CC BY
1НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
НАУКА И МИРОВОЗЗРЕНИЕ
УДК-658
ДАВЛЕНИЕ ВНУТРИ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ В НЕФТЕГАЗОВОЙ СТРУКТУРЕ
Эсенов Довран
Старший преподаватель, Международного университета нефти и газа имени Ягшыгелди Какаева г. Ашхабад Туркменистан
Введение
В процессе бурения нефтяных и газовых скважин одним из ключевых параметров, которые необходимо контролировать, является давление внутри бурильных труб. Этот показатель имеет огромное значение для обеспечения безопасности буровых работ, предотвращения аварийных ситуаций, а также для эффективного освоения месторождений. Давление внутри бурильных труб является следствием различных факторов, таких как плотность бурового раствора, геологические условия, характеристики скважины и других переменных. В данной статье рассматриваются основные аспекты давления внутри бурильных труб, методы его контроля и регулирования, а также влияние на процесс бурения и эксплуатацию нефтегазовых скважин.
1. Давление в системе бурения: общие сведения
В процессе бурения нефтяных и газовых скважин внутри бурильных труб находится буровой раствор — жидкость, которая под давлением прокачивается через систему буровых труб и используется для различных целей: охлаждения и смазки бурового инструмента, выноса шлама и кусков породы, а также поддержания требуемого давления в скважине. Давление внутри бурильных труб тесно связано с состоянием бурового раствора и может значительно изменяться в зависимости от глубины скважины, типа породы, скорости бурения и других факторов.
Давление в бурильных трубах можно разделить на несколько типов:
• Давление на забое скважины (DBP) — это давление, которое создается внутри бурильных труб на глубине бурения.
• Давление на поверхности (SFP) — это давление, которое контролируется на поверхности и может быть связано с системой насосов, подающих буровой раствор.
• Переходное давление — это разница между давлением на забое и давлением на поверхности.
2. Давление на забое скважины (DBP)
Давление на забое скважины представляет собой величину, необходимую для поддержания безопасных и эффективных условий бурения. Оно зависит от следующих факторов:
• Глубина скважины: с увеличением глубины давление в системе бурения возрастает, так как давление столба бурового раствора увеличивается за счет веса столба жидкости.
• Плотность бурового раствора: чем выше плотность жидкости, тем большее давление она оказывает на стенки скважины и на забой. Плотность раствора выбирается в зависимости от геологических характеристик породы и давления на забое.
• Геологические условия: породы, через которые проходит буровая колонна, могут значительно варьироваться по прочности и проницаемости, что влияет на давление. Например, породы с высоким содержанием газа или жидкости могут создать избыточное давление.
• Температура на забое: температура увеличивается с глубиной и может изменять свойства бурового раствора, влияя на его плотность и вязкость, что, в свою очередь, влияет на давление в системе.
• Подъем и сплошность бурового раствора: важным моментом является то, как эффективно буровой раствор может подниматься в скважине, что также влияет на давление.
3. Давление на поверхности (SFP)
Давление на поверхности является индикатором того, насколько эффективно буровой раствор поступает в систему, а также служит индикатором состояния всей системы бурения. Оно контролируется с помощью насосов, которые подают буровой раствор через бурильные трубы. Давление на поверхности зависит от множества факторов, таких как:
• Мощность насосов: насосы должны быть достаточно мощными, чтобы поддерживать нужное давление на всех этапах бурения.
• Сопротивление потоку бурового раствора: сопротивление может зависеть от диаметра бурильных труб, вязкости раствора, длины трубы и других факторов.
В случае возникновения аномальных показателей давления на поверхности могут возникнуть ситуации, требующие немедленного вмешательства, такие как утечка бурового раствора или даже выброс жидкости (гидроудар).
4. Риски, связанные с давлением в бурильных трубах
Высокое давление внутри бурильных труб может привести к ряду нежелательных ситуаций, которые могут повлиять на безопасность работы на скважине. Некоторые из таких рисков включают:
• Гидроудар: это внезапное и резкое увеличение давления из-за попадания газов или других жидкостей в систему бурения. Это может привести к повреждению бурового оборудования и даже к выбросу нефти или газа на поверхность.
• Выброс бурового раствора: избыточное давление может привести к утечке бурового раствора через соединения или уплотнения бурильных труб, что может вызвать аварийную ситуацию.
• Нарушение целостности бурильных труб: продолжительное воздействие высокого давления может привести к деформации или поломке бурильных труб, что в свою очередь приведет к остановке бурения и необходимости замены поврежденных частей.
Для предотвращения этих рисков необходимо тщательно контролировать давление на забое и на поверхности, а также использовать оборудование с высокой прочностью и надежностью.
5. Методы контроля и регулирования давления
Для контроля и регулирования давления внутри бурильных труб в нефтегазовой индустрии применяются различные методы и технологии.
Мониторинг давления в реальном времени
Для постоянного контроля давления в процессе бурения используются специализированные датчики и системы мониторинга. Современные системы позволяют отслеживать давление как на забое, так и на поверхности в реальном времени. Это позволяет оперативно выявлять отклонения от нормы и своевременно принимать меры для предотвращения аварийных ситуаций.
Использование обратной циркуляции
Обратная циркуляция — это метод, при котором буровой раствор отводится из скважины через внешний циркуляционный контур, что позволяет снизить давление на забое и обеспечить более стабильную работу системы. Этот метод используется в тех случаях, когда необходимо снизить давление в зоне бурения.
Регулирование плотности бурового раствора
Одним из эффективных способов регулирования давления в системе является изменение плотности бурового раствора. Добавление специальных веществ (например, барита) увеличивает плотность раствора, что повышает давление на забое и предотвращает утечку углеводородов в процессе бурения.
Использование системы управления бурением (DCS)
Системы управления бурением (DCS) позволяют автоматически регулировать параметры бурового раствора и давления в трубах в зависимости от текущих условий. Эти системы могут в режиме реального времени управлять насосами, регулировать состав бурового раствора и настраивать другие параметры системы, что повышает безопасность и эффективность процесса бурения.
6. Заключение
Давление внутри бурильных труб является важнейшим параметром при бурении нефтяных и газовых скважин, от которого зависит безопасность и эффективность буровых работ. Правильный контроль и регулирование давления — это обязательное условие для предотвращения аварийных ситуаций, таких как гидроудары, выбросы и повреждения оборудования. Современные технологии и методы, такие как мониторинг давления в реальном времени, регулирование плотности бурового раствора и использование автоматических систем управления, позволяют эффективно управлять этим параметром, обеспечивая безопасную и высокоэффективную работу буровых установок.
