2.5. Геостатическая температура горных пород и тепловой режим скважины

Геостатической температурой называется практически постоянная для данного района и для данной глубины залегания породы температура. С глубиной геостатическая температура возрастает. Геотермическим градиентом Г называют величину прироста температуры при увеличении глубины на 1 м. В среднем он равен 0,03 к/м.

Ориентировочно геостатическую температуру определяют по формуле

Т Т₀ + Г ( z - z₀ ),

где Т₀ – температура нейтрального слоя земли, Г – средний геотермический градиент пород данного района, z₀ – глубина нейтрального слоя.

При промывке естественное поле земли в окрестности скважин нарушается. Температура в верхнем участке скважины повышается, в нижнем – снижается против геостатической.

Для ориентировочной оценки распределения температур в нисходящем и восходящем потоках промывочной жидкости после двух-трех циклов циркуляции можно воспользоваться экспресс-методом ВНИИКРнефти (рис.10).

Температура у забоя скважины Т_з примерно равна геостатической на глубине z₁ = 2/3 z_c, где z_c – глубина забоя:

Т_з  Т₀ + 0,67 (Т_пл – Т₀) ,

где Т_пл – геостатическая температура породы забоя, К.

Т

Рис.10. Приближенная схема распределения температур по глубине скважины при промывке ( по данным ВНИИКРнефти).

Температура: 1 – геостатическая; 2 – нисходящего потока в колонне труб; 3 – восходящего потока в кольцевом пространстве

емпература восходящего потока на глубине z₁

Т _z1  T_з.

Температура восходящего потока на выходе из скважины

Т_вых  Т_пл - T_з + Т₀.

Температура нисходящего потока на входе в колонну труб

Т_вх = Т_вых - Т_вых,

где Т_вых – уменьшение температуры жидкости в наземной циркуляционной системе, зависящее от температуры атмосферы и конструкции этой системы, К.

Температура пород стенок скважины примерно равна температуре восходящего потока.

Решающую роль на характер распределения температуры раствора по скважине играет интенсивность теплообмена между нисходящими и восходящими потоками.

Лекция 3

3. Породоразрушающие инструменты

3.1. Назначение и классификация породоразрушающих инструментов

Породоразрушающий инструмент (ПРИ) предназначен для разрушения горной породы на забое при бурении скважин.

По назначению весь ПРИ делится на три большие группы:

1. для бурения сплошным забоем (без отбора керна), разрушающий породу по всей площади забоя – буровые долота;

2. для колонкового бурения (с отбором керна), разрушающий породу по периферии забоя, т.е. кольцевым забоем – бурильные головки;

3. для специальных работ в пробуренной скважине (выравнивание и расширение ствола) и в обсадной колонне (разбуривание цементного камня) и т.д. – долота специального назначения.

По принципу разрушения породы весь ПРИ делится на:

• ПРИ режуще-скалывающего действия, разрушающий породу лопастями, наклонными в сторону вращения долота;

• ПРИ дробящего действия; 

 шарошечные долота

• ПРИ дробяще-скалывающего действия; 

• ПРИ истирающе-режущего действия, разрущающий породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, располагающимися в торцевой части ПРИ или в кромках вертикально расположенных по отношению к забою скважины лопастей и твердосплавными штырями, расположенными на сферической шарошке одношарошечного долота.

По конструктивному исполнению ПРИ делится на три группы:

1. лопастной;

2. шарошечный;

3. секторный.

По материалу породоразрушающих элементов ПРИ делится на четыре группы:

1. со стальным вооружением;

2. с твердосплавным вооружением;

3. с алмазным вооружением;

4. с алмазно-твердосплавным вооружением.