is stopped, the actual formation pressure is determined, the formation fluid is washed out, and the minimum density of the flushing fluid is adjusted by the formula
Figure 00000010

where ρ is the adjusted minimum density of the washing liquid, kg / m 3 ,
bring the wellhead pressure to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment, and at this pressure complete drilling to the bottom of the productive gas-bearing formation, and subject to a1 <[a 1 ] continue drilling both the first and subsequent intervals with the initial wellhead pressure and monitor the pressure in the pipes , and in the first interval determine the maximum allowable pressure drop in the pipes according to the formula
Figure 00000011

where [ΔP t 1 ] - the maximum allowable pressure drop in the pipes when drilling in the initial conditions, Pa,
provided ΔP tf = [ΔP t 1 ] continue drilling the subsequent interval, increasing the pressure at the wellhead to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment according to dependence (12), and at this wellhead pressure complete drilling to the bottom of the productive gas-bearing formation, and in the absence of gas inflow , i.e., with constant pressure in the pipes and a constant flow rate of flushing fluid at the exit from the well, the calculated value of depression is created according to formula (4) for the opening interval and drilling is carried out until the flow rate of flushing fluid is increased ti output from the well and further drilling operations are repeated program provided for drilling the first and subsequent slots, with the corresponding change in drilling parameters for a first interval parameters reveals interval.

Способ базируется на определении величины предельно допустимого газонасыщения промывочной жидкости в зависимости от конкретных геолого-технических условий бурения скважины. The method is based on determining the maximum permissible gas saturation of the flushing fluid, depending on the specific geological and technical conditions of drilling the well.

Бурение газоносного пласта в условиях равновесия давлений в системе "скважина-пласт" или депрессии создает предпосылки для притока газа в скважину, интенсивность которого главным образом обусловлена величиной депрессии на кровле пласта. В этих условиях безопасность процесса бурения напрямую зависит от количества поступившего газа, т.е. газонасыщения (отношение расхода газа к расходу промывочной жидкости) промывочной жидкости, а также методов регулирования давления в скважине, которые позволяют поддерживать безопасную депрессию на пласт. В свою очередь, безопасная депрессия на пласт предопределена условием устойчивости стенок скважины, количеством поступившего газа и давлением на устье скважины. В общем случае должно выполняться условие
ΔPmax≥[ΔP] = f([a],[Py max]), (15)
где [ΔP] - безопасная депрессия на пласт, Па.
Drilling a gas-bearing formation under conditions of pressure equilibrium in the well-formation system or depression creates prerequisites for gas inflow into the well, the intensity of which is mainly due to the magnitude of the depression on the formation roof. Under these conditions, the safety of the drilling process directly depends on the amount of incoming gas, i.e. gas saturation (the ratio of gas flow to flushing fluid flow) of flushing fluid, as well as methods for controlling pressure in the well, which allow maintaining a safe depression on the formation. In turn, a safe depression on the formation is predetermined by the condition for the stability of the walls of the well, the amount of incoming gas and pressure at the wellhead. In general, the condition
ΔP max ≥ [ΔP] = f ([a], [P y max ]), (15)
where [ΔP] is a safe depression on the reservoir, Pa.

Газ, поступающий в скважину, по мере подъема к устью расширяется, снижая плотность бурового раствора, что приводит к увеличению депрессии на пласт и более интенсивному притоку газа. Энергия расширения газа, начиная с некоторого сечения ствола скважины, становится достаточной для подъема промывочной жидкости в кольцевом пространстве без помощи насосов, что приводит к "выбросу" промывочной жидкости. Скважина, таким образом, начинает работать как газлифт. Следовательно, газонасыщение промывочной жидкости характеризует безопасность бурения. Известны способы определения предельно допустимого газонасыщения промывочной жидкости, при котором обеспечивается его безопасное (с позиций предупреждения поглощений, нарушения герметичности обсадной колонны и разрушения устьевого оборудования) удаление из скважины при глушении проявлений. Для безопасного бурения с равномерным притоком газа в скважину нами предлагается определять предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости согласно условию (15), т. е. предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости удовлетворяет условиям устойчивости стенок скважины и предотвращения "выброса" промывочной жидкости, обеспечивая безопасное бурение скважины. The gas entering the well, as it rises to the wellhead, expands, reducing the density of the drilling fluid, which leads to an increase in depression on the formation and a more intense flow of gas. The gas expansion energy, starting from a certain section of the wellbore, becomes sufficient to raise the flushing fluid in the annular space without the aid of pumps, which leads to a “discharge” of flushing fluid. The well thus begins to work like a gas lift. Therefore, gas saturation of the flushing fluid characterizes the safety of drilling. Known methods for determining the maximum allowable gas saturation of the flushing fluid, which ensures its safe (from the standpoint of preventing absorption, violation of the tightness of the casing and the destruction of the wellhead) removal from the well when killing manifestations. For safe drilling with a uniform gas inflow into the well, we propose to determine the maximum permissible gas saturation of the flushing fluid according to condition (15), i.e., the maximum permissible gas saturation of the flushing fluid satisfies the conditions of stability of the walls of the well and preventing the "discharge" of flushing fluid, ensuring safe drilling of the well.

Условием начала "выброса" промывочной жидкости является нарушение энергетического баланса
Aр=Aп, (16)
где Ар - работа расширения газа в газожидкостной смеси, Дж;
Aп - работа по подъему промывочной жидкости в смеси, равная сумме работ на изменение потенциальной энергии смеси, преодоление гидравлических сопротивлений и сил инерции, Дж.
The condition for the start of the “ejection” of washing liquid is a violation of the energy balance
A p = A p , (16)
where A p is the work of gas expansion in a gas-liquid mixture, J;
A p - work on lifting the washing fluid in the mixture, equal to the sum of the work on changing the potential energy of the mixture, overcoming hydraulic resistance and inertia, J.

Для определения условий возникновения "выброса" промывочной жидкости с некоторой глубины вполне достаточно рассмотреть динамическое равновесие элементарного объема в этом сечении, содержащего 1 кг газожидкостной смеси. В вышележащих объемах газожидкостной смеси эти условия тем более будут выполняться. Так как давление во всех точках объема 1 кг газожидкостной смеси будет практически одинаковым в процессе расширения, то применимы принципы термодинамики. To determine the conditions for the occurrence of a “discharge” of washing liquid from a certain depth, it is quite sufficient to consider the dynamic equilibrium of the elementary volume in this section containing 1 kg of a gas-liquid mixture. In the overlying volumes of the gas-liquid mixture, these conditions will be especially true. Since the pressure at all points in the volume of 1 kg of the gas-liquid mixture will be practically the same during the expansion process, the principles of thermodynamics are applicable.

Исходя из энергетического баланса, для выделенного элементарного объема газожидкостной смеси уравнение равновесия действующих сил следующее:
dAp/dh=dAп/dh, (17)
где dAp - элементарная работа расширения газа, содержащегося в 1 кг газожидкостной смеси, Дж;
dAп - элементарная работа по подъему промывочной жидкости, содержащейся в 1 кг газожидкостной смеси, Дж;
dh - приращение высоты подъема 1 кг газожидкостной смеси, м.
Based on the energy balance, for the selected elementary volume of a gas-liquid mixture, the equation of equilibrium of the acting forces is as follows:
dA p / dh = dA p / dh, (17)
where dA p is the elementary work of expanding the gas contained in 1 kg of a gas-liquid mixture, J;
dA p - elementary work on lifting the washing liquid contained in 1 kg of gas-liquid mixture, J;
dh - increment of the lifting height of 1 kg of gas-liquid mixture, m

Элементарная работа газа, содержащегося в 1 кг газожидкостной смеси, при расширении равна

Figure 00000012

где а - коэффициент газонасыщения промывочной жидкости и равен отношению расхода газа (в нормальных условиях) к расходу жидкости;
Р - давление в рассматриваемом сечение скважины, равное сумме гидростатического и гидродинамического давления в кольцевом пространстве на глубине рассматриваемого сечения, устьевого давления, Па.The elementary work of the gas contained in 1 kg of gas-liquid mixture during expansion is equal to
Figure 00000012

where a is the gas saturation coefficient of the washing liquid and is equal to the ratio of gas flow (under normal conditions) to liquid flow;
P is the pressure in the considered section of the well, equal to the sum of the hydrostatic and hydrodynamic pressure in the annular space at the depth of the section, wellhead pressure, Pa.

Элементарную работу по подъему жидкости, содержащейся в 1 кг газожидкостной смеси, можно определить, пренебрегая силами инерции вследствие их малости, по выражению

Figure 00000013

где I - гидродинамическая составляющая давления.The elementary work of lifting the liquid contained in 1 kg of a gas-liquid mixture can be determined by neglecting the forces of inertia due to their smallness, by the expression
Figure 00000013

where I is the hydrodynamic component of pressure.

После подстановки полученных выражений в условие (17) и интегрирования, принимая во внимание направление действующих сил, в обозначенных пределах получим зависимость глубины поперечного сечения, где нарушается энергетический баланс от газонасыщения промывочной жидкости

Figure 00000014

где hвыб - глубина поперечного сечения, где нарушается энергетический баланс, м.After substituting the obtained expressions into condition (17) and integrating, taking into account the direction of the acting forces, within the indicated limits, we obtain the dependence of the depth of the cross section, where the energy balance is violated from the gas saturation of the washing liquid
Figure 00000014

where h SEL - the depth of the cross-section where the energy balance is disturbed, m.

Для предотвращения выброса с глубины hвыб необходимо компенсировать энергию расширения газа, поступившего в скважину, за счет создания избыточного давления на устье. В случае, когда бурение ведется с начальным устьевым давлением, требуемое дополнительное давление равно разнице максимально допустимого давления на устье скважины и ранее созданного устьевого давления. Учитывая эти условия, газонасыщение промывочной жидкости, которое соответствует условию начала выброса, определяют по формуле (7), что позволяет учитывать конкретные технические ([Рymах]) и технологические (Рз) условия.To prevent ejection from the depth h sps energy necessary to compensate expansion of the gas released to the wellbore, through the creation of excess pressure at the wellhead. In the case when drilling is carried out with an initial wellhead pressure, the required additional pressure is equal to the difference between the maximum allowable pressure at the wellhead and the previously created wellhead pressure. Given these conditions, the gas saturation of the flushing fluid, which corresponds to the condition for the start of the ejection, is determined by the formula (7), which allows you to take into account specific technical ([P ymax ]) and technological (P s ) conditions.

Несомненно, что уменьшение плотности промывочной жидкости за счет притока газа в скважину, его расширения по мере подъема по стволу скважины снижает забойное давление, что приводит к увеличению депрессии на пласт и нарушению устойчивости стенок скважины. Поэтому давление, создаваемое столбом газожидкостной смеси, должно обеспечивать максимально допустимую депрессию на стенки скважины. Давление столба газожидкостной смеси определяется в результате интегрирования уравнения
dP = ρгжgdh, (21)
с подстановкой формулы для плотности газожидкостной смеси, которая учитывает наличие твердой фазы и растворимость газа

Figure 00000015

где Т - текущая температура, К;
Р - текущее гидростатическое давление в кольцевом пространстве, Па.There is no doubt that a decrease in the density of the flushing fluid due to the inflow of gas into the well and its expansion as it rises along the wellbore reduces the bottomhole pressure, which leads to an increase in depression on the formation and a violation of the stability of the well walls. Therefore, the pressure created by the column of gas-liquid mixture should provide the maximum allowable depression on the well walls. The column pressure of the gas-liquid mixture is determined by integrating the equation
dP = ρ rx gdh, (21)
with the substitution of the formula for the density of the gas-liquid mixture, which takes into account the presence of a solid phase and gas solubility
Figure 00000015

where T is the current temperature, K;
P - current hydrostatic pressure in the annular space, Pa.

Тогда

Figure 00000016

где Ргж - давление столба газожидкостной смеси на глубине НК, равное Рпл - ΔРmах, Па;
Рy - избыточное устьевое давление на устье, равное [Рymах]-Рy1, Па,
где [Рymах] - Py1 - технический резерв устьевого давления, Па.Then
Figure 00000016

where P gf is the column pressure of the gas-liquid mixture at a depth of H To , equal to R PL - ΔP max , Pa;
P y - excess wellhead pressure at the mouth equal to [P ymax ] -P y1 , Pa,
where [P ymax ] - P y1 - technical reserve of wellhead pressure, Pa.

Согласно условию (15), подставляя значение технического резерва устьевого давления и давления газожидкостной смеси в уравнение (23), определяют допустимое газонасыщение промывочной жидкости по формуле (8). According to condition (15), substituting the value of the technical reserve of wellhead pressure and the pressure of the gas-liquid mixture into equation (23), the acceptable gas saturation of the washing liquid is determined by the formula (8).

Таким образом, предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости, которое обеспечивает безопасное бурение скважины, удовлетворяя условию предотвращения "выброса" промывочной жидкости, устойчивости стенок скважины и равное меньшему из допустимых значений, определяют по выражению (6). Thus, the maximum allowable gas saturation of the flushing fluid, which ensures safe drilling of the well, satisfying the condition of preventing the "ejection" of flushing fluid, the stability of the walls of the well and equal to the smaller of the permissible values, is determined by the expression (6).

Известно, что основными признаками притока газа в скважину являются увеличение расхода промывочной жидкости на выходе из скважины и снижение давления в трубах. Прирост расхода промывочной жидкости на выходе прямо пропорционален объему газа, распределенного по стволу скважины при подъеме, а снижение давления в трубах отображает изменение суммарного давления промывочной жидкости при циркуляции. Совместное же использование фактических данных устьевой информации позволяет определить количество поступившего газа еще до момента выхода газожидкостной смеси на устье, т.е. фактическое газонасыщение промывочной жидкости при фактических расходах промывочной жидкости на выходе из скважины и давлении в трубах, что обеспечивает оперативное обнаружение на ранней стадии газопритока. It is known that the main signs of gas inflow into the well are an increase in the flow rate of flushing fluid at the outlet of the well and a decrease in pressure in the pipes. The increase in the flow rate of flushing fluid at the outlet is directly proportional to the volume of gas distributed over the wellbore during the rise, and the decrease in pressure in the pipes reflects the change in the total pressure of the flushing fluid during circulation. The joint use of actual data of wellhead information allows one to determine the amount of incoming gas even before the gas-liquid mixture reaches the mouth, i.e. the actual gas saturation of the flushing fluid at the actual flow of flushing fluid at the exit of the well and the pressure in the pipes, which ensures prompt detection at an early stage of gas inflow.

Фактическое газонасыщение промывочной жидкости определяют по формуле (10), которая была получена в результате аналитических исследований при следующих предположениях:
- в процессе бурения газ поступает в скважину в результате превышения фактического пластового давления над забойным и вместе с выбуренной породой;
- с уменьшением забойного давления (депрессия на пласт переменная) приток газа из пласта возрастает;
- поступивший в скважину газ поднимается к устью движущейся промывочной жидкостью (движение газа относительно раствора отсутствует) и изменяет свой объем из-за уменьшения температуры и давления по стволу скважины;
- учитывается растворимость газа в промывочной жидкости;
- технически обеспечивается постоянное заданное устьевое давление, независимо от расхода промывочной жидкости на выходе из скважины;
- допускается зависимость изменения давления в газожидкостной смеси кольцевого пространства от величины падения давления в трубах при постоянном устьевом давлении в виде

Figure 00000017

где ΔРт - текущее снижение давления в трубах, равное разнице давлений в трубах в начале бурения пласта и текущий момент, Па.The actual gas saturation of the wash fluid is determined by the formula (10), which was obtained as a result of analytical studies under the following assumptions:
- during the drilling process, gas enters the well as a result of exceeding the actual reservoir pressure above the bottomhole and together with the cuttings;
- with a decrease in bottomhole pressure (depression on the formation is variable), gas inflow from the formation increases;
- the gas entering the well rises to the wellhead with a moving flushing fluid (there is no gas movement relative to the solution) and changes its volume due to a decrease in temperature and pressure along the wellbore;
- takes into account the solubility of the gas in the washing liquid;
- technically, a constant predetermined wellhead pressure is provided, regardless of the flow rate of flushing fluid at the exit of the well;
- the dependence of the pressure change in the gas-liquid mixture of the annular space on the magnitude of the pressure drop in the pipes at a constant wellhead pressure in the form
Figure 00000017

where ΔР t is the current decrease in pressure in the pipes, equal to the pressure difference in the pipes at the beginning of the formation drilling and the current moment, Pa.

При сделанных предположениях распределение давления в скважине определяется в виде

Figure 00000018

при этом grPc = gρ0+Pкп/Hк, hв=Hк-tбvкп,
где hВ - глубина верхней границы столба газожидкостной смеси, м.Under the assumptions made, the distribution of pressure in the well is determined as
Figure 00000018

in this case, grP c = gρ 0 + P kp / H k , h c = H k -t b v kp ,
where h In - the depth of the upper boundary of the column of the gas-liquid mixture, m

На фиг. 1 и 2 схематично показано расположение текущей глубины относительно верхней границы газожидкостной смеси, отвечающее вышеуказанным условиям, соответственно. In FIG. 1 and 2 schematically show the location of the current depth relative to the upper boundary of the gas-liquid mixture, corresponding to the above conditions, respectively.

Определяется количество газа, поступившего в скважину за элементарный отрезок времени:
- за счет депрессии, согласно закону Дарси

Figure 00000019

при этом
Figure 00000020

ΔP2 = P 2 пл -ΔP 2 з ,
ΔPз = Pз-ΔPт1;
Pз=Pу1+H•grРс,
f(ΔPт) = ΔPт1;
где dV'o - объем газа, поступившего в скважину за элементарный отрезок времени за счет депрессии и приведенный к н.у., м3;
k - коэффициент проницаемости пласта, м2;
η - вязкость газа, Па•с;
Rk, rс - соответственно радиусы контура питания и скважины, м;
- с выбуренной породой в ствол скважины поступает газ в объеме
Figure 00000021

где dV''o - объем газа, поступившего в скважину за элементарный отрезок времени с выбуренной породой и приведенный к н.у., м3.The amount of gas delivered to the well in an elementary time interval is determined:
- due to depression, according to Darcy's law
Figure 00000019

wherein
Figure 00000020

ΔP 2 = P 2 pl -ΔP 2 s ,
ΔP s = P s -ΔP t1 ;
P s = P y1 + H • grP s ,
f (ΔP t ) = ΔP t1 ;
where dV ' o is the volume of gas supplied to the well for an elementary period of time due to depression and reduced to nu, m 3 ;
k is the permeability coefficient of the formation, m 2 ;
η — gas viscosity, Pa • s;
R k , r s are respectively the radii of the power circuit and the well, m;
- with the cuttings in the borehole, gas is supplied in volume
Figure 00000021

where dV '' o is the volume of gas supplied to the well for an elementary period of time with cuttings and reduced to n.o., m 3 .

Согласно закону Генри объем газа, растворившегося в данном объеме жидкости при данной температуре, пропорционален текущему давлению. На забое газ растворяется за элементарный промежуток времени в объеме

Figure 00000022

где dV''o - объем растворенного газа за элементарный отрезок времени и приведенный к н. у., м3.According to Henry's law, the volume of gas dissolved in a given volume of liquid at a given temperature is proportional to the current pressure. At the bottom, the gas dissolves over an elementary period of time in volume
Figure 00000022

where dV '' o is the volume of dissolved gas for an elementary period of time and reduced to n. at., m 3 .

Общий объем свободного газа, поступившего на забой скважины за элементарный промежуток времени в момент бурения tб, равен сумме

Figure 00000023

Рассматривая интервал газожидкостной смеси 0 ≤ hГЖ ≤ hВ, образованный за время бурения, находят элементарный объем газа на уровне текущей глубины h (фиг.1):
Figure 00000024

где dV(h) - элементарный объем газа, поступивший на глубину h в момент бурения tб, м3;
dVo(t) - объем газа, поступившего на забой в момент времени t при изменившемся забойном давлении на величину снижения давления в трубах ΔPT(t), м3.The total amount of free gas received at the bottom of the well for an elementary period of time at the time of drilling t b is equal to the sum
Figure 00000023

Considering the interval of the gas-liquid mixture 0 ≤ h GF ≤ h B formed during drilling, find the elementary volume of gas at the level of the current depth h (figure 1):
Figure 00000024

where dV tb (h) is the elementary volume of gas received at a depth h at the time of drilling t b , m 3 ;
dV o (t) is the volume of gas entering the face at time t with a changed bottomhole pressure by the amount of pressure decrease in the pipes ΔP T (t), m 3 .

Объем газа dVo(t), поступивший на забой скважины в момент бурения t при давлении Рз-ΔРT(t), к моменту времени tб поднят промывочной жидкостью на уровень h, при этом t <tб. Следовательно, время подъема объема dVo(t) от забоя до уровня h определяется разностью tб - t, т.е.The volume of gas dV o (t) received at the bottom of the well at the time of drilling t at a pressure of P s -ΔP T (t) is raised to the level h by the time t b , with t <t b . Therefore, the time of volume rise dV o (t) from the bottom to the level h is determined by the difference t b - t, i.e.

HK-h=vкп(tб-t).H K -h = v kn (t b -t).

Учитывая (30), объем свободного газа на уровне h к моменту бурения tб равен

Figure 00000025

Подставляя в (32) t = tб -(Нк - h)/vкп, dt = dh/vкп, получим
Figure 00000026

Объем свободного газа в рабочих условиях за время бурения определяется численным интегрированием выражения
Figure 00000027

Аналогично определяют объем свободного газа в скважине в нормальных условиях к моменту бурения tб по выражению (10).Given (30), the volume of free gas at level h at the time of drilling t b is
Figure 00000025

Substituting in (32) t = t b - (H k - h) / v kn , dt = dh / v kn , we obtain
Figure 00000026

The volume of free gas under operating conditions during drilling is determined by numerical integration of the expression
Figure 00000027

Similarly, the volume of free gas in the well is determined under normal conditions at the time of drilling t b by the expression (10).

Учитывая ускоренный характер вытекания промывочной жидкости из скважины, обусловленный поступлением и расширением газа за время бурения, можно записать

Figure 00000028

где Qвых - расход промывочной жидкости на выходе из скважины, м3/с.Given the accelerated nature of the flow of flushing fluid from the well, due to the flow and expansion of gas during drilling, we can write
Figure 00000028

where Q o - flow rate of flushing fluid at the exit of the well, m 3 / s

Приравнивая выражения (33) и (34), с помощью численного интегрирования находят параметр "апф1" по формуле (11).Equating expressions (33) and (34), using the numerical integration, find the parameter "a pf1 " by the formula (11).

Подставляя значение апф1 в выражение (10), определяют объем газа в нормальных условиях. Используя полученные значения, определяют фактическое газонасыщение промывочной жидкости по формуле (9).Substituting the value of a pf1 in the expression (10), determine the volume of gas under normal conditions. Using the obtained values, the actual gas saturation of the washing liquid is determined by the formula (9).

Определяют расход газа, поступающего в скважину в результате притока из пласта при переменной депрессии и приведенного к нормальным условиям, используя выражение

Figure 00000029

где Qг(tб) - расход газа, поступающего в скважину за счет переменной депрессии за время бурения и приведенного к нормальным условиям, м3/с.Determine the flow rate of gas entering the well as a result of inflow from the reservoir with a variable depression and reduced to normal conditions using the expression
Figure 00000029

where Q g (t b ) is the flow rate of gas entering the well due to a variable depression during drilling and reduced to normal conditions, m 3 / s.

Разделив выражение (35) на текущее значение депрессии, определяют параметр продуктивности вскрытого интервала газоносного пласта за время бурения

Figure 00000030

где R(tб) - параметр продуктивности вскрытого интервала газоносного пласта за время бурения, м3/с•Па;
ΔР - текущее значение депрессии, Па.Dividing expression (35) by the current value of depression, determine the productivity parameter of the open interval of the gas-bearing formation during drilling
Figure 00000030

where R (t b ) is the productivity parameter of the open interval of the gas-bearing formation during drilling, m 3 / s • Pa;
ΔР - current value of depression, Pa.

Согласно определению предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости обусловливает безопасную депрессию на пласт. Поэтому при условии аф1 - [a1] для обеспечения безопасности дальнейшего бурения до подошвы пласта необходимо поддерживать в кровле пласта постоянную депрессию. Постоянство депрессии достигают путем увеличения устьевого давления по мере подъема газожидкостной смеси по стволу скважины, тем самым компенсируя снижение давления на забой в результате расширения газа. На основании этого условия и учитывая давление, создаваемое газожидкостной смесью предельно допустимого газонасыщения, можно записать следующие равенства для определения зависимости увеличения давления на устье в процессе циркуляции:

Figure 00000031

Figure 00000032

Figure 00000033

[Pymax]-Py(t)≤[Pymax]-Py1, (40)
при этом h-hп=t•vкп,
Figure 00000034

где h - глубина, с которой необходимо повышать устьевое давление по мере подъема газожидкостной смеси к устью скважины, м;
hп - текущая глубина скважины, hп ≤ h, м.According to the definition, the maximum allowable gas saturation of the flushing liquid leads to a safe depression on the formation. Therefore, under the condition a f1 - [a 1 ], to ensure the safety of further drilling to the bottom of the formation, it is necessary to maintain a constant depression in the roof of the formation. The constancy of depression is achieved by increasing wellhead pressure as the gas-liquid mixture rises along the wellbore, thereby compensating for the decrease in bottomhole pressure as a result of gas expansion. Based on this condition and taking into account the pressure created by the gas-liquid mixture of the maximum allowable gas saturation, the following equations can be written to determine the dependence of the increase in pressure at the mouth during circulation:
Figure 00000031

Figure 00000032

Figure 00000033

[P ymax ] -P y (t) ≤ [P ymax ] -P y1 , (40)
moreover, hh n = t • v kn ,
Figure 00000034

where h is the depth with which it is necessary to increase wellhead pressure as the gas-liquid mixture rises to the wellhead, m;
h p - current well depth, h p ≤ h, m.

Решая уравнения (37), (38) и (39) с учетом условия (40) относительно Py(t), а также для удобства практического использования, произведя постановку параметра времени в минутах, определяют зависимость увеличения устьевого давления до максимально допустимого давления устьевого оборудования (12).Solving equations (37), (38) and (39) taking into account condition (40) with respect to P y (t), as well as for the convenience of practical use, setting the time parameter in minutes, determine the dependence of the increase in wellhead pressure to the maximum allowable wellhead pressure equipment (12).

При условии аф 1 > [a1] проводят технологические операции, предусмотренные при ликвидации флюидопроявлений, позволяющие расчетным путем определить фактическое пластовое давление и параметр продуктивности вскрытого интервала газоносного пласта. Для дальнейшего безопасного бурения до подошвы пласта целесообразно обеспечить в кровле пласта постоянную депрессию за счет корректировки плотности промывочной жидкости и создания максимально допустимого давления на устье. Исходя из этого условия и учитывая фактическое пластовое давление, параметр продуктивности пласта, можно записать следующие равенства (в гидростатике) для определения величины откорректированной плотности промывочной жидкости:

Figure 00000035

Figure 00000036

Решая уравнения (41) и (42) относительно ρ, определяют зависимость корректировки минимальной плотности промывочной жидкости (13). При фактическом пластовом давлении больше проектной величины потребуется утяжеление промывочной жидкости для обеспечения меньшей депрессии на кровлю пласта.Provided a f 1 > [a 1 ] carry out the technological operations provided for in the liquidation of fluid manifestations, allowing the calculation to determine the actual reservoir pressure and productivity parameter of the opened interval of the gas-bearing formation. For further safe drilling to the bottom of the formation, it is advisable to ensure a constant depression in the roof of the formation by adjusting the density of the flushing fluid and creating the maximum allowable pressure at the mouth. Based on this condition and taking into account the actual reservoir pressure and the reservoir productivity parameter, the following equalities can be written (in hydrostatics) to determine the value of the adjusted density of the flushing fluid:
Figure 00000035

Figure 00000036

Solving equations (41) and (42) with respect to ρ , the dependence of the correction of the minimum density of the washing liquid (13) is determined. With the actual reservoir pressure greater than the design value, a flushing fluid will be required to provide less depression on the formation roof.

Условие аф1 <[a1] свидетельствует о допустимости бурения при начальных условиях. Однако по истечении контрольного времени бурения, когда верхняя граница газожидкостной смеси достигает устья скважины, определение фактического газонасыщения промывочной жидкости по увеличению расхода промывочной жидкости на выходе с использованием формулы (10) становится недостоверным. В то же время безопасной депрессии, согласно определению параметра продуктивности пласта, соответствует предельно допустимое снижение давления в трубах

Figure 00000037

Figure 00000038

Решая уравнения (43) и (44) относительно [ΔPт 1], определяют величину предельно допустимого снижения давления в трубах при циркуляции промывочной жидкости по формуле (14).The condition a f1 <[a 1 ] indicates the admissibility of drilling under initial conditions. However, after the control time of drilling, when the upper boundary of the gas-liquid mixture reaches the wellhead, the determination of the actual gas saturation of the flushing fluid by increasing the flow rate of flushing fluid at the outlet using formula (10) becomes unreliable. At the same time, safe depression, according to the definition of the formation productivity parameter, corresponds to the maximum allowable pressure drop in the pipes
Figure 00000037

Figure 00000038

Solving equations (43) and (44) with respect to [ΔP t 1 ], the value of the maximum allowable pressure drop in the pipes during the circulation of the flushing fluid is determined by the formula (14).

С изменением забойного давления меняется величина давления в трубах согласно закону сообщающихся сосудов. При достижении фактического снижения давления в трубах предельно допустимого значения, т.е. при выполнении условия ΔPтф = [ΔPт1], безопасность дальнейшего бурения до подошвы пласта обеспечивают за счет поддержания постоянной депрессии в кровле пласта путем увеличения давления на устье в процессе циркуляции до максимально допустимого давления по зависимости (12).With a change in bottomhole pressure, the pressure in the pipes changes according to the law of communicating vessels. When the actual pressure drop in the pipes reaches the maximum permissible value, i.e. when the condition ΔP tf = [ΔP t1 ] is fulfilled, the safety of further drilling to the bottom of the formation is ensured by maintaining constant depression in the roof of the formation by increasing pressure at the mouth during circulation to the maximum allowable pressure according to (12).

Отсутствие флюидопроявлений, наряду с другими признаками, свидетельствует о равновесии системы "скважина-пласт". С целью уменьшения противодавления на пласт снижают устьевое давление по мере углубления скважины, обеспечивая переменную депрессию в кровле газоносного пласта. Величина снижения устьевого давления равна приросту гидростатического давления промывочной жидкости на пробуренный интервал и определяет устьевое давление для бурения последующего интервала. Изменение гидравлических потерь давления в кольцевом пространстве по мере углубления принимается малым и не учитывается, т.к. не меняется гидравлическая программа промывки скважины. Таким образом, при выполнении условия постоянства давления в трубах и расхода промывочной жидкости на выходе из скважины в процессе бурения соблюдается определенная схема снижения устьевого давления по мере углубления скважины согласно выражению (4). The absence of fluid manifestations, along with other signs, indicates the equilibrium of the well-reservoir system. In order to reduce back pressure on the formation, wellhead pressure is reduced as the well deepens, providing a variable depression in the roof of the gas-bearing formation. The magnitude of the wellhead pressure decrease is equal to the increase in the hydrostatic pressure of the flushing fluid per drilled interval and determines the wellhead pressure for drilling the subsequent interval. The change in hydraulic pressure loss in the annular space as it deepens is taken small and not taken into account, because the hydraulic flushing program does not change. Thus, under the condition of constant pressure in the pipes and flow rate of flushing fluid at the well exit during drilling, a certain pattern of wellhead pressure decrease is observed as the well deepens according to expression (4).

В результате переменной депрессии на кровлю пласта возникает приток газа в скважину. Все теоретические выводы, сделанные для бурения первого интервала в случае притока газа в скважину, справедливы и для бурения последующих "i-x" интервалов в условиях притока газа с соответствующей заменой параметров первого интервала на "i-й", а именно:
- определяют предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости по выражению
[ai]=min{aвыб i,aуст i},
при этом

Figure 00000039

Figure 00000040

- фактическое газосодержание промывочной жидкости по формуле
Figure 00000041

при этом
Figure 00000042

Figure 00000043

Pз=Pуi+Hк•grPс,
grPc=gρo+Pкп/Hк,
ΔPз = Pз-ΔPт i;
ΔP2 = P 2 пл -ΔP 2 з ;
P(h, tб)=Pуi+h•grPс-ΔPтi•(1-h/tбvкп),
при условии аф i = [аi] зависимость повышения давления на устье до максимально допустимого давления устьевого оборудования
Py(t)=[Pymax]-ρog(tп-t)vкп•60,
при этом
Figure 00000044

при условии аф i > [ai] корректируют минимальную плотность промывочной жидкости по формуле
Figure 00000045

и при условии аф i <[аi] определяют предельно допустимое снижение давления в трубах по формуле
Figure 00000046

при условии ΔPтф = [ΔPт i] повышают давление на устье до максимально допустимого давления устьевого оборудования по зависимости, указанной в условии аф i = [аi].As a result of a variable depression, a gas inflow into the well occurs at the top of the formation. All theoretical conclusions made for drilling the first interval in the case of gas inflow into the well are also valid for drilling subsequent "ix" intervals in the conditions of gas inflow with the corresponding replacement of the parameters of the first interval with the "i", namely:
- determine the maximum allowable gas saturation of the washing fluid by the expression
[a i ] = min {a select i , a mouth i },
wherein
Figure 00000039

Figure 00000040

- the actual gas content of the washing liquid according to the formula
Figure 00000041

wherein
Figure 00000042

Figure 00000043

P s = P уi + H к • grP s ,
grP c = gρ o + P kp / H k ,
ΔP s = P s -ΔP t i ;
ΔP 2 = P 2 pl -ΔP 2 s ;
P (h, t b ) = P уi + h • grP s -ΔP ti • (1-h / t b v кп ),
provided a f i = [a i ] the dependence of the increase in pressure at the mouth to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment
P y (t) = [P ymax ] -ρ o g (t p -t) v kn • 60,
wherein
Figure 00000044

subject to a f i > [a i ] adjust the minimum density of the washing liquid according to the formula
Figure 00000045

and subject to a f i <[a i ] determine the maximum allowable pressure drop in the pipes by the formula
Figure 00000046

under the condition ΔP tf = [ΔP t i ] increase the pressure at the wellhead to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment according to the dependence specified in the condition a f i = [a i ].

При бурении оставшейся части пласта до подошвы постоянная безопасная депрессия в кровле пласта поддерживается путем увеличения устьевого давления. Соблюдение этого условия по мере углубления скважины нарушает равновесие давлений на забое, т.е. вскрытие ведется на репрессии. Следует отметить, что в данном случае увеличивается степень вскрытия пласта по мощности на депрессии, а величина репрессии будет значительно меньше репрессии, возникающей при традиционном вскрытии на той же глубине забоя. When drilling the remainder of the formation to the sole, a constant safe depression in the roof of the formation is maintained by increasing wellhead pressure. Compliance with this condition as the well deepens upsets the pressure balance at the bottom, i.e. autopsy is conducted on repression. It should be noted that in this case, the degree of penetration of the reservoir in terms of capacity for depression increases, and the magnitude of the repression will be significantly less than the repression that occurs during traditional drilling at the same depth of the face.

Анализ изобретательского уровня показал следующее: известно, что основными признаками притока газа в скважину (т.е. газонасыщение промывочной жидкости) является увеличение расхода промывочной жидкости на выходе из скважины (см. Новые материалы и жидкости для бурения скважин и гидроразрыва продуктивных пластов. Сб. научных трудов, ВНИИКрнефть, Краснодар, 1990 г. с. 166) и снижение давления в трубах (см. з. 98114211/03 (015254) от 14.07.98 г. по кл. Е 21 В 21/08, с решением ФИПС о выдаче патента от 23.12.99 г.). Причем зависимость газонасыщения промывочной жидкости от давления в трубах и от увеличения расхода промывочной жидкости на выходе из скважины никем не исследовалась и в практике вскрытия продуктивного газоносного пласта не использовалась по имеющимся источникам известности. An analysis of the inventive step showed the following: it is known that the main signs of gas inflow into the well (i.e. gas saturation of the flushing fluid) is an increase in the flow rate of flushing fluid at the well exit (see New materials and fluids for drilling wells and hydraulic fracturing of productive formations. scientific works, VNIIKrneft, Krasnodar, 1990, p. 166) and pressure reduction in pipes (see p. 98114211/03 (015254) dated 07/14/98 according to class E 21 B 21/08, with the decision of FIPS on the grant of a patent dated December 23, 1999). Moreover, the dependence of the gas saturation of the flushing fluid on the pressure in the pipes and on the increase in the flow rate of flushing fluid at the exit from the well has not been studied by anyone and in the practice of opening a productive gas-bearing formation has not been used according to available sources of fame.

Известно исследование в процессе вскрытия пласта величин предельно допустимого газонасыщения промывочной жидкости (см. ж. Нефтяное хозяйство 5, 1998 г. , с. 25. Причины выбросов в скважине и обнаружение газонефтеводопроявлений на ранней стадии их возникновения. Авторы: А.В. Мнацаканов, Р.В. Аветов и др. ; Куксов А.К., Бабаян Э.В., Шевцов В.Д. Предупреждение и ликвидация газонефтеводопроявлений при бурении. - М.: Недра, 1992 г., с. 102) или его же, но по диффузионным газопроявлениям (см. а.с. 1798475 от 5.06.90 г. по кл. Е 21 В 21/00, опубл. в ОБ 8, 93 г.). It is known that in the process of opening a formation, the values of the maximum allowable gas saturation of the flushing fluid are known (see oil industry 5, 1998, p. 25. Causes of well discharges and the detection of oil and gas manifestations at an early stage of their occurrence. Authors: AV Mnatsakanov, R.V. Avetov et al .; Kuksov A.K., Babayan E.V., Shevtsov V.D. Prevention and liquidation of gas and oil and gas occurrences during drilling. - M .: Nedra, 1992, p. 102) or his , but for diffusion gas occurrences (see AS 1798475 dated June 5, 1990, according to class E 21 B 21/00, published in OB 8, 93).

Известно также измерение в процессе вскрытия пласта расхода и давления входящего и выходящего газа (см. Лактионов А. П. Основы теории и техники бурения скважин с очисткой забоя воздухом или газом.: М., Гостоптехиздат, 1961, с. 209-215). Также известен расчетный способ определения фактического пластового давления по величине давления в трубах в процессе ликвидации газопроявлений при строительстве скважин (см. Зубарев В.Г. Прогнозирование, предупреждение и ликвидация проявлений в скважинах. М., ВНИИОЭНГ, 1979, с. 27; Временная инструкция по предупреждению и ликвидации газонефтеводопроявлений при строительстве скважин. М., РАО "Газпром", утв. 19.03.97 г., с. 21). По способу останавливают циркуляцию промывочной жидкости, герметизируют устье, измеряют давление в трубах и рассчитывают фактическое пластовое давление по известной формуле. Вымывание газа, поступившего в скважину, проводят так, как указано в п. США 4253530 от 9.10.79 г. по кл. Е 21 В 7/00, 21/08, опубл. 3.03.81 г.. Dresser Industries, Inc. Also known is the measurement in the process of opening the formation of the flow rate and pressure of the incoming and outgoing gas (see A. Laktionov, Fundamentals of the theory and technique of drilling wells with bottom-hole cleaning by air or gas: M., Gostoptekhizdat, 1961, p. 209-215). Also known is a calculation method for determining the actual reservoir pressure from the pressure in the pipes during the elimination of gas occurrences during well construction (see Zubarev V.G. Prediction, prevention and elimination of manifestations in wells. M., VNIIOENG, 1979, p. 27; Temporary instruction on the prevention and liquidation of gas and oil manifestations during the construction of wells. M., RAO "Gazprom", approved on March 19, 1997, p. 21). According to the method, the circulation of the washing liquid is stopped, the mouth is sealed, the pressure in the pipes is measured and the actual reservoir pressure is calculated according to the known formula. The flushing of the gas entering the well is carried out as described in No. 4253530 dated 10.10.79, class. E 21 B 7/00, 21/08, publ. 03.03.81 g. Dresser Industries, Inc.

На основании вышеизложенного нами не выявлены технические решения, имеющие в своей основе признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого технического решения. Таким образом, последнее не следует явным образом из проанализированного уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень. Based on the foregoing, we have not identified technical solutions that are based on features that match the distinctive features of the claimed technical solution. Thus, the latter does not follow explicitly from the analyzed prior art, i.e. has an inventive step.

Более подробно сущность заявляемого способа поясняется следующим примером с использованием моделирования процесса бурения. In more detail, the essence of the proposed method is illustrated by the following example using a simulation of the drilling process.

Пример. Продуктивный пласт представлен песчаниками валанжинских отложений, скважина Р-110 Заполярная Уренгойского газоконденсатного месторождения. Используют буровую установку Уралмаш ЗД-76. Устье скважины герметизируют вращающимся превентором ПВ С-1-280 х 7,5 МПа, на выходе из скважины устанавливают дроссель Риган-5000, циркуляционная система также включает дегазатор ДВС-II
Исходные данные:
Проектная глубина скважины Нп, м - 3440
Глубина залегания кровли пласта Н, м - 3340
Пластовое давление Рпл, Мпа - 41,27
Усредн. наружный диаметр бурильной колонны dН, м - 0,097
Усредн. внутренний диаметр бурильной колонны dВ, м - 0,077
Усредн. диаметр скважины dc, м - 0,154
Диаметр долота dд, м - 0,140
Коэффициент пористости породы mо - 0,3
Коэффициент растворимости газа в н.у. αT, 10-6•Па-1 - 0,11
Коэффициент сжимаемости газа в н.у. zo - 1
Коэффициент сжимаемости газа zcp - 1,04
Производительность насоса Q, м3/с - 0,005
Скорость восходящего потока раствора vкп, м/с - 0,44
Забойная температура раствора Тз, К - 413
Температура раствора на устье Ту, К - 333
Усредненная температура раствора Тср, К - 373
Максимально допустимая депрессия на стенки скважины ΔРmax, МПа - 2,0
Допустимое рабочее давление вращающегося превентора ПВС-1-280 х 7 при бурении [Рy max], МПа - 3,5
В статических условиях, МПа - 7,0
Атмосферное давление Ро, МПа - 0,1
Плотность газа в н.у. ρг, кг/м3 - 0,7
До кровли пласта спущена техническая колонна, разбуривание цементного стакана проводят на рабочей промывочной жидкости с последующей заменой на облегченную для вскрытия продуктивного пласта.
Example. The reservoir is represented by sandstones of the Valanginian deposits, well R-110 Zapolyarnaya of the Urengoy gas condensate field. Use the Uralmash ZD-76 drilling rig. The wellhead is sealed with a rotary preventer PV S-1-280 x 7.5 MPa, at the outlet from the well, a Regan-5000 choke is installed, the circulation system also includes a DVS-II degasser
Initial data:
Design well depth N p , m - 3440
Depth of the roof of the formation N, m - 3340
Formation pressure R pl , MPa - 41.27
Avg. the outer diameter of the drill string d N , m - 0,097
Avg. the inner diameter of the drill string d In , m - 0,077
Avg. well diameter d c , m - 0.154
The diameter of the bit d d , m - 0,140
The porosity coefficient of the rock m o - 0.3
The solubility coefficient of gas in NU α T , 10 -6 • Pa -1 - 0.11
The compressibility coefficient of gas in NU z o - 1
The gas compressibility coefficient z cp is 1.04
Pump capacity Q, m 3 / s - 0.005
The speed of the upward flow of the solution v CP , m / s - 0.44
Downhole temperature of the solution T s , K - 413
The temperature of the solution at the mouth of T y , K - 333
The average temperature of the solution T cf , K - 373
The maximum allowable depression on the walls of the well ΔР max , MPa - 2.0
Permissible operating pressure of the rotating preventer PVS-1-280 x 7 when drilling [P y max ], MPa - 3.5
In static conditions, MPa - 7.0
Atmospheric pressure P about , MPa - 0.1
Gas density in ns ρ g , kg / m 3 - 0.7
A technical column is lowered to the top of the formation, drilling a cement cup is carried out on a working flushing fluid, followed by replacement with a lightweight one for opening the reservoir.

Определяют минимальную плотность промывочной жидкости в начальный момент вскрытия продуктивного пласта, учитывая технологическую достаточность допустимого рабочего давления вращающегося превентора, т. к. при Рmin = 1000•9,81•3340 = 32,76 МПа удовлетворяется условие [Рy] ≤ 41,27-32,76-8,5 МПа и в нашем случае [Рy] = [Рy max]

Figure 00000047

Вскрытие пласта проводят на промывочной жидкости следующего состава, мас.%:
Бентонитовая глина - 8
КССБ - 1
КМЦ - 0,2
Нефть - 2
Барит - 5
Вода - Остальное
обеспечивающую рассчитанное ρo. Перед началом бурения определяют гидравлические потери давления в кольцевом пространстве, которые равны РКП = 1,81 МПа, создают устьевое давление с помощью перекрытия дросселя, равное Py1 = (3,5 - 1,81)106 = 1,69 МПа. При этом давление в трубах равно сумме давления на преодоление гидравлических сопротивлений в циркуляционной системе Рцс = 11 МПа и созданного устьевого давления Рто = (11+1,69)106 = 12,69 МПа.Determine the minimum density of the flushing fluid at the initial opening of the reservoir, taking into account the technological sufficiency of the allowable working pressure of the rotating preventer, because at P min = 1000 • 9.81 • 3340 = 32.76 MPa the condition [P y ] ≤ 41 is satisfied, 27-32.76-8.5 MPa and in our case [P y ] = [P y max ]
Figure 00000047

The autopsy is carried out on the washing fluid of the following composition, wt.%:
Bentonite clay - 8
KSSB - 1
CMC - 0.2
Oil - 2
Barite - 5
Water - Else
providing the calculated ρ o . Before the start of drilling, hydraulic pressure losses in the annular space are determined, which are equal to P KP = 1.81 MPa, create wellhead pressure using the throttle shutoff equal to P y1 = (3.5 - 1.81) 10 6 = 1.69 MPa. The pressure in the pipes is equal to the sum of the pressure to overcome the hydraulic resistance in the circulation system P cs = 11 MPa and the wellhead pressure created P then = (11 + 1.69) 10 6 = 12.69 MPa.

Осуществляют расчет контрольного времени для бурения первого интервала по формуле

Figure 00000048

Также перед началом бурения определяют предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости [a1]. Для этого сначала определяют допустимое газонасыщение промывочной жидкости авыб 1, соответствующее условию начала выброса по формуле
Figure 00000049

и допустимое газонасыщение промывочной жидкости ауст1, исходя из условия устойчивости стенок скважины:
Figure 00000050

Далее из двух расчетных величин выбирают минимальное, таким образом, предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости равно 2,0 (что соответствует газосодержанию 67%).Calculate the control time for drilling the first interval according to the formula
Figure 00000048

Also, before the start of drilling, the maximum permissible gas saturation of the flushing fluid is determined [a 1 ]. To do this, first determine the permissible gas saturation of the wash liquid and select 1 , corresponding to the condition for the start of the emission according to the formula
Figure 00000049

and permissible gas saturation of the flushing fluid a set1 , based on the condition of stability of the walls of the well:
Figure 00000050

Next, from the two calculated values, choose the minimum, thus, the maximum allowable gas saturation of the washing liquid is 2.0 (which corresponds to a gas content of 67%).

Проводят бурение первого интервала с постоянным давлением на устье 1,69 МПа, в течение контрольного времени равного 2 час, при этом отслеживая давление в трубах и расход промывочной жидкости на выходе из скважины. The first interval is drilled with a constant pressure at the wellhead of 1.69 MPa for a control time of 2 hours, while monitoring the pressure in the pipes and the flow rate of the flushing fluid at the well exit.

1. Бурение первого интервала в случае постоянства или снижения давления в трубах с одновременным увеличением расхода промывочной жидкости на выходе из скважины. 1. Drilling of the first interval in the case of constant or reduced pressure in the pipes with a simultaneous increase in the flow rate of flushing fluid at the exit of the well.

1.1. Условие аф 1 - [a1].1.1. Condition a f 1 - [a 1 ].

Предположим, что через полтора часа бурения с механической скоростью 1 м/час фиксируют прирост расхода промывочной жидкости на выходе из скважины ΔQф1 = 0,0006 м3/с за пять минут (12% производительности насосов), при этом снижение давления в трубах составило ΔРт1 = 0,4 МПа (давление в трубах 12,29 МПа), что свидетельствует о притоке газа в скважину в результате депрессии.Suppose that after one and a half hours of drilling at a mechanical speed of 1 m / h, an increase in the flow rate of flushing fluid at the well exit is recorded ΔQ f1 = 0.0006 m 3 / s in five minutes (12% of the pump capacity), while the decrease in pressure in the pipes is ΔP t1 = 0.4 MPa (pressure in pipes 12.29 MPa), which indicates the flow of gas into the well as a result of depression.

Определяют фактическое газонасыщение промывочной жидкости аф 1, предварительно вычислив параметр апф 1 и объем газа в скважине, приведенный к нормальным условиям (н. у. ) с использованием ПК (программного обеспечения "Excel - Office 97"):
dh=1м;

Figure 00000051

Figure 00000052

Pз=1,69•106+3340•1,19•104=41,3•106 Па;
grPc=1155•9,91+1,81•106/3340=1,19•104 Па/м;
ΔPз = (41,3-0,4)•106 = 40,9•106 Па;
ΔP2 = (41,27•106)2-(40,9•106)2 = 2,68•1013 Па;
P(h,t6)=1,69•106+h•1,19•104-0,4•106•(1-h/5400•0,44) Па;
b=0,015•2,8•10-4•0,3=1,28•10-6 м3/с;
Figure 00000053

Figure 00000054

что соответствует условию в рассматриваемом случае. Продолжают бурение первого интервала, повышая давление на устье до максимально допустимого давления устьевого оборудования по зависимости
Figure 00000055

Py(t)=3,5•106-1155•9,81•0,44•60•(6-t)=3,5•106-0,299•106•(6-t). Так, в первый момент повышают устьевое давление до величины 1,7 МПа, через 4 мин - 2,9 МПа, через 6 мин на устье создают давление 3,5 МПа, сохраняя на кровле продуктивного пласта постоянную безопасную депрессию [ΔP] - 41,27•106 = (1,69 + 1,81 + 9,81 • 1,155 • 3,34 - 0,4)106 = 0,33 МПа.The actual gas saturation of the flushing fluid a f 1 is determined, having previously calculated the parameter a pf 1 and the volume of gas in the well, reduced to normal conditions (n.a.) using a PC (Excel-Office 97 software):
dh = 1m;
Figure 00000051

Figure 00000052

P s = 1.69 • 10 6 + 3340 • 1.19 • 10 4 = 41.3 • 10 6 Pa;
grP c = 1155 • 9,91 + 1,81 • 10 6/3340 = 1,19 • 10 4 Pa / m;
ΔP s = (41.3-0.4) • 10 6 = 40.9 • 10 6 Pa;
ΔP 2 = (41.27 • 10 6 ) 2 - (40.9 • 10 6 ) 2 = 2.68 • 10 13 Pa;
P (h, t 6 ) = 1.69 • 10 6 + h • 1.19 • 10 4 -0.4 • 10 6 • (1-h / 5400 • 0.44) Pa;
b = 0.015 • 2.8 • 10 -4 • 0.3 = 1.28 • 10 -6 m 3 / s;
Figure 00000053

Figure 00000054

which corresponds to the condition in the case under consideration. Drilling of the first interval is continued, increasing the pressure at the wellhead to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment, depending
Figure 00000055

P y (t) = 3.5 • 10 6 -1155 • 9.81 • 0.44 • 60 • (6-t) = 3.5 • 10 6 -0.299 • 10 6 • (6-t). So, at the first moment, the wellhead pressure is increased to a value of 1.7 MPa, after 4 minutes - 2.9 MPa, after 6 minutes a pressure of 3.5 MPa is created on the wellhead, while maintaining a constant safe depression on the roof of the productive formation [ΔP] - 41, 27 • 10 6 = (1.69 + 1.81 + 9.81 • 1.155 • 3.34 - 0.4) 10 6 = 0.33 MPa.

На депрессии вскрыт один интервал мощностью 2 м, т.е. степень вскрытия продуктивного пласта на депрессии составляет kВ = 2/100 = 0,02 или 2%. Доводят устьевое давление до максимально допустимого давления устьевого оборудования 3,5 МПа и при этом давлении завершают бурение до подошвы продуктивного газоносного пласта, где создается репрессия величиной

Figure 00000056

что составляет 1,8% превышения над пластовым давлением.On depression, one interval was opened with a thickness of 2 m, i.e. the degree of opening of the reservoir in depression is k B = 2/100 = 0.02 or 2%. The wellhead pressure is adjusted to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment of 3.5 MPa, and at this pressure, drilling is completed to the bottom of the productive gas-bearing formation, where repression of
Figure 00000056

which is 1.8% excess over reservoir pressure.

1.2. Условие аф 1 > [a1].1.2. Condition a Φ 1 > [a 1 ].

Предположим, что через полтора часа бурения с механической скоростью 1 м/час фиксируют прирост расхода промывочной жидкости на выходе из скважины ΔQф1 = 0,0007 м3/с за пять минут (14% производительности насосов), при этом снижение давления в трубах составило ΔРт1 = 0,4 МПа (давление в трубах 12,29 МПа), что свидетельствует о притоке газа в скважину в результате депрессии.Assume that a half hour with a mechanical drilling speed of 1 m / hour washing liquid flow fixed gain at the output from the well ΔQ F1 = 0.0007 m 3 / s for five minutes (14% pump performance), the pressure drop in the tubes was ΔP t1 = 0.4 MPa (pressure in pipes 12.29 MPa), which indicates the influx of gas into the well as a result of depression.

Определяют фактическое газонасыщение промывочной жидкости аф 1, предварительно вычислив параметр апф 1 и объем газа в скважине, приведенный к нормальным условиям (н. у. ) с использованием ПК (программного обеспечения "Excel-Office 97''):
dh = 1м;

Figure 00000057

Figure 00000058

Pз=1,69•106+3340•1,19•104=41,3•106 Па;
grPc=1155•9,91+1,81•106/3340=1,19•104 Па/м;
ΔPз=(41,3-0,4)•106=40,9•106 Па;
ΔP2=(41,27•106)2-(40,9•106)2=2,68•1013 Па;
P(h,t6)=1,69•106+h•1,19•104-0,4•106•(1-h/5400•0,44) Па;
b=0,015•2,8•10-4•0,3=1,28•10-6 м3/с;
Figure 00000059

Figure 00000060

что соответствует условию в рассматриваемом случае. Останавливают процесс углубления и промывки скважины. Скважину "закрывают" и по величине давления в трубах PT= 4,17 МПа определяют фактическое пластовое давление по формуле
Pпл ф=Pт+ρg(Hк+vмtб)=4,17•106+1155•9,81(3340+1,5)=42,03 МПа.The actual gas saturation of the flushing fluid a f 1 is determined, having previously calculated the parameter a pf 1 and the volume of gas in the well, reduced to normal conditions (n.a.) using a PC (Excel-Office 97 software):
dh = 1m;
Figure 00000057

Figure 00000058

P s = 1.69 • 10 6 + 3340 • 1.19 • 10 4 = 41.3 • 10 6 Pa;
grP c = 1155 • 9,91 + 1,81 • 10 6/3340 = 1,19 • 10 4 Pa / m;
ΔP s = (41.3-0.4) • 10 6 = 40.9 • 10 6 Pa;
ΔP 2 = (41.27 • 10 6 ) 2 - (40.9 • 10 6 ) 2 = 2.68 • 10 13 Pa;
P (h, t 6 ) = 1.69 • 10 6 + h • 1.19 • 10 4 -0.4 • 10 6 • (1-h / 5400 • 0.44) Pa;
b = 0.015 • 2.8 • 10 -4 • 0.3 = 1.28 • 10 -6 m 3 / s;
Figure 00000059

Figure 00000060

which corresponds to the condition in the case under consideration. Stop the process of deepening and flushing the well. The well is “closed” and the actual reservoir pressure is determined by the pressure in the pipes P T = 4.17 MPa according to the formula
P pl f = P t + ρg (H k + v m t b ) = 4.17 • 10 6 + 1155 • 9.81 (3340 + 1.5) = 42.03 MPa.

Корректируют минимальную плотность промывочной жидкости того же состава

Figure 00000061

добавляя барит до 3%. Возобновляют промывку скважины с прежней производительностью насосов и вымывают пачку газожидкостной смеси с одновременным доведением плотности до требуемой величины. Вымывание пачки ведут с поддержанием постоянного давления в трубах Рт=12,29•106 МПа, регулируя давление на дросселе. На кровле продуктивного пласта сохраняется постоянная безопасная депрессия
Figure 00000062

На депрессии вскрыт один интервал мощностью 2 м, т.е. степень вскрытия продуктивного пласта на депрессии составляет kB = 2/100 = 0,02 или 2%. Доводят устьевое давление до максимально допустимого давления устьевого оборудования 3,5 МПа и при этом давлении завершают бурение до подошвы продуктивного газоносного пласта, где создается репрессия величиной
Figure 00000063

что составляет 3,2% превышения над пластовым давлением.Correct the minimum density of flushing fluid of the same composition
Figure 00000061

adding barite to 3%. The flushing of the well is resumed with the previous pump capacity and the pack of the gas-liquid mixture is washed out while the density is brought to the required value. Wash the packs while maintaining a constant pressure in the pipes P t = 12.29 • 10 6 MPa, adjusting the pressure on the throttle. Permanent safe depression remains on the roof of the reservoir
Figure 00000062

On depression, one interval was opened with a thickness of 2 m, i.e. the degree of opening of the reservoir in depression is k B = 2/100 = 0.02 or 2%. The wellhead pressure is adjusted to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment of 3.5 MPa, and at this pressure, drilling is completed to the bottom of the productive gas-bearing formation, where repression of
Figure 00000063

which is 3.2% excess over reservoir pressure.

1.3. Условие аф 1 <[a1].1.3. The condition a Φ 1 <[a 1 ].

Предположим, что через полтора часа бурения с механической скоростью 1 м/час фиксируют прирост расхода промывочной жидкости на выхода из скважины ΔQф1 = 0,00035 м3/с за пять минут (9% производительности насосов), при этом снижение давления в трубах составило ΔPТ1 = 0,4 МПа (давление в трубах 12,29 МПа), что свидетельствует о притоке газа в скважину в результате депрессии.Suppose that after one and a half hours of drilling at a mechanical speed of 1 m / h, an increase in the flow rate of flushing fluid at the well exit ΔQ f1 = 0,00035 m 3 / s in five minutes (9% of the pump capacity) is recorded, while the decrease in pressure in the pipes is ΔP T1 = 0.4 MPa (pipe pressure 12.29 MPa), which indicates the flow of gas into the well as a result of depression.

Определяют фактическое газонасыщение промывочной жидкости аф 1, предварительно вычислив параметр апф 1 и объем газа в скважине, приведенный к нормальным условиям (н. у. ) с использованием ПК (программного обеспечения "Excel-Office 97''):
dh = 1 м,

Figure 00000064

Figure 00000065

Pз=1,69•106+3340•1,19•104=41,3•106 Па;
grPc=1155•9,91+1,81•106/3340=1,19•104 Па/м;
ΔPз=(41,3-0,4)•106=40,9•106 Па;
ΔP2=(41,27•106)2-(40,9•106)2=2,68•1013 Па;
P(h,t6)=1,69•106+h•1,19•104-0,4•106•(1-h/5400•0,44) Па;
b=0,015•2,8•10-4•0,3=1,28•10-6 м3/с;
Figure 00000066

Figure 00000067

что соответствует условию в рассматриваемом случае. Определяют предельно допустимое снижение давления в трубах
Figure 00000068

и удовлетворяет условию (41,27 - 41,3 + 0,92)•106 = 0,89 МПа ≤ 2 МПа.The actual gas saturation of the flushing fluid a f 1 is determined, having previously calculated the parameter a pf 1 and the volume of gas in the well, reduced to normal conditions (n.a.) using a PC (Excel-Office 97 software):
dh = 1 m
Figure 00000064

Figure 00000065

P s = 1.69 • 10 6 + 3340 • 1.19 • 10 4 = 41.3 • 10 6 Pa;
grP c = 1155 • 9,91 + 1,81 • 10 6/3340 = 1,19 • 10 4 Pa / m;
ΔP s = (41.3-0.4) • 10 6 = 40.9 • 10 6 Pa;
ΔP 2 = (41.27 • 10 6 ) 2 - (40.9 • 10 6 ) 2 = 2.68 • 10 13 Pa;
P (h, t 6 ) = 1.69 • 10 6 + h • 1.19 • 10 4 -0.4 • 10 6 • (1-h / 5400 • 0.44) Pa;
b = 0.015 • 2.8 • 10 -4 • 0.3 = 1.28 • 10 -6 m 3 / s;
Figure 00000066

Figure 00000067

which corresponds to the condition in the case under consideration. Determine the maximum allowable pressure drop in the pipes
Figure 00000068

and satisfies the condition (41.27 - 41.3 + 0.92) • 10 6 = 0.89 MPa ≤ 2 MPa.

Продолжают бурение первого интервала с начальным устьевым давлением 1,69 МПа, отслеживая давление в трубах, в течение контрольного времени, по истечении которого на устье скважины выходит газожидкостная смесь. При бурении второго интервала в течение 1-го часа (общее время бурения 3 часа) с фактической механической скоростью 1 м/час наблюдают постепенное снижение давления в трубах на величину ΔРтф = 0,92 МПа, т.е. выполняется условие ΔPтф = [ΔPт 1]. Продолжают бурение второго интервала, повышая давление на устье до максимально допустимого давления устьевого оборудования по зависимости

Figure 00000069

Py(t)=3,5•106-1155•9,81•0,44•60•(6-t)=3,5•106-0,299•106•(6-t). Так, в первый момент повышают устьевое давление до величины 1,7 МПа, через 4 мин - 2,9 МПа, через 6 мин на устье создают давление 3,5 МПа, сохраняя на кровле продуктивного пласта постоянную безопасную депрессию
[ΔP] = 41,27•106 = (1,69 + 1,81 + 9,81 - 1,155 • 3,34 - 0,92)106 = 0,85 МПа.Drilling of the first interval is continued with an initial wellhead pressure of 1.69 MPa, monitoring the pressure in the pipes during the control time, after which a gas-liquid mixture leaves the wellhead. When drilling the second interval for 1 hour (total drilling time 3 hours) with an actual mechanical speed of 1 m / h, a gradual decrease in pressure in the pipes by ΔP tf = 0.92 MPa is observed, i.e. the condition ΔP tf = [ΔP t 1 ] is satisfied. Drilling of the second interval is continued, increasing the pressure at the wellhead to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment, depending
Figure 00000069

P y (t) = 3.5 • 10 6 -1155 • 9.81 • 0.44 • 60 • (6-t) = 3.5 • 10 6 -0.299 • 10 6 • (6-t). So, at the first moment, the wellhead pressure is increased to 1.7 MPa, after 4 minutes - 2.9 MPa, after 6 minutes a pressure of 3.5 MPa is created at the mouth, while maintaining a constant safe depression on the roof of the reservoir
[ΔP] = 41.27 • 10 6 = (1.69 + 1.81 + 9.81 - 1.155 • 3.34 - 0.92) 10 6 = 0.85 MPa.

На депрессии вскрыто два интервала мощностью 4 м, т.е. степень вскрытия продуктивного пласта на депрессии составляет kВ = 4/100 = 0,04 или 4%. Доводят устьевое давление до максимально допустимого давления устьевого оборудования 3,5 МПа и при этом давлении завершают бурение до подошвы продуктивного газоносного пласта, где создается репрессия величиной

Figure 00000070

что составляет 1,8% превышения над пластовым давлением.Two intervals with a thickness of 4 m, i.e. the degree of opening of the reservoir in depression is k B = 4/100 = 0.04 or 4%. The wellhead pressure is adjusted to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment of 3.5 MPa, and at this pressure, drilling is completed to the bottom of the productive gas-bearing formation, where repression of
Figure 00000070

which is 1.8% excess over reservoir pressure.

2. Бурение первого интервала и последующих в случае отсутствия притока газа, т. е. при постоянстве давления в трубах и неизменном расходе промывочной жидкости на выходе из скважины. 2. Drilling the first interval and subsequent ones in the absence of gas inflow, that is, with constant pressure in the pipes and a constant flow rate of flushing fluid at the exit of the well.

Бурение первого интервала ведут с постоянным давлением на устье 1,69 МПа в течение контрольного времени, равного 2 часам, отслеживая давление в трубах и расход промывочной жидкости на выходе из скважины. При бурении в течение контрольного времени с фактической механической скоростью 2 м/час расход промывочной жидкости на выходе из скважины и давление в трубах сохранялись постоянными, что свидетельствует об отсутствии притока газа в скважину. Создают депрессию на пласт путем снижения устьевого давления на устье до величины, с которой будет вскрываться второй интервал и равной
Ру2= 1,69•106-1155•9,81•2•2 = 1,64 МПа. При этом давление в трубах снижается до величины Рт2 = 12,64 МПа.
The first interval is drilled with constant pressure at the wellhead of 1.69 MPa for a control time of 2 hours, monitoring the pressure in the pipes and the flow rate of the flushing fluid at the well exit. When drilling during the control time with an actual mechanical speed of 2 m / h, the flow rate of the flushing fluid at the exit from the well and the pressure in the pipes were kept constant, which indicates the absence of gas inflow into the well. Create a depression on the reservoir by reducing the wellhead pressure at the wellhead to the value with which the second interval will be opened and equal to
R y2 = 1.69 • 10 6 -1155 • 9.81 • 2 • 2 = 1.64 MPa. In this case, the pressure in the pipes decreases to a value of P t2 = 12.64 MPa.

Определяют предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости [а2]. Для этого сначала определяют допустимое газонасыщение промывочной жидкости авыб 2, соответствующее условию начала выброса по формуле

Figure 00000071

и допустимое газонасыщение промывочной жидкости aуст 2, исходя из условия устойчивости стенок скважины:
Figure 00000072

Далее из двух расчетных величин выбирают минимальное, таким образом, предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости равно 2,2 (что соответствует газосодержанию 69%).Determine the maximum allowable gas saturation of the washing fluid [a 2 ]. To do this, first determine the permissible gas saturation of the wash liquid and select 2 , corresponding to the condition for the start of the emission according to the formula
Figure 00000071

and permissible gas saturation of the flushing fluid a mouth 2 , based on the condition of stability of the walls of the well:
Figure 00000072

Next, from the two calculated values, choose the minimum, thus, the maximum allowable gas saturation of the washing liquid is 2.2 (which corresponds to a gas content of 69%).

Проводят бурение второго интервала в течение контрольного времени с постоянным давлением на устье 1,64 МПа, отслеживая расход промывочной жидкости на выходе из скважины и давление в трубах. По истечении этого времени прирост расхода промывочной жидкости отсутствует и давление в трубах сохраняется равным 12,64 МПа, фактическая механическая скорость проходки второго интервала 3 м/час, приток газа в скважину отсутствует. Создают депрессию на пласт путем снижения устьевого давления на устье до величины, с которой будет вскрываться третий интервал и равной
Ру3 = 1,69•106-1155•9,81(2•2+3•2) = 1,58 МПа;
давление в трубах - РТ3 = 12,58 МПа.
The second interval is drilled during the control time with a constant pressure at the mouth of 1.64 MPa, monitoring the flow rate of flushing fluid at the exit of the well and the pressure in the pipes. After this time, there is no increase in the flow rate of the flushing fluid and the pressure in the pipes remains equal to 12.64 MPa, the actual mechanical speed of penetration of the second interval is 3 m / h, there is no gas inflow into the well. Create a depression on the reservoir by reducing the wellhead pressure at the wellhead to the value with which the third interval will be opened and equal to
P y3 = 1.69 • 10 6 -1155 • 9.81 (2 • 2 + 3 • 2) = 1.58 MPa;
the pressure in the pipes - P T3 = 12.58 MPa.

Определяют предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости [а3]. Для этого сначала определяют допустимое газонасыщение промывочной жидкости авыб 3, соответствующее условию начала выброса по формуле

Figure 00000073

и допустимое газонасыщение промывочной жидкости ауст 3, исходя из условия устойчивости стенок скважины:
Figure 00000074

Далее из двух расчетных величин выбирают минимальное, таким образом, предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости равно 2,4 (что соответствует газосодержанию 70%).Determine the maximum allowable gas saturation of the flushing fluid [a 3 ]. To do this, first determine the permissible gas saturation of the wash liquid and select 3 , corresponding to the condition for the start of the emission according to the formula
Figure 00000073

and permissible gas saturation of the flushing fluid a mouth 3 , based on the condition of stability of the walls of the well:
Figure 00000074

Next, from the two calculated values, choose the minimum, thus, the maximum allowable gas saturation of the washing liquid is 2.4 (which corresponds to a gas content of 70%).

Осуществляют бурение третьего интервала с устьевым давлением 1,58 МПа, наблюдая за расходом промывочной жидкости на выходе из скважины и давлением в трубах, в течение контрольного времени, равного 2-м часам. При бурении этого интервала с фактической механической скоростью проходки 2,5 м/с расход промывочной жидкости и давление в трубах также сохраняются постоянным, газопритока нет. Создают депрессию на пласт путем снижения устьевого давления на устье до величины, с которой будет вскрываться четвертый интервал и равной
Ру4 = 1,69•106-1155-9,81(2•2+3•2+2,5•2) = 1,52 МПа;
давление в трубах - Рт4 = 12,52 МПа.
Drilling of the third interval with wellhead pressure of 1.58 MPa is carried out, observing the flow rate of flushing fluid at the exit of the well and the pressure in the pipes, during the control time equal to 2 hours. When drilling this interval with an actual mechanical penetration rate of 2.5 m / s, the flow rate of the flushing fluid and the pressure in the pipes are also kept constant, there is no gas inflow. Create a depression on the reservoir by reducing the wellhead pressure at the wellhead to the value with which the fourth interval will be opened and equal to
P y4 = 1.69 • 10 6 -1155-9.81 (2 • 2 + 3 • 2 + 2.5 • 2) = 1.52 MPa;
the pressure in the pipes - R t4 = 12.52 MPa.

Определяют предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости [а4]. Для этого сначала определяют допустимое газонасыщение промывочной жидкости авыб 4, соответствующее условию начала выброса по формуле

Figure 00000075

и допустимое газонасыщение промывочной жидкости ауст 4, исходя из условия устойчивости стенок скважины:
Figure 00000076

Далее из двух расчетных величин выбирают минимальное, таким образом, предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости равно 2,5 (что соответствует газосодержанию 71%).Determine the maximum allowable gas saturation of the flushing fluid [a 4 ]. To do this, first determine the permissible gas saturation of the wash liquid and select 4 , corresponding to the condition for the start of the emission according to the formula
Figure 00000075

and the permissible gas saturation of the flushing fluid a mouth 4 , based on the stability conditions of the walls of the well:
Figure 00000076

Next, from the two calculated values, choose the minimum, thus, the maximum allowable gas saturation of the washing liquid is 2.5 (which corresponds to a gas content of 71%).

Бурение четвертого интервала проводят также в течение 2-х часов с механической скоростью 3,5 м/с, изменения расхода промывочной жидкости на выходе из скважины и снижения давления в трубах не наблюдают, что свидетельствует о равновесии системы "скважина-пласт". Создают депрессию на пласт путем снижения устьевого давления на устье до величины, с которой будет вскрываться четвертый интервал и равной
Pу5=1,69•106-1155•9,81(2•2+3•2+2,5•2+3,5•2) = 1,44 МПа;
давление в трубах - Рт5 = 12,44 МПа.
Drilling of the fourth interval is also carried out for 2 hours with a mechanical speed of 3.5 m / s, changes in the flow rate of flushing fluid at the exit of the well and pressure reduction in the pipes are not observed, which indicates the equilibrium of the well-reservoir system. Create a depression on the reservoir by reducing the wellhead pressure at the wellhead to the value with which the fourth interval will be opened and equal to
P y5 = 1.69 • 10 6 -1155 • 9.81 (2 • 2 + 3 • 2 + 2.5 • 2 + 3.5 • 2) = 1.44 MPa;
the pressure in the pipes - R t5 = 12.44 MPa.

Определяют предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости [а5]. Для этого сначала определяют допустимое газонасыщение промывочной жидкости авыб 5, соответствующее условию начала выброса по формуле

Figure 00000077

и допустимое газонасыщение промывочной жидкости ауст 5, исходя из условия устойчивости стенок скважины:
Figure 00000078

Далее из двух расчетных величин выбирают минимальное, таким образом, предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости равно 2,6 (что соответствует газосодержанию 72%).Determine the maximum allowable gas saturation of the flushing fluid [a 5 ]. To do this, first determine the permissible gas saturation of the wash liquid and select 5 , corresponding to the condition for the start of the emission according to the formula
Figure 00000077

and permissible gas saturation of the flushing fluid a mouth 5 , based on the condition of stability of the walls of the well:
Figure 00000078

Next, from the two calculated values, choose the minimum, thus, the maximum allowable gas saturation of the washing liquid is 2.6 (which corresponds to a gas content of 72%).

2.1. Условие аф5=[а5].2.1. The condition a Φ 5 = [a 5 ].

Предположим, что через час бурения с механической скоростью 2,5 м/час фиксируют прирост расхода промывочной жидкости на выходе из скважины ΔQф5 = 0,00075 м3/с за пять минут (15% производительности насосов), при этом снижение давления в трубах составило ΔРт5 = 0,4 МПа (давление в трубах 12,29 МПа), что свидетельствует о притоке газа в скважину в результате депрессии.Suppose that after an hour of drilling with a mechanical speed of 2.5 m / h, an increase in the flow rate of flushing fluid at the well exit ΔQ f5 = 0.00075 m 3 / s in five minutes (15% of the pump capacity) is recorded, while the pressure in the pipes is reduced amounted to ΔР t5 = 0.4 MPa (pressure in the pipes 12.29 MPa), which indicates the influx of gas into the well as a result of depression.

Определяют фактическое газонасыщение промывочной жидкости аф 5, предварительно вычислив параметр апф 5 и объем газа в скважине, приведенный к нормальным условиям (н. у. ) с использованием ПК (программного обеспечения "Excel-Office 97''):
dh=1 м;

Figure 00000079

Figure 00000080

Pз=1,44•106+3340•1,19•104=41,19•106 Па;
grPc=1155•9,81+1,81•106/3340=1,19•104 Па/м;
ΔPз=(41,19-0,4)•106=40,7•106 Па;
ΔP2=(41,27•106)2-(40,7•106)2=4,72•1013 Па;
P(h,t6)=1,44•106+h•1,19•104-0,4•106•(1-h/5400•0,44) Па;
b=0,015•2,8•10-4•0,3=1,28•10-6 м3/с;
Figure 00000081

Figure 00000082

что соответствует условию в рассматриваемом случае. Продолжают бурение пятого интервала, повышая давление на устье до максимально допустимого давления устьевого оборудования по зависимости
Figure 00000083

Py(t)=3,5•106-1155•9,81•(7-t)•0,44•60=3,5•106-0,299•106•(7-t). Так, в первый момент повышают устьевое давление до величины 1,5 МПа, через 4 мин - 2,6 МПа, через 7 мин на устье создают давление 3,5 МПа, сохраняя на кровле продуктивного пласта постоянную безопасную депрессию
[ΔP]= 41,27•106 - (1,44 + 1,81 + 9,81 • 1,155 • 3,34 - 0,4)•106 = 0,58 МПа.The actual gas saturation of the flushing fluid a f 5 is determined, having previously calculated the parameter a pf 5 and the volume of gas in the well, reduced to normal conditions (n.a.) using a PC (Excel-Office 97 software):
dh = 1 m;
Figure 00000079

Figure 00000080

P s = 1.44 • 10 6 + 3340 • 1.19 • 10 4 = 41.19 • 10 6 Pa;
grP c = 1155 • 9,81 + 1,81 • 10 6/3340 = 1,19 • 10 4 Pa / m;
ΔP s = (41.19-0.4) • 10 6 = 40.7 • 10 6 Pa;
ΔP 2 = (41.27 • 10 6 ) 2 - (40.7 • 10 6 ) 2 = 4.72 • 10 13 Pa;
P (h, t 6 ) = 1.44 • 10 6 + h • 1.19 • 10 4 -0.4 • 10 6 • (1-h / 5400 • 0.44) Pa;
b = 0.015 • 2.8 • 10 -4 • 0.3 = 1.28 • 10 -6 m 3 / s;
Figure 00000081

Figure 00000082

which corresponds to the condition in the case under consideration. Drilling of the fifth interval is continued, increasing the pressure at the wellhead to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment, depending
Figure 00000083

P y (t) = 3.5 • 10 6 -1155 • 9.81 • (7-t) • 0.44 • 60 = 3.5 • 10 6 -0.299 • 10 6 • (7-t). So, at the first moment, the wellhead pressure is increased to a value of 1.5 MPa, after 4 minutes - 2.6 MPa, after 7 minutes a pressure of 3.5 MPa is created at the mouth, while maintaining a constant safe depression on the roof of the productive formation
[ΔP] = 41.27 • 10 6 - (1.44 + 1.81 + 9.81 • 1.155 • 3.34 - 0.4) • 10 6 = 0.58 MPa.

На депрессии вскрыто пять интервалов общей мощностью 27 м, т.е. степень вскрытия продуктивного пласта на депрессии составляет kB = 27/100 = 0,27 или 27%. Доводят устьевое давление до максимально допустимого давления устьевого оборудования 3,5 МПа и при этом давлении завершают бурение до подошвы продуктивного газоносного пласта, где создается репрессия величиной

Figure 00000084

что составляет 1,4% превышения над пластовым давлением.Five intervals with a total thickness of 27 m, i.e. the degree of opening of the reservoir in the depression is k B = 27/100 = 0.27 or 27%. The wellhead pressure is adjusted to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment of 3.5 MPa, and at this pressure, drilling is completed to the bottom of the productive gas-bearing formation, where repression of
Figure 00000084

which is 1.4% excess over reservoir pressure.

2.2. Условие аф5 > (a5).2.2. Condition af 5 > (a 5 ).

Предположим, что через час бурения с механической скоростью 2,5 м/час фиксируют прирост расхода промывочной жидкости на выходе из скважины ΔQф5 = 0,0008 м3/с за пять минут (16% производительности насосов), при этом снижение давления в трубах составило ΔРт5 = 0,4 МПа (давление в трубах 12,29 МПа), что свидетельствует о притоке газа в скважину в результате депрессии.Suppose that after an hour of drilling at a mechanical speed of 2.5 m / h, an increase in the flow rate of flushing fluid at the well exit is recorded ΔQ f5 = 0,0008 m 3 / s in five minutes (16% of the pump capacity), while the pressure in the pipes is reduced amounted to ΔР t5 = 0.4 MPa (pressure in the pipes 12.29 MPa), which indicates the influx of gas into the well as a result of depression.

Определяют фактическое газонасыщение промывочной жидкости аф 5, предварительно вычислив параметр апф 5 и объем газа в скважине, приведенный к нормальным условиям (н. у. ) с использованием ПК (программного обеспечения "Excel-Office 97''):
dh=1м;

Figure 00000085

Figure 00000086

Pз=1,44•106+3340•1,19•104=41,19•106 Па;
grPc=1155•9,81+1,81•106/3340=1,19•104 Па/м;
ΔPз=(41,19-0,4)•106=40,7•106 Па;
ΔP2=(41,27•106)2-(40,7•106)2=4,72•1013 Па;
P(h,t6)=1,44•106+h•1,19•104-0,4•106•(1-h/5400•0,44) Па;
b=0,015•2,8•10-4•0,3=1,28•10-6 м3/с;
Figure 00000087

Figure 00000088

что соответствует условию в рассматриваемом случае. Останавливают процесс углубления и промывки скважины. Скважину "закрывают" и по величине давления в трубах Рт = 3,91 МПа определяют фактическое пластовое давление по формуле
Figure 00000089

Корректируют минимальную плотность промывочной жидкости того же состава
Figure 00000090

добавляя барит до 3%. Возобновляют промывку скважины с прежней производительностью насосов и вымывают пачку газожидкостной смеси с одновременным доведением плотности до требуемой величины. Вымывание пачки ведут с поддержанием постоянного давления в трубах Рт=12,29•106 МПа, регулируя давление дросселем. На кровле продуктивного пласта сохраняется постоянная безопасная депрессия
Figure 00000091

На депрессии вскрыто пять интервалов, общей мощностью 27 м, т.е. степень вскрытия продуктивного пласта на депрессии составляет kВ = 27/100 = 0,27 или 27%. Доводят устьевое давление до максимально допустимого давления устьевого оборудования 3,5 МПа и при этом давлении завершают бурение до подошвы продуктивного газоносного пласта, где создается репрессия величиной
Figure 00000092

что составляет 0,45% превышения над пластовым давлением.The actual gas saturation of the flushing fluid a f 5 is determined, having previously calculated the parameter a pf 5 and the volume of gas in the well, reduced to normal conditions (n.a.) using a PC (Excel-Office 97 software):
dh = 1m;
Figure 00000085

Figure 00000086

P s = 1.44 • 10 6 + 3340 • 1.19 • 10 4 = 41.19 • 10 6 Pa;
grP c = 1155 • 9,81 + 1,81 • 10 6/3340 = 1,19 • 10 4 Pa / m;
ΔP s = (41.19-0.4) • 10 6 = 40.7 • 10 6 Pa;
ΔP 2 = (41.27 • 10 6 ) 2 - (40.7 • 10 6 ) 2 = 4.72 • 10 13 Pa;
P (h, t 6 ) = 1.44 • 10 6 + h • 1.19 • 10 4 -0.4 • 10 6 • (1-h / 5400 • 0.44) Pa;
b = 0.015 • 2.8 • 10 -4 • 0.3 = 1.28 • 10 -6 m 3 / s;
Figure 00000087

Figure 00000088

which corresponds to the condition in the case under consideration. Stop the process of deepening and flushing the well. The well is “closed” and the actual reservoir pressure is determined by the pressure in the pipes R t = 3.91 MPa according to the formula
Figure 00000089

Correct the minimum density of flushing fluid of the same composition
Figure 00000090

adding barite to 3%. The flushing of the well is resumed with the previous pump capacity and the pack of the gas-liquid mixture is washed out while the density is brought to the required value. Wash the packs with maintaining a constant pressure in the pipes P t = 12.29 • 10 6 MPa, adjusting the pressure with a throttle. Permanent safe depression remains on the roof of the reservoir
Figure 00000091

Five intervals with a total thickness of 27 m, i.e. the degree of opening of the reservoir in the depression is k B = 27/100 = 0.27 or 27%. The wellhead pressure is adjusted to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment of 3.5 MPa, and at this pressure, drilling is completed to the bottom of the productive gas-bearing formation, where repression of
Figure 00000092

which is 0.45% excess over reservoir pressure.

2.3. Условие аф5 <[а5].2.3. The condition a Φ 5 <[a 5 ].

Предположим, что через час бурения с механической скоростью 2,5 м/час фиксируют прирост расхода промывочной жидкости на выходе из скважины ΔQф5 = 0,0006 м3/с за пять минут (12% производительности насосов), при этом снижение давления в трубах составило ΔРт5 = 0,4 МПа (давление в трубах 12,29 МПа), что свидетельствует о притоке газа в скважину в результате депрессии.Suppose that after an hour of drilling with a mechanical speed of 2.5 m / h, an increase in the flow rate of flushing fluid at the well exit ΔQ f5 = 0.0006 m 3 / s in five minutes is recorded (12% of the pump capacity), while the pressure in the pipes is reduced amounted to ΔР t5 = 0.4 MPa (pressure in the pipes 12.29 MPa), which indicates the influx of gas into the well as a result of depression.

Определяют фактическое газонасыщение промывочной жидкости аф5, предварительно вычислив параметр апф 5 и объем газа в скважине, приведенный к нормальным условиям (н. у. ) с использованием ПК (программного обеспечения "Excel-Office 97''):
dh=1м,

Figure 00000093

Figure 00000094

Pз=1,44•106+3340•1,19•104=41,19•106 Па;
grPc=1155•9,81+1,81•106/3340=1,19•104 Па/м;
ΔPз=(41,19-0,4)•106=40,7•106 Па;
ΔP2=(41,27•106)2-(40,7•106)2=4,72•1013 Па;
P(h,t6)=1,44•106+h•1,19•104-0,4•106•(1-h/5400•0,44) Па;
b=0,015•2,8•10-4•0,3=1,28•10-6 м3/с;
Figure 00000095

Figure 00000096

что соответствует условию в рассматриваемом случае. Определяют предельно допустимое снижение давления в трубах
Figure 00000097

и удовлетворяет условию (41,27 - 41,09 + 0,83)•106 = 1,01 МПа ≤ 2 МПа.The actual gas saturation of the flushing fluid a f5 is determined , preliminarily calculating the parameter a pf 5 and the volume of gas in the well, reduced to normal conditions ( n.a. ) using a PC (Excel-Office 97 software):
dh = 1m
Figure 00000093

Figure 00000094

P s = 1.44 • 10 6 + 3340 • 1.19 • 10 4 = 41.19 • 10 6 Pa;
grP c = 1155 • 9,81 + 1,81 • 10 6/3340 = 1,19 • 10 4 Pa / m;
ΔP s = (41.19-0.4) • 10 6 = 40.7 • 10 6 Pa;
ΔP 2 = (41.27 • 10 6 ) 2 - (40.7 • 10 6 ) 2 = 4.72 • 10 13 Pa;
P (h, t 6 ) = 1.44 • 10 6 + h • 1.19 • 10 4 -0.4 • 10 6 • (1-h / 5400 • 0.44) Pa;
b = 0.015 • 2.8 • 10 -4 • 0.3 = 1.28 • 10 -6 m 3 / s;
Figure 00000095

Figure 00000096

which corresponds to the condition in the case under consideration. Determine the maximum allowable pressure drop in the pipes
Figure 00000097

and satisfies the condition (41.27 - 41.09 + 0.83) • 10 6 = 1.01 MPa ≤ 2 MPa.

Продолжают бурение пятого интервала с устьевым давлением 1,44 МПа, отслеживая давление в трубах, в течение контрольного времени, по истечении которого на устье скважины выходит газожидкостная смесь. Осуществляют бурение шестого интервала в течение контрольного времени с устьевым давлением 1,44 МПа, отслеживая давление в трубах. При бурении шестого интервала в течение 1-го часа (общее время бурения 7 часов) с фактической механической скоростью 2,5 м/час наблюдается постепенное снижение давления в трубах на величину ΔРтф = 0,83 МПа, т.е. выполняется условие ΔPтф = [ΔPт5]. Продолжают бурение шестого интервала, повышая давление на устье до максимально допустимого давления устьевого оборудования по зависимости

Figure 00000098

Py(t)=3,5•106-1155•9,81•0,44•60•(7-t)=3,5•106-0,299•106•(7-t). Так, в первый момент повышают устьевое давление до величины 1,5 МПа, через 4 мин - 2,6 МПа, через 7 мин на устье создают давление 3,5 МПа, сохраняя на кровле продуктивного пласта постоянную безопасную депрессию
[ΔP]=41,27•106-(1,44+1,81+ 9,81•1,155•3,34-0,83)•106=1,01 МПа.Drilling of the fifth interval with wellhead pressure of 1.44 MPa is continued, monitoring the pressure in the pipes for a control time, after which a gas-liquid mixture leaves the wellhead. Carry out the drilling of the sixth interval during the control time with wellhead pressure of 1.44 MPa, monitoring the pressure in the pipes. When drilling the sixth interval for 1 hour (total drilling time is 7 hours) with an actual mechanical speed of 2.5 m / h, a gradual decrease in pressure in the pipes by ΔP tf = 0.83 MPa is observed, i.e. the condition ΔP tf = [ΔP t5 ] is satisfied. Drilling of the sixth interval is continued, increasing the pressure at the wellhead to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment, depending
Figure 00000098

P y (t) = 3.5 • 10 6 -1155 • 9.81 • 0.44 • 60 • (7-t) = 3.5 • 10 6 -0.299 • 10 6 • (7-t). So, at the first moment, the wellhead pressure is increased to a value of 1.5 MPa, after 4 minutes - 2.6 MPa, after 7 minutes a pressure of 3.5 MPa is created at the mouth, while maintaining a constant safe depression on the roof of the productive formation
[ΔP] = 41.27 • 10 6 - (1.44 + 1.81 + 9.81 • 1.155 • 3.34-0.83) • 10 6 = 1.01 MPa.

На депрессии вскрыто шесть интервалов, общей мощностью 29,5 м, т.е. степень вскрытия продуктивного пласта на депрессии составляет kВ = 29,5/100 ≈ 0,30 или 30%. Доводят устьевое давление до максимально допустимого давления устьевого оборудования 3,5 МПа и при этом давлении завершают бурение до подошвы продуктивного газоносного пласта, где создается репрессия величиной

Figure 00000099

что составляет 1,4% превышения над пластовым давлением.Six intervals with a total thickness of 29.5 m, i.e. the degree of opening of the reservoir in the depression is k B = 29.5 / 100 ≈ 0.30 or 30%. The wellhead pressure is adjusted to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment of 3.5 MPa, and at this pressure, drilling is completed to the bottom of the productive gas-bearing formation, where repression of
Figure 00000099

which is 1.4% excess over reservoir pressure.

На фиг.3 представлены графики зависимости изменения давления на устье от глубины вскрытия продуктивного газоносного пласта и распределения давления в кольцевом пространстве скважины при завершении вскрытия пласта по заявляемой технологии (см. раздел примера - прямую 1) и по прототипу (см. прямую 2). Figure 3 presents graphs of the dependence of changes in pressure at the mouth from the opening depth of the productive gas-bearing formation and the pressure distribution in the annular space of the well at the completion of the opening of the formation according to the claimed technology (see section of the example - line 1) and the prototype (see line 2).

На оси абсцисс (давлений) отмечены значения давлений на устье скважины [Pymax] , Py1, Pyi, Рy5, Рy и пластовые Рпл, Рплф. На оси ординат (глубины) отмечены значения глубин залегания кровли НК, подошвы Нп продуктивного пласта и интервалы бурения h1 - h5 (причем начиная со 2-го, интервал, намечаемый к вскрытию, следует считать i-товым, а все пробуренные - j-товыми).On the abscissa axis (pressures), the values of the pressures at the wellhead [P ymax ], P y1 , P yi , P y5 , P y and reservoir P pl , P plf are marked . On the ordinate axis (depths), the values of the depths of the roof H K , the soles H p of the reservoir and drilling intervals h 1 - h 5 are marked (moreover, starting from the 2nd, the interval planned for opening should be considered i-hole, and all drilled - j-tovs).

Прямая 1 характеризует распределение давления в кольцевом пространстве скважины, заполненной промывочной жидкостью откорректированной плотности и предельно допустимой газонасыщенности, с учетом гидравлических потерь давления и устьевого давления, равного максимально допустимого давления устьевого оборудования. Line 1 characterizes the pressure distribution in the annular space of the well filled with flushing fluid of adjusted density and maximum allowable gas saturation, taking into account hydraulic pressure losses and wellhead pressure equal to the maximum allowable pressure of wellhead equipment.

Прямая 2 характеризует распределение давления в кольцевом пространстве скважины, заполненной промывочной жидкостью откорректированной плотности, с учетом гидравлических потерь давления и расчетного устьевого давления Рy.Line 2 characterizes the pressure distribution in the annular space of the well filled with flushing fluid of adjusted density, taking into account hydraulic pressure losses and estimated wellhead pressure P y .

По сравнению с прототипом (см. фиг. 3) очевидно улучшение качества вскрытия пласта за счет увеличения степени вскрытия пласта по мощности на депрессии: kв = 27%, а по прототипу kB = 24%, а также уменьшение репрессии на подошву пласта ΔРр = 0,19 МПа, а по прототипу ΔРр = 0,36 МПа, и повышение безопасности процесса за счет оперативности обнаружения на ранней стадии притока газа в скважину за счет анализа фактических данных устьевой информации.Compared with the prototype (see Fig. 3), it is obvious that the quality of the opening of the formation is improved by increasing the degree of opening of the formation by depression power: k in = 27%, and in the prototype k B = 24%, as well as a decrease in repression to the bottom of the formation ΔР p = 0.19 MPa, and according to the prototype ΔP p = 0.36 MPa, and improving the safety of the process due to the speed of detection at an early stage of gas inflow into the well by analyzing the actual data of wellhead information.

Продуктивный пласт вскрыт с кровли на депрессии до глубины, обусловливаемой газонасыщением промывочной жидкости, а оставшаяся часть до подошвы пласта - на репрессии с сохранением безопасной депрессии в кровле. В результате воздействие промывочной жидкости на призабойную зону пласта незначительно, что позволяет максимально сохранить естественную проницаемость пласта и повышает качество вскрытия. Использование устьевого давления для регулирования забойного обеспечивает оперативность и простоту в реализации, т. к. не требуется существенных дополнительных затрат на приготовление утяжеленного раствора и изменение гидравлической программы промывки скважины. Заявляемая технология позволяет определить фактическое пластовое давление, состав пластового флюида и параметр продуктивности (коллекторские свойства) пласта непосредственно в процессе бурения, что обеспечивает достоверность величины давления, действующего на пласт, и способствует снижению вероятности возникновения аварийных ситуаций. The productive formation was opened from the roof in a depression to a depth caused by gas saturation of the flushing fluid, and the rest to the bottom of the formation was repressed while maintaining a safe depression in the roof. As a result, the effect of flushing fluid on the bottom-hole zone of the formation is insignificant, which allows maximum preservation of the natural permeability of the formation and improves the quality of opening. The use of wellhead pressure to control the bottomhole provides quickness and ease of implementation, since it does not require significant additional costs for preparing a weighted solution and changing the hydraulic program for flushing the well. The inventive technology allows to determine the actual reservoir pressure, the composition of the reservoir fluid and the productivity parameter (reservoir properties) of the reservoir directly during drilling, which ensures the reliability of the pressure acting on the reservoir and helps to reduce the likelihood of emergency situations.

Технология включает традиционное буровое оборудование и инструмент, в дополнение к которому требуется серийно выпускаемое устьевое оборудование: вращающийся превентор, дроссель с изменяющимся проходным сечением, дегазатор. Способ целесообразно применять при вскрытии газовых пластов, находящихся в неустойчивом гидродинамическом равновесии со скважиной, т.е. совместно вскрыть без спуска дополнительной технической колонны проявляющий и поглощающий пласты (например, на месторождениях предприятий Тюменбургаза). The technology includes traditional drilling equipment and tools, in addition to which a commercially available wellhead equipment is required: a rotating preventer, a throttle with a variable flow area, a degasser. The method is expediently applied when opening gas reservoirs in unstable hydrodynamic equilibrium with a well, i.e. jointly open, without lowering an additional technical column, the developing and absorbing layers (for example, at the fields of Tyumenburgaz enterprises).

Claims (1)

Способ вскрытия продуктивного газоносного пласта бурением, включающий герметизацию устья скважины и в начальный момент вскрытия расчет минимальной плотности промывочной жидкости, определение гидравлических потерь в кольцевом пространстве скважины и для бурения первого интервала продуктивного пласта доведение начального устьевого давления до величины, определяемой по формуле
Ру1 = [Ру] - Ркл,
где Ру1 - давление на устье в начальный момент вскрытия, Па;
у] - технологически достаточное давление устьевого оборудования при бурении, согласно условию
у] ≤ Рпл - Рmin, Па,
где Рпл - проектная величина пластового давления, Па;
Рmin - давление столба промывочной жидкости наименьшей плотности на глубине Нк, обеспечивающей технологический эффект, Па;
Нк - глубина залегания кровли продуктивного пласта, м;
Ркп - гидравлические потери давления в кольцевом пространстве, Па,
бурение как первого, так и последующих интервалов, за контрольное время для первого интервала, определяемое по формуле
t1 = (Нк • Sкп)/Q,
где t1 - контрольное время бурения первого интервала, с;
Sкп - площадь поперечного сечения кольцевого пространства, м2;
Q - производительность насосов, м3/с,
с постоянным отслеживанием величины давления в трубах и в случае отсутствия притока газа создание депрессии на пласт путем последовательного снижения устьевого давления до величины, определяемой по зависимости
Figure 00000100

где Руi - давление на устье для вскрываемого i-го интервала, Па, i= 2, . . . , n;
hj - вскрытый интервал бурения, м, j= 1, . . . , n;
ρo - минимальная плотность промывочной жидкости в начальный момент вскрытия, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2,
отличающийся тем, что в начальный момент вскрытия дополнительно определяют предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости по выражению
1] = min { авыб1, ауст1} ,
при этом
Figure 00000101

Figure 00000102

где [а1] - предельно допустимое газонасыщение промывочной жидкости, приведенное к нормальным условиям (н. у. );
авыб1 - допустимое газонасыщение промывочной жидкости, соответствующее условию начала выброса и приведенное к н. у. ;
ауст1 - допустимое газосодержание промывочной жидкости, обеспечивающее устойчивость стенок скважины и приведенное к н. у. ;
у max] - максимально допустимое давление на устье скважины, определяемое технической характеристикой устьевого оборудования (вращающегося превентора, дросселя), Па;
Рз - давление в скважине на глубине залегания кровли продуктивного пласта, равное сумме гидростатического и гидродинамического давления в кольцевом пространстве на глубине залегания кровли пласта и давления на устье скважины, Па;
То, Тз - температура промывочной жидкости на устье и на забое, соответственно, К;
ΔРmax - максимально допустимая депрессия на стенки скважины, в пределах 10-15% эффективных скелетных напряжений, т. е. разницы между горным и поровым давлением пород (Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. - М. , 1998, п. 2.7.3.5), Па;
ρг - плотность газа в н. у. , кг/м3;
αт - коэффициент растворимости газа при нормальных условиях и средней температуре промывочной жидкости, Па-1;
Ро - атмосферное давление, Па;
zо, z - коэффициент сжимаемости газа в нормальных условиях и усредненный соответственно,
причем наряду с отслеживанием давления в трубах дополнительно отслеживают расход промывочной жидкости на выходе из скважины, и в процессе бурения первого интервала в случае постоянства или снижения давления в трубах при одновременном увеличении расхода промывочной жидкости на выходе из скважины определяют фактическое газонасыщение промывочной жидкости по формуле
Figure 00000103

при этом
Figure 00000104

Figure 00000105

Рз = Ру1 + Нк•gr Рс;
grPc = gρo+Pкп/Hк,
ΔPз = Pз-ΔPт1,
ΔP2 = P 2 пл -ΔP 2 3 ;
Р(h, tб) = Ру1 + h•grРс - ΔРт1•(1-h/tб vкп);
b= Sзаб•vm•m•z;
αз = αT•Q,
где аф1 - фактическое газонасыщение промывочной жидкости, в н. у. ;
Vн.у.(tб) - объем газа в скважине, поступивший за счет переменной депрессии и с выбуренной породой за время бурения, к н. у. , м3;
апф1 - параметр, характеризующий коллекторские свойства вскрываемого пласта и приток газа к забою скважины при конкретных технологических условиях, м32, Па;
tб - время бурения, с;
vкп - скорость восходящего потока, м/с;
ΔQф1 - фактический прирост расхода промывочной жидкости на выходе из скважины, м3/с;
Δt - интервал времени в течение которого произошел прирост расхода промывочной жидкости, с;
gr Рс - градиент суммарного давления промывочной жидкости в кольцевом пространстве, Па/м;
ΔРт1 - текущее снижение давления в трубах, равное разнице давлений в трубах в начале бурения пласта и в текущий момент, Па;
Р(h, tб) - распределение давления в скважине по высоте газожидкостной смеси, образовавшейся за время бурения, Па;
h - текущая высота газожидкостной смеси, м;
Sзаб - площадь сечения забоя, м2;
vм - механическая скорость бурения, м/с;
m - коэффициент пористости;
αЗ - параметр, характеризующий количество растворенного газа, м3/(с•Па);
b - параметр, характеризующий коллекторские свойства вскрываемого пласта и приток газа с выбуренной породой, м3/с,
сравнивают с предельно допустимым газонасыщением промывочной жидкости и при условии аф1 = [а1] продолжают бурение первого интервала, повышая давление на устье до максимально допустимого давления устьевого оборудования по зависимости
Ру(t) = [Ру max] - ρog•vкп•60•(tп-t),
при этом
Figure 00000106

где Ру(t) - текущее создаваемое устьевое давление, Па;
tп - время, в течение которого осуществляется повышение давления на устье, мин;
t - текущий момент времени повышения давления на устье, мин,
и при этом давлении завершают бурение до половины продуктивного газоносного пласта, при условии аф1 > [а1] останавливают бурение, определяют фактическое пластовое давление, вымывают пластовый флюид, корректируют минимальную плотность промывочной жидкости по формуле
Figure 00000107

где ρ - откорректированная минимальная плотность промывочной жидкости, кг/м3;
Рпл ф - фактическое пластовое давление, Па,
доводят устьевое давление до максимально допустимого давления устьевого оборудования и при этом давлении завершают бурение до подошвы продуктивного газоносного пласта и при условии аф1 < [а1] продолжают бурение как первого, так и последующих интервалов с начальным устьевым давлением и отслеживают давление в трубах, причем на первом интервале определяют предельно допустимое снижение давления в трубах по формуле
Figure 00000108

где [ΔPт1] - предельно допустимое снижение давления в трубах при бурении в начальных условиях, Па,
и при условии ΔPтф = [ΔPт1] продолжают бурение последующего интервала, повышая давление на устье до максимально допустимого давления устьевого оборудования по зависимости, указанной в условии аф1 = [а1] , и на этом устьевом давлении завершают бурение до подошвы продуктивного газоносного пласта, а в случае отсутствия притока газа, т. е. при постоянстве давления в трубах и неизменном расходе промывочной жидкости на выходе из скважины, создают расчетную величину депрессии для вскрываемого интервала и проводят бурение до увеличения расхода промывочной жидкости на выходе из скважины и далее повторяют программу буровых работ, предусмотренную как для бурения первого, так и последующих интервалов с соответствующей заменой параметров бурения первого интервала на параметры вскрываемого интервала.
A method for drilling a productive gas-bearing formation by drilling, including sealing the wellhead and at the initial opening moment, calculating the minimum density of the flushing fluid, determining hydraulic losses in the annular space of the well, and for drilling the first interval of the producing formation, bringing the initial wellhead pressure to a value determined by the formula
P y1 = [P y ] - P cells ,
where P y1 - pressure at the mouth at the initial opening, Pa;
[R y ] - technologically sufficient pressure wellhead equipment when drilling, according to the condition
[P y ] ≤ P pl - P min , Pa,
where R PL - design value of reservoir pressure, Pa;
P min - the pressure column of the washing liquid of the lowest density at a depth of N to provide a technological effect, Pa;
N to - the depth of the roof of the reservoir, m;
P KP - hydraulic pressure loss in the annular space, Pa,
drilling of both the first and subsequent intervals, for the control time for the first interval, determined by the formula
t 1 = (Н к • S кп ) / Q,
where t 1 is the control drilling time of the first interval, s;
S KP - the cross-sectional area of the annular space, m 2 ;
Q - pump capacity, m 3 / s,
with constant monitoring of the pressure in the pipes and in the absence of gas inflow, the creation of depression on the reservoir by successively lowering the wellhead pressure to a value determined by the dependence
Figure 00000100

where Р уi is the pressure at the mouth for the opened i-th interval, Pa, i = 2,. . . , n;
h j - open drilling interval, m, j = 1,. . . , n;
ρ o - the minimum density of the washing fluid at the initial opening, kg / m 3 ;
g is the acceleration of gravity, m / s 2 ,
characterized in that at the initial moment of opening, the maximum allowable gas saturation of the washing liquid is additionally determined by the expression
[a 1 ] = min {a choice1 , and mouth1 },
wherein
Figure 00000101

Figure 00000102

where [a 1 ] is the maximum allowable gas saturation of the flushing fluid, reduced to normal conditions (n.a.);
and vyb1 - permissible gas saturation of the flushing fluid, corresponding to the condition of the beginning of the discharge and reduced to N. at. ;
and ust1 - the permissible gas content of the flushing fluid, ensuring the stability of the walls of the well and reduced to N. at. ;
[P at max ] - the maximum allowable pressure at the wellhead, determined by the technical characteristics of the wellhead equipment (rotating preventer, throttle), Pa;
P s - pressure in the well at the depth of the roof of the reservoir, equal to the sum of hydrostatic and hydrodynamic pressure in the annular space at the depth of the roof of the formation and pressure at the wellhead, Pa;
T about , T s - the temperature of the flushing fluid at the mouth and at the bottom, respectively, K;
ΔР max - the maximum allowable depression on the borehole walls, within 10-15% of the effective skeletal stresses, i.e. the difference between rock and pore rock pressure (Safety rules in the oil and gas industry. - M., 1998, p. 2.7. 3.5), Pa;
ρ g - gas density in n at. kg / m 3 ;
α t is the solubility coefficient of the gas under normal conditions and the average temperature of the washing liquid, Pa -1 ;
P about - atmospheric pressure, Pa;
z o , z is the gas compressibility coefficient under normal conditions and averaged, respectively,
moreover, along with monitoring the pressure in the pipes, the flow rate of the flushing fluid at the exit from the well is additionally monitored, and during drilling of the first interval in case of constant or decreasing pressure in the pipes while increasing the flow of flushing fluid at the exit of the well, the actual gas saturation of the flushing fluid is determined by the formula
Figure 00000103

wherein
Figure 00000104

Figure 00000105

P s = P y1 + H to • gr P s ;
grP c = gρ o + P kp / H k ,
ΔP s = P s -ΔP t1 ,
ΔP 2 = P 2 pl -ΔP 2 3 ;
P (h, t b ) = P y1 + h • grP s - ΔP t1 • (1-h / t b v kp );
b = S zab • v m • m • z;
α s = α T • Q,
where a f1 - the actual gas saturation of the flushing fluid, in n. at. ;
V n.a. (t b ) - the volume of gas in the well, received due to variable depression and with cuttings during drilling, to n at. , m 3 ;
and pf1 is a parameter characterizing the reservoir properties of the reservoir and gas inflow to the bottom of the well under specific technological conditions, m 3 / s 2 , Pa;
t b - drilling time, s;
v CP - upward flow velocity, m / s;
ΔQ f1 - the actual increase in the flow rate of flushing fluid at the exit from the well, m 3 / s;
Δt is the time interval during which there was an increase in the flow rate of flushing fluid, s;
gr P c - gradient of the total pressure of the flushing fluid in the annular space, Pa / m;
ΔP t1 - the current decrease in pressure in the pipes, equal to the difference in pressure in the pipes at the beginning of drilling the formation and at the current moment, Pa;
P (h, t b ) - pressure distribution in the well over the height of the gas-liquid mixture formed during drilling, Pa;
h is the current height of the gas-liquid mixture, m;
S Zab - cross-sectional area of the face, m 2 ;
v m - mechanical drilling speed, m / s;
m is the coefficient of porosity;
α З - parameter characterizing the amount of dissolved gas, m 3 / (s • Pa);
b is a parameter characterizing the reservoir properties of the reservoir and gas inflow with cuttings, m 3 / s,
is compared with the maximum permissible gas saturation of the washing liquid and under the condition F1 = [a 1] continue drilling a first interval, increasing the pressure at the wellhead to wellhead maximum pressures depending on
P y (t) = [P y max ] - ρ o g • v kp • 60 • (t p -t),
wherein
Figure 00000106

where P y (t) is the current generated wellhead pressure, Pa;
t p - the time during which the increase in pressure at the mouth, min;
t - current time point of pressure increase at the mouth, min,
and thus complete the drilling pressure to half productive gas reservoir provided and F1> [a 1] Drilling is stopped, determine the actual formation pressure, the formation fluid is eluted, adjusted minimum density flushing fluid according to the formula
Figure 00000107

where ρ is the adjusted minimum density of the washing liquid, kg / m 3 ;
R pl f - the actual reservoir pressure, Pa,
bring the wellhead pressure to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment and at this pressure complete the drilling to the bottom of the productive gas-bearing formation and provided that a1 <[a 1 ] continue drilling both the first and subsequent intervals with the initial wellhead pressure and monitor the pressure in the pipes, and on the first interval determine the maximum allowable pressure drop in the pipes according to the formula
Figure 00000108

where [ΔP t1 ] - the maximum allowable pressure drop in the pipes when drilling in the initial conditions, Pa,
and under the condition ΔP tf = [ΔP t1 ] continue drilling the subsequent interval, increasing the pressure at the wellhead to the maximum allowable pressure of the wellhead equipment according to the condition specified in condition a ф1 = [a 1 ], and at this wellhead pressure complete drilling to the bottom of the productive gas-bearing formation, and in the absence of gas influx, i.e., with constant pressure in the pipes and a constant flow rate of flushing fluid at the exit from the well, create the estimated value of depression for the opening interval and drill until the flow rate increases myvochnoy fluid output from the well and further drilling operations are repeated program provided for drilling the first and subsequent intervals with the corresponding change in drilling parameters for a first interval parameters reveals interval.
RU2000122002/03A 2000-08-17 2000-08-17 Method of producing gas-bearing formation drilling-in RU2196869C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000122002/03A RU2196869C2 (en) 2000-08-17 2000-08-17 Method of producing gas-bearing formation drilling-in

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000122002/03A RU2196869C2 (en) 2000-08-17 2000-08-17 Method of producing gas-bearing formation drilling-in

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000122002A RU2000122002A (en) 2002-07-10
RU2196869C2 true RU2196869C2 (en) 2003-01-20

Family

ID=20239347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000122002/03A RU2196869C2 (en) 2000-08-17 2000-08-17 Method of producing gas-bearing formation drilling-in

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2196869C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2630519C1 (en) * 2016-04-04 2017-09-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт Земной коры Сибирского отделения Российской академии наук Method for well construction in complicated conditions

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2630519C1 (en) * 2016-04-04 2017-09-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт Земной коры Сибирского отделения Российской академии наук Method for well construction in complicated conditions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104213906B (en) A kind of bored shaft pressure correction method
EP2432968B1 (en) Apparatus and method for modeling well designs and well performance
US4224989A (en) Method of dynamically killing a well blowout
US4393933A (en) Determination of maximum fracture pressure
CN101139911A (en) Gas Injection Pressure Stabilized Drilling Method
CN112417778B (en) Controlled pressure cementing method and system based on deep wellbore cement slurry system simulation
CN110284847A (en) A kind of drilling-fluid circulation system reducing drilling well trip-out swabbing pressure
Gradl Review of recent unconventional completion innovations and their applicability to EGS wells
RU2196869C2 (en) Method of producing gas-bearing formation drilling-in
CN115951422B (en) Method for constructing natural fracture leakage pressure model
RU2148698C1 (en) Method for opening of productive gas-bearing bed by drilling
Nwaka et al. Hydrodynamic modeling of gas influx migration in slim hole annuli
CN111535747B (en) Method for preventing leakage of casing under drilling narrow window
RU2131970C1 (en) Method of well killing
RU2640844C1 (en) Method for running casing string in horizontal long-distance wellbore
RU2787163C1 (en) Method for drilling a well with an exposed reservoir
RU2235190C2 (en) Method and device for water isolation during well boring
Kasyan et al. The essence and methods of calling the influx of fluids from wells
RU2820904C1 (en) Method for reducing the level of destructive stresses in bottomhole zones of wells of underground gas storages
RU2697438C1 (en) Method of well control under conditions of inertial effect at primary opening of productive oil-gas-saturated stratum
RU2779869C1 (en) Method for constructing a well with an extended horizontal or inclined section in unstable rocks
CN111594101B (en) A kind of vertical well pipe outgoing sand deficit profile prediction and high-saturated gravel packing construction method
RU2649204C1 (en) Method for drilling-in at controlled drawdown
RU2109909C1 (en) Method for construction of wells
Yin et al. Numerical analysis of managed pressure relief during shut-in periods after gas kicks in multi-pressure formations

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040818