Газонефтеводопроявления

3 Replies, 767 Views

Часть 1
ГНВП (газонефтеводопроявления) - это поступление пластового флюида (газ, нефть, вода или их смесь) в ствол скважины, не предусмотренное технологией работ при ее строительстве, освоении и ремонте.
 
Важно понимать, что при условии обеспечения контроля мы будем наблюдать уже не осложнение в виде ГНВП, а, например, бурение на депрессии (условно «бурение в условиях ГНВП») или стандартную работу скважины в режиме фонтанирования (добычу флюда).
 
Сама аббревиатура дает представление о потенциальной опасности возможных флюидов – от самого опасного газа, к самой неопасной воде. Хотя нужно отметить, что пластовые воды могут приводить также к серьезным негативным последствиям при условии, что они сильно минерализованы или имеют такие опасные примеси, как сероводород.
 
По составу компонентов флюидов различают: газопроявления, нефтеводопроявления, водопроявления и ГНВП. Газопроявления более опасны из-за физических свойств газа – малой вязкости и плотности, способности в больших пределах изменять свой объем и давление, пожаро- и взрывоопасности, возможного наличия отравляющих примесей типа сероводорода. Газопроявление возникает и переходит в открытый фонтан значительно быстрее, чем жидкостное, при герметизации скважины давление на устье растет быстрее и достигает значений, близких к пластовому давлению. Опасностью газового фонтана является то, что он воспламеняется практически сразу после своего начала. Это обусловлено возможным искрообразованием между песчаными примесями в газе и колонной головкой при выходе газового потока на устье скважины.
 
Нефтепроявления имеют высокую проникающую способность, при условии низкой плотности пластового флюида, и поэтому могут также иногда мигрировать по стволу скважины, но давления на устье они создают меньшие, чем газопроявления (поскольку часть создаваемого давления компенсируется собственно самим столбом поднимающегося флюида). При переходе в открытый фонтан – нефтепроявление покрывает все окрестности устья скважины нефтяной пленкой. Самопроизвольно воспламениться нефтяной фонтан практически не может, но если произойдет возгорание то оно имеет «ковровый» характер распространения, при котором горит нефтяная пленка по всей ее поверхности.
 
Водопроявления по сравнению с проявлениями нефти и газа являются относительно безопасными. При переходе в открытый фонтан они приводят к покрытию территории кустовой площадки водой в летнее время, а в зимнее время – к формированию на месте буровой установки – ледяного нароста. При сильной минерализации пластовых вод – водопроявлением может привести к интенсивной коррозии оборудования, а при наличии большого содержания сероводорода – к отравлению персонала или при его интенсивном выделении  – к образованию пожаров и взрывов.
 
Открытые нефтяные и газовые фонтаны являются наиболее сложными авариями в нефтяной промышленности. Нередко они приобретают характер стихийных бедствий, требуют больших затрат материальных ресурсов, существенно осложняют деятельность буровых и нефтегазодобывающих предприятий, а также прилегающих к району аварии объектов промышленности и населенных пунктов, наносят невосполнимый ущерб окружающей среде.
 
Поскольку ликвидация аварий сопряжена с возможным возгоранием и травмированием работающих на устье скважины, каждый открытый фонтан следует рассматривать как потенциальную возможность группового несчастного случая.
(Сообщение последний раз редактировалось: 15-08-2023, 05:02 AM EpikhinAV.)
Часть 2
ГНВП может проходить в несколько последовательных стадий. Они могут отличаться в зависимости от типа флюида, являющегося источником ГНВП. В общей сложности выделяют следующие стадии:
-                                 проявление;
-                                 выброс;
-                                 открытый фонтан;
-                                 грифон.
 
Проявление – это самопроизвольный выход флюида из пласта в ствол скважины, не предусмотренный технологией бурения. То есть из пласта выходит – флюид, а на устье видим - перелив раствора. Проявления характерны для любых типов флюида.
[Изображение: attachment.php?aid=7]
Выброс - кратковременное излияние на поверхность бурового раствора, газа, сопровождающееся иногда вылетом бурильного инструмента и скважинного оборудования. Выброс характерен только для газового ГНВП, поскольку только газы подчиняются закону Бойля-Мариотта (PV – const) и могут расширяться при подъеме по стволу скважины.
[Изображение: attachment.php?aid=8]
Газ поднимается, расширяется (закон Бойля-Мариотта) и ускоряется (закон Архимеда). Выброс сопровождается интенсивным выходом смеси газа и бурового раствора из скважины, а после него - уровень раствора в скважине сильно снижается, что провоцирует новое падение давления на забое. Следовательно, на забое выходит новая порция газа (новая пачка) – больше, чем в первый раз.
 
Открытый фонтан – это неуправляемое истечение пластовых флюидов через устье скважины в результате отсутствия, технической неисправности, негерметичности, разрушения ПВО, а также затягивания процесса герметизации устья. При открытом фонтанировании от забоя до устья ствол скважины заполнен флюидом. Фонтаны могут быть как газовые, так и нефтяные, и водяные.
[Изображение: attachment.php?aid=9]
 
Открытый фонтаны обычно сопровождаются разрушением буровой установки и устьевого оборудования, либо нарушением их функционирования, иногда они могут воспламеняться (газовые фонтаны), загрязнять обширные территории (нефтяные и водяные фонтаны), приводить к человеческим жертвам и провоцировать экологические катастрофы.
 
Грифон – это внезапный прорыв на поверхность флюида (чаще всего газа), движущегося под большим давлением по затрубному (между стенкой скважины и обсадной колонной) пространству, цементному камню или разломам горных пород околоствольного пространства скважины.
 [Изображение: attachment.php?aid=10]
Обычно возникает при слишком быстрой герметизации скважины, низком градиенте гидроразрыва геологического разреза открытого ствола или при неправильных действиях для снижения давления в скважине (превышении максимального допустимого устьевого давления (MAASP) на устье закрытой скважины).


Файлы вложений Эскизы(ов)
               
Часть 3
Условия возникновения ГНВП
Выделяют три категории условий возникновения ГНВП:
- геологические;
- технические;
- технологические.
ГНВП редко возникает только от одного из вышеуказанных типов условий. Обычно – это результат сочетания нескольких факторов, которые определяют силу и опасность проявления.

Основное геологические условие возникновения ГНВП – это наличие в геологическом разрезе пластов, обладающих определенным уровнем пористости и проницаемости, а также насыщенных каким-либо флюидом. Характеристики пласта, а также тип насыщающего его флюида определяют опасность возникновения и сложность ликвидации потенциального ГНВП.

Основные параметры пласта, которые мы рассматриваем в контексте рассмотрения его с позиции опасности возникновения ГНВП – это пористость и проницаемость.

Пористость – это отношение суммарного объема пустот в горной породе к единице ее объема. Пористость бывает общей, которая характеризует объем всех пор в образце по отношению к его объему. Открытая пористость – это количественная характеристика сообщающихся пустот образка горной породы. Эффективная пористость – это доля порового пространства способная пропускать через себя флюид.
В контексте ГНВП пористость определяет суммарные запасы флюида в пласте, а, значит, потенциально может указывать на длительность проявления при его возникновении. Кроме того, порода с большей пористостью потенциально отдаст больше флюида при ГНВП, чем порода с малой пористостью.

Проницаемость – это физическое свойство пористых материалов, которое определяет протекание флюида через материал при приложении давления. Проницаемость – основной критерий, по которому оценивается качество продуктивных пластов. Многие породы (например, глина) имеют высокую пористость, но низкую проницаемость.
С точки зрения возникновения и развития ГНВП – чем выше проницаемость, тем быстрее пласт «отдает» флюид. Другими словами, при прочих равных условиях, пласт с большей проницаемостью будет обеспечивать больший объем притока в скважине.

Тип флюида определяет опасность ГНВП. С точки зрения возможного проявления наиболее опасным флюидом является газ. Тому имеется ряд причин:
- газ обычно залегает при более высоких пластовых давлениях;
- газовый приток поднимается в скважине значительно быстрее, чем нефтяной или водяной приток (разница в скорости достигает нескольких раз);
- в закрытой скважине – газовый приток не остается на забое, а начинает мигрировать к устью скважины, что приводит к росту давлений на забое, на башмаке обсадной колонны (слабый пласт), на устье;
- газ может объединяться в крупные скопления;
- газ может проводить к выбросам, что является причиной сильного падения уровня в скважине и, как следствие, приводит к выходу следующей пачки из пласта;
- за счет наличия летучих углеводородов в составе газ обладает повышенной пожаро- и взровоопасностью;
- газ нередко сопровождается такой опасной примесью как сероводород (пожароопасность, взрывоопасность, отравляющее воздействие на человека, коррозионная активность).
Такие качества, как способность к миграции и высокая скорость развития газового проявления обусловлены тем, что при выходе из пласта газ находится под гидростатическим давлением, но в процессе миграции он меняет свои размеры и давление, поскольку он подчиняется законам Бойля-Мариотта и Архимеда.
Рассмотрим как ведет себя газ при перемещении к устью скважины, если скважина открыта.
   

Стадия 1. После выхода из пласта газ находится под гидростатическим давлением со стороны бурового раствора, но сам он обладает давлением практически равным давлению пласта. В этот момент он находится в пузырьковом режиме. В таком состоянии буровой раствор «газирован». Плотность газа при любых условиях будет меньше плотности бурового раствора, поэтому под действием Архимедовой силы он начнет всплывать – скорость всплытия пузырьков газа составляет 300-350 м/ч. Для сравнения скорость всплытия нефти обычно 60-70 м/ч.

Стадия 2. Перемещаясь выше газ испытывает меньшее гидростатическое давление, что заставляет его по закону Бойля-Мориотта начать расширяться. В результате давление в газе будет снижаться, а объем его расти. При увеличении объема пузырей они становятся сравнимы с диаметром скважины, что провоцирует более высокую Архимедову силу, а значит потенциальное ускорение всплытие пузырей. Это называется снарядное всплытие, при котором скорость подъема пузырей уже составляет 600-900 м/ч.

Стадия 3. Приближаясь к устью скважина за счет постоянно снижающегося гидростатического давления – объем пузырей газа увеличивается до размеров перекрывающих сплошным потоком часть ствола скважины. Это называется «кольцевым» вскрытием. Принципы всплытия и расширения газа сохраняются, только скорость притока возрастает до 1500-2000 м/ч. Обычно кольцевое всплытие сопровождается выбросом газового притока, снижением уровня раствора в скважине и выходом повторной пачки из пласта.
 
(Сообщение последний раз редактировалось: 07-05-2024, 03:32 AM EpikhinAV.)
Часть 4
Условия возникновения ГНВП
Следующими после геологических условий принято рассматривать технические условия возникновения ГНВП. Можно подразделить их на следующие группы:
- Нештатная работа или поломки оборудования, не связанного с герметизацией скважины;
- Нештатная работа или поломки ПВО;
-Нештатная работа или поломки контрольно-измерительных приборов.
 
Если рассматривать первую группу – оборудование, которое не связано с герметизацией скважины, то в данном случае принято рассуждать в таком ключе. Выход из строя на длительный срок, например, насосов и/или спуско-подъемного комплекса повлекут за собой длительный период времени на их починку и возврат в работу. Это может спровоцировать длительное нахождение скважины со вскрытым пластом в условиях отсутствия циркуляции. Несмотря на наличие репрессии, если пласт вскрыт, а циркуляция не проводится – будет постепенно происходить насыщение призабойной части выходящим из пласта флюидом. Это будет сопровождаться его миграцией (гравитационной) вверх по стволу скважины и, соответственно, облегчением столба бурового раствора. Таким образом, может возникнуть основное условие возникновения ГНВП.
 
Нештатная работа или неисправность ПВО не может спровоцировать ГНВП в прямом виде, но зато может существенно его усугубить, поскольку это не позволит в регламентированный период времени закрыть скважину. Следовательно, будет иметь место получение притока объемом существенно больше ожидаемого. В некоторых случаях это может спровоцировать получение притока, превышающего предельно допустимый уровень (такое количество притока, которое не может быть удалено из скважины без получения осложнений, например поглощения и т.п.). Наиболее негативный сценарий может возникнуть, если ввиду неисправности ПВО скважина не была загерметизирована и перешла в состояние открытого неуправляемого фонтана.
 
Нештатная работа или поломки контрольно-измерительных приборов также не могут напрямую спровоцировать ГНВП, но они могут осложнить его идентификацию (хоть через прямые (датчик уровня в емкости, датчик выходного потока), хоть через косвенные признаки (датчик механической скорости, датчики давления на стояке, крутящего момента и индикатор веса, показания газоанализатора)). Несвоевременная идентификация ГНВП не позволит загерметизировать скважину на ранних стадиях его возникновения, что, естественно, осложнит дальнейшее ведение работ по ликвидации ГНВП.



Пользователи, просматривающие эту тему: 1 Гость(ей)