Приложение 4. РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОСТИ "МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПРЕДЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ МЕЖКОЛОННЫХ ДАВЛЕНИЙ, УДОВЛЕТВОРЯЮЩИХ УСЛОВИЯМ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН НА ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗА" (РБ-2023)

Рекомендации по определению величины предельно допустимого МКД

1. Величина предельно-допустимого межколонного давления рассчитывается для каждого межколонного пространства исходя из условий:

- сохранения целостности обсадных колонн;

- недопущения миграции межколонного флюида в горные породы в интервале заколонного пространства.

2. Величина предельно-допустимого межколонного давления [PМК] равна минимальному значению из следующих величин:

- предельно допустимого внутреннего давления для обсадной колонны большего диаметра ;

- предельно допустимого наружного давления для обсадной колонны меньшего диаметра ;

- предельно допустимого межколонного давления, ограниченного давлением гидроразрыва горных пород, расположенных ниже башмака внешней обсадной колонны .

3. При расчете предельного давления для обсадных колонн (за исключением эксплуатационной колонны) рекомендуется принимать, что давления гидростатического характера, действующие внутри и снаружи рассматриваемых колонн, уравновешены.

4. Для колонны большего диаметра МКД как правило является избыточным внутренним давлением. Предельно допустимая величина межколонного давления для обсадной колонны большего диаметра определяется по формуле:

, (1)

где P'т - минимальное для колонны значение избыточного внутреннего давления, при котором максимальные напряжения в теле труб(ы) равны пределу текучести материала, МПа,

n2 - коэффициент запаса прочности на внутреннее избыточное давление.

Величина P'т может быть определена в инструкции по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин или другими методиками, учитывающими специфические особенности эксплуатации скважин, и является характеристикой труб интервала колонны, имеющего наименьшую несущую способность.

Коэффициент запаса прочности на внутреннее избыточное давление n2 рекомендуется выбирать в зависимости от диаметра труб и вида данных о техническом состоянии обсадной колонны, используемых для расчета параметров ее остаточной прочности, в соответствии с таблицей N 1.

Таблица N 1. Коэффициенты запаса прочности на внутреннее
избыточное давление

При оценке безопасности скважин с МКД, завершенных бурением, рекомендуется использовать максимальные значения коэффициента запаса прочности на внутреннее избыточное давление n2.

5. Для колонны меньшего диаметра МКД как правило является избыточным наружным давлением. Предельно допустимая величина межколонного давления для обсадной колонны меньшего диаметра определяется по формуле:

, (2)

где P'кр - минимальное для колонны значение избыточного наружного давления, при котором максимальные напряжения в теле труб(ы) равны пределу текучести материала, Мпа;

n1 - коэффициент запаса прочности на наружное избыточное давление;

P'кр определяется в соответствии с инструкцией по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин или другими методиками, учитывающими специфические особенности эксплуатации скважин, и является характеристикой труб интервала, имеющего наименьшую несущую способность.

Коэффициент запаса прочности на наружное избыточное давление n1 выбирается в зависимости от вида данных о техническом состоянии обсадной колонны, используемых для расчета параметров ее остаточной прочности, в соответствии с таблицей N 2.

При оценке безопасности скважин с МКД, скважин, завершенных бурением, используются максимальные значения коэффициента запаса прочности на наружное избыточное давление n1, приведенные в таблице N 2.

Таблица N 2. Коэффициенты запаса прочности на наружное
избыточное давление

6. Для эксплуатационной колонны наружное давление может уравновешиваться давлением, создаваемым внутри колонны. Если скважина эксплуатируется по пакерной схеме эксплуатации рекомендуется принимать, что давления гидростатического характера, действующие внутри и снаружи колонны, уравновешены. Величина предельно-допустимого межколонного давления, определяемая исходя из прочностных характеристик эксплуатационной колонны, определяется по формуле (2).

При беспакерной схеме эксплуатации величина предельно допустимого межколонного давления определяется по формуле:

, (3)

где PЗТП - затрубное давление, Мпа;

- плотность жидкости затворения цементного раствора, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

z - глубина интервала эксплуатационной колонны для которого рассчитывается давление, м.

Рекомендуется расчеты проводить для нижнего интервала колонны, работающего при максимальной нагрузке и для интервала колонны, обладающего наименьшей несущей способностью. В качестве предельно допустимой величины межколонного давления принимается наименьшее из полученных значений.

1.7. Величина предельно допустимого межколонного давления для условия недопущения миграции межколонного флюида в горные породы для случая, когда межколонный флюид содержит жидкую фазу, определяется по формуле:

, (4)

где PГП - наименьшее значение давления гидроразрыва горных пород ниже в интервале заколонного пространства (определяется по материалам строительства скважины), Мпа;

- плотность межколонного флюида, кг/м3;

h - глубина залегания кровли пласта с наименьшим градиентом гидроразрыва пород, м.

В случае, когда межколонный флюид представлен только газовой фазой определяется по формуле:

(5)

Рекомендуемый пример расчета:

1. Исходные данные.

Краткая характеристика скважины:

Скважина N __ начата бурением 05.11.2006.

Окончена 19.02.2007, введена в эксплуатацию 19.02.2007.

Категория скважины: эксплуатационная.

Дата первичного обнаружения межколонного давления: 17.04.2019.

2. Параметры межколонного проявления на дату первичного обнаружения (за 24 часа): P168x245 = 1,73 МПа, расход газовой фазы на 17 апреля 2019 г. Q168x245 = 9,888 м3/сут.

3. Конструкция скважины:

Таблицах N 3. Конструкция скважины

Рекомендуемый коэффициент запаса прочности на избыточное наружное давление для 168-мм колонны n1 = 1,5.

Рекомендуемый коэффициент запаса прочности на избыточное внутреннее давление для 245-мм колонны n2 = 2,2

Минимальное давление гидроразрыва принято для пласта X на глубине 1140 м в соответствии с эмпирической формулой:

Pразр = 10-2 * H * К,

где H - глубина, м; К = 1,5 - 2; PГП = 19,4 Мпа.

Для МКП1 (168 x 245):

Предельно допустимая величина межколонного давления, рассчитанная исходя из номинальных прочностных характеристик 245-мм колонны

Pмк = P'т / n2 = 35,1 / 2,2 = 15,9 Мпа.

Предельно допустимая величина межколонного давления, рассчитанная исходя из номинальных прочностных характеристик 168-мм колонны

,

где - плотность жидкости затворения цементного раствора, 1000 кг/м3;

g - ускорение свободного падения, 9,8 м/с2;

L - глубина интервала эксплуатационной колонны, для которого рассчитывается давление, 1140,0 м.

Предельно допустимая величина межколонного давления, рассчитанная исходя из давления гидроразрыва пород башмака 245-мм колонны

PГПМК = 0,9 · 19,4 = 17,5 Мпа.

Величина предельно допустимого межколонного давления для МКП1 [PМК] = 15,9 Мпа.