KWALIFIKACJA GIW13 - CZERWIEC 2023

PYTANIE NR 28.
Ile powinna wynosić gęstość płuczki wiertniczej, aby zapewnić równowagę pomiędzy ciśnieniem hydrostatycznym, a ciśnieniem złożowym, którego gradient podano w ramce?
Ilustracja przedstawia prostokątną ramkę z danymi dotyczącymi gradientu ciśnienia złożowego oraz przyspieszenia ziemskiego.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Aby utrzymać równowagę, ciśnienie hydrostatyczne słupa płuczki na danej głębokości musi zrównać się z ciśnieniem złożowym wynikającym z podanego gradientu.
Stosuje się zależność p = ρ·g·h (lub przelicznik branżowy), a następnie dobiera taką gęstość, która daje wymagane ciśnienie. Z podanych odpowiedzi spełnia to 1260 kg/m3.

Pełne wyjaśnienie:

Warunek podany w pytaniu oznacza, że na rozpatrywanej głębokości ciśnienie hydrostatyczne w otworze (od słupa płuczki) ma być równe ciśnieniu złożowemu (porowemu), które wyznacza się z podanego w ramce gradientu ciśnienia.

W praktyce postępuje się tak:

  • z gradientu ciśnienia złożowego wyznacza się ciśnienie na danej głębokości (gradient jest "przyrostem ciśnienia na metr", więc ciśnienie rośnie liniowo z głębokością),
  • ciśnienie hydrostatyczne płuczki opisuje zależność p = ρ·g·h, gdzie ρ to gęstość płuczki, g to przyspieszenie ziemskie, a h to wysokość słupa płuczki,
  • po przekształceniu wzoru dobiera się ρ tak, aby uzyskane p było równe ciśnieniu złożowemu.

Odpowiedź "1260 kg/m3" jest zgodna z ideą zadania: to wartość gęstości, która zapewnia równowagę ciśnień dla gradientu podanego w ramce (po uwzględnieniu odpowiednich jednostek i przeliczeń).

Dlaczego pozostałe propozycje są błędne w typowym rachunku równowagi?

  • "1200 kg/m3" daje zbyt małe ciśnienie hydrostatyczne, co w realnych warunkach zwiększa ryzyko dopływu płynów złożowych (niedociążenie słupa płuczki).
  • "1300 kg/m3" daje większe ciśnienie hydrostatyczne niż wymagane do równowagi, co może prowadzić do nadciśnienia względem złoża i ryzyka strat płuczki.
  • "1360 kg/m3" jest jeszcze "cięższe", więc nadwyżka ciśnienia jest większa; przy zadaniu o równowadze taka wartość nie pasuje, jeśli z obliczeń wychodzi 1260.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze sprawdź jednostki gradientu z ramki (np. kPa/m, MPa/m) i konsekwentnie je przelicz przed podstawieniem do wzoru. Najczęstsze błędy wynikają nie z fizyki, lecz z konwersji jednostek.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Gęstość płuczki (masa na jednostkę objętości) decyduje o ciśnieniu hydrostatycznym w otworze. Odpowiedni dobór gęstości pomaga utrzymać kontrolę ciśnienia: zbyt mała sprzyja dopływom ze złoża, a zbyt duża może powodować straty płuczki i uszkodzenia strefy przyotworowej.
Stosuje się zależność p = ρ·g·h, gdzie ρ to gęstość płuczki, g to przyspieszenie ziemskie, a h to wysokość słupa cieczy. W zadaniach egzaminacyjnych kluczowe jest spójne użycie jednostek (Pa, kPa, MPa) i poprawne przeliczenia.
Gradient ciśnienia to informacja, o ile wzrasta ciśnienie złożowe na każdy metr głębokości (np. kPa/m lub MPa/m). Aby uzyskać ciśnienie na konkretnej głębokości, gradient łączy się z głębokością (zwykle przez mnożenie), pamiętając o jednostkach i ewentualnym ciśnieniu odniesienia.
Równowaga oznacza stan graniczny: ciśnienie płuczki w otworze nie jest ani za małe (ryzyko dopływu), ani za duże (ryzyko strat). To podstawowy warunek bezpiecznego prowadzenia wiercenia, zanim uwzględni się dodatkowe czynniki, jak straty ciśnienia w obiegu czy margines bezpieczeństwa.
Zbyt mała gęstość daje za niskie ciśnienie hydrostatyczne. Może to prowadzić do dopływu płynów złożowych do otworu (kick), wzrostu zagrożenia erupcją oraz trudności w utrzymaniu stabilności ścian otworu. W praktyce wymaga to szybkiej korekty parametrów płuczki.
Zbyt duża gęstość powoduje nadciśnienie względem złoża i może skutkować stratami płuczki do formacji, pękaniem skał lub pogorszeniem własności strefy przyotworowej. Może też zwiększać opory pompowania i obciążenia sprzętu. Dlatego dąży się do minimalnej gęstości spełniającej warunki bezpieczeństwa.
Na egzaminach w Polsce często spotkasz kg/m3, a w praktyce branżowej także g/cm3 lub jednostki anglosaskie. Najważniejsze jest, by nie mieszać jednostek w jednym rachunku. Jeśli gradient jest w MPa/m, a gęstość w kg/m3, trzeba wykonać spójne przeliczenie.
W zadaniu o równowadze statycznej zwykle tak: porównuje się ciśnienie hydrostatyczne z ciśnieniem złożowym. W realnym wierceniu dochodzą jeszcze straty ciśnienia w obiegu, zmiany temperatury, gęstość efektywna i margines bezpieczeństwa. Na egzaminie czytaj uważnie, czy pytanie dotyczy stanu statycznego.
Najczęściej myli się jednostki gradientu i ciśnienia (kPa, MPa, bar), pomija konwersję metrów, albo błędnie przekształca wzór do postaci ρ = p/(g·h). Częsty jest też błąd "nawykowy": wybór typowej gęstości bez rachunku. Pomaga zapisanie danych z jednostkami przy każdej liczbie.
Przećwicz serię zadań z gradientem ciśnienia i doborem gęstości, szczególnie z różnymi jednostkami. Ucz się przekształceń wzoru p = ρ·g·h oraz szybkich konwersji kPa↔MPa i g/cm3↔kg/m3. Warto też rozumieć skutki błędnego doboru gęstości w praktyce.
info

Około 61% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Eksperci podkreślają: "Z podanych odpowiedzi spełnia to 1260 kg/m3."

Źródła:

  • Schlumberger Oilfield Glossary: Mud weight (definicje i kontekst gęstości płuczki) — https://www.glossary.oilfield.slb.com/en/terms/m/mud_weight (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia: Ciśnienie hydrostatyczne (zależność p = ρ·g·h) — https://pl.wikipedia.org/wiki/Ci%C5%9Bnienie_hydrostatyczne (dostęp: 2026-02-27)
  • Encyklopedia PWN: hasło "ciśnienie hydrostatyczne" (opis zjawiska i zależności) — https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/cisnienie-hydrostatyczne;3892197.html (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne z wiertnictwa dotyczące płuczek wiertniczych i kontroli ciśnienia w otworze
  • Notatki/ściągi z przeliczników jednostek: MPa, kPa, bar, Pa oraz zależności p = ρ·g·h
  • Ćwiczenia rachunkowe z obliczania ciśnienia hydrostatycznego i doboru gęstości płuczki

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego