Презентация ЭЦП

Уважаемые коллеги, добрый день!
Данная презентация была написана для того, чтобы повысить ваш уровень компетенции в вопросах понимания ЭЦП. К сожалению, в современной нефтегазовой литературе, как в Российской так и в мировой, отсутствует ясное и понятное описание что такое ЭЦП и откуда оно берется, с этой целью и была подготовлена данная презентация.

Гидростатическое давление — это давление в жидкости, обусловленное силой тяжести.
Формула гидростатического давления:
P(Па)=p(кг/м3)*g(м/с2)*H(м. вертикаль)
Данные взяты с сайта http://ru.solverbook.com/spravochnik/mexanika/gidrostatika/
Закон Паскаля — давление на поверхность жидкости, произведенное внешними силами, передается жидкостью одинаково во всех направлениях.

Тема: Что такое ЭЦП?
На любой глубине h жидкость давит одинаково по всем направлениям, поэтому давление на стенку на данной глубине будет таким же, как и на горизонтальную площадку, расположенную на такой же глубине.
Полное давление в жидкости, налитой в сосуд, складывается из давления у поверхности жидкости и гидростатического давления:
P=p0+pgH
Давление у поверхности жидкости часто равно атмосферному давлению.

Для лучшего понимания ЭЦП откроем учебник Физика 7 класс раздел гидравлика.
Тема: Что такое ЭЦП?

Представим типичную скважину визуально.
Тема: Что такое ЭЦП?

Рассмотрим давления в скважине в статических условиях (без циркуляции) на глубине 500м.
Представим, что плотность БР=1200 кг/м3. А глубина скважины 500м. Скважина вертикальная.
На стенку скважины на глубине 500м. давит гидростатическое давление равное Р=1200*9,8*500=5,88МПа=58,8 Бар.
Тема: Что такое ЭЦП?

Рассмотрим давления в скважине в динамических условиях (при циркуляции) на глубине 500м.
Тема: Что такое ЭЦП?

На данном рисунке мы рассмотрим скважину в динамике и мы увидим из чего будет складываться давление на глубине 500 метров: это гидростатическое давление, и давление которое необходимо, чтобы преодолеть силу трения, чтобы продавить раствор в интервале 0-500м.
О какой силе трения идет речь? Раствор во время течения в затрубном пространстве трется о стенку скважины, о бурильную колону, слои раствора трутся друг о друга. И чтобы преодолеть эту силу требуется дополнительное давление.
Тема: Что такое ЭЦП?

Получается что на глубине 500м. на стенку скважины действуют две больших силы: гидростатическое давление равное 58,8 Бар. (сверху) и давление которое необходимо чтобы преодолеть силу трения раствора в интервале 0-500м. (снизу). Давайте предположим, что для того, чтобы преодолеть силу трения на данном интервале (0-500м.) нам необходимо приложить давление в 5 Бар. По другому эти 5 Бар. можно назвать потеря давления в затрубном пространстве. То есть на глубине 500м. на стенку скважины оказывается давление равное сумме давлений:
58,8 Бар+5 Бар=63,8 Бар.
Давление на стенку скважины на определенной глубине состоящее из нескольких давлений называется полным давлением.
Давайте теперь рассмотрим давление на стенку скважины на глубине 700м.
Тема: Что такое ЭЦП?

Рассмотрим давления в скважине в статических условиях (без циркуляции) на глубине 700м.
На стенку скважины на глубине 700м. давит гидростатическое давление равное Р=1200*9,8*700=8,23МПа=82,3 Бар.
Тема: Что такое ЭЦП?

Рассмотрим давления в скважине в динамических условиях (во время циркуляции) на глубине 700м.
Тема: Что такое ЭЦП?

На данном рисунке мы рассмотрим скважину в динамике и мы увидим из чего будет складываться давление на глубине 700 метров, оно будет складываться из суммы гидростатического давления, и давление которое необходимо, чтобы преодолеть силу трения в интервале 0-700м.
Тема: Что такое ЭЦП?

Получается что на глубине 700м. на стенку скважины действует гидростатическое давление равное 82,3 Бар. (сверху) и давление которое необходимо чтобы преодолеть силу трения раствора в интервале 0-700м. (снизу). Давайте представим, что для того, чтобы преодолеть силу трения на данном интервале нам необходимо приложить давление в 7 Бар. Иными словами эти 7 Бар. можно назвать потеря давления в затрубном пространстве. То есть на глубине 700м. на стенку скважины оказывается давление равное сумме давлений:
82,3 Бар+7 Бар=89,3 Бар. Давление на стенку скважины на определенной глубине состоящее из нескольких давлений называется полным давлением.
Тема: Что такое ЭЦП?

Формула полного давления на стенку скважины на определенной глубине в динамике.
P – полное давление циркулирующего бурового раствора на глубине H складывается из суммы двух давлений:
1)PГС= ρgH – гидростатическое давление на глубине H
2)ΔPГД – гидродинамические потери давления в кольцевом пространстве скважины на глубине H
P(полное давление)=Ргс+ΔPГД
Мы же говорим о давлениях, какая взаимосвязь будет между давлением и плотностью? Как преобразовать давления в плотность?
Через формулу гидростатического давления: p(кг/м3)=P/gH
Тема: Что такое ЭЦП?

Преобразование формулы полного давления в ЭЦП.
Размерности величин.
Р =Па
p экв. =кг/м3
р =кг/м3
Pгс =Па
∆Pгд =Па
g =м/с2
H(TVD) =м.
Тема: Что такое ЭЦП?

ЭЦП - это Эквивалентная Циркуляционная Плотность или ECD (equivalent circulating density) или по другому плотность в динамике или динамическая плотность, все эти выражения синонимы.
По физическому смыслу это преобразование давления оказываемого на забой во время циркуляции или бурения и пересчет его на эквивалентную (равную) плотность.
Главный смысл расчета ЭЦП-это недопущение поглощения БР, полное давление не должно быть больше давления гидроразрыва.
Тема: Что такое ЭЦП?

От чего зависит ЭЦП?
1)Производительность насоса (чем выше, тем выше).
2)Разница диаметров между обсадной колонной или открытым стволом и инструментом (чем меньше, тем выше).
3)TVD м. и MD м. (чем больше, тем больше).
4)Зашламованность затрубного пространства (чем сильнее, тем больше).
5)Плотность раствора г/см3 (чем выше, тем выше).
6)Реология б/р в интервале от 3 до 100 оборотов на вискозиметре (чем выше тем выше).
Тема: Что такое ЭЦП?

Давайте рассмотрим вопрос почему ЭЦП очень сильно начинает расти в горизонтальной скважине.
Тема: Что такое ЭЦП?

Давайте теперь сравним между собой три скважины с одинаковым TVD м. и плотностью раствора (1200 кг/м3), но с разной MD м.
Скважина №1 TVD=1000 м., MD=1000 м.
Скважина №2 TVD=1000, MD=2000
Скважина №3 TVD=1000, MD=3000
Тема: Что такое ЭЦП?

Давайте теперь сравним между собой три скважины с одинаковым TVD м. и плотностью раствора (1200 кг/м3), но с разной MD м.
Скважина №1 TVD=1000 м., MD=1000 м.
Скважина №2 TVD=1000, MD=2000
Скважина №3 TVD=1000, MD=3000
Тема: Что такое ЭЦП?

Если рассмотреть формулу ЭЦП, то мы увидим, что глубина скважины по вертикали Н TVD м. стоит в знаменателе, а глубина скважины по стволу MD м., учитывается в потерях давления в затрубе и стоит в числителе.
Исходя из этого в горизонтальной скважине вертикальная глубина не растет, а глубина по стволу продолжает интенсивно расти, это и обуславливает то, что ЭЦП в горизонтальных скважинах растет особо интенсивно.
Тема: Что такое ЭЦП?

ЭЦП НА ПРОСТЫХ ПРИМЕРАХ. ПРИМЕР 1.
Представим, что на весах стоит человек весом 58,3 кг. Его вес и масса совпадают. Рядом с ним справа и слева стоят два стола.
Тема: Что такое ЭЦП?

Если человек стоя на весах возьмется руками за края столов и начнет подтягивать себя вниз цифра на весах будет расти. Его масса остается неизменной 58,3 кг, а вес будет равен 68,8 кг. Разница двух весов равна 10,5 кг., эта разница равная части массы столов которые человек держит в своих руках.
Тема: Что такое ЭЦП?

Если человечек сможет поднять оба стола, то его масса, так же останется 58,3 кг., а вес станет равным 86,3 кг. Разница этих двух весов равна двум полным массам столов.
(86,3-58,3)/2=14 кг. Масса одного стола.
Тема: Что такое ЭЦП?

ЭЦП НА ПРОСТЫХ ПРИМЕРАХ. ПРИМЕР 2.
Человечек едет в открытом лифе наверх. Вес человечка 90 кг, грузоподъемность лифта 100 кг. Синие линии это стенки лифтовой шахты
Тема: Что такое ЭЦП?

Если человечек начнет расставлять руки в стороны и пытаться тормозить о стенки лифтовой шахты ладонями, то его вес начнет расти при неизменной массе. Если вес человека вырастет выше 100 кг, то произойдет обрыв лифта.
Тема: Что такое ЭЦП?

По этой же причине происходит поглощение бурового раствора в скважине, буровой раствор это человечек, а стенки лифтовой шахты это стенки скважины. Трение порождает, избыточное давление. Стенки скважины могут выдержать определенное давление. Если полное P в затрубном пространстве будет больше P гидроразрыва происходит поглощение.
Тема: Что такое ЭЦП?