1.3.2 Гідростатичні функції

Гідростатичні функції обумовлені вагою бурового розчину, який створює тиск на стінки свердловини та міцністю структури бурового розчину на зсув. Гідростатичними функціями бурової промивальної рідини називають такі функції, які виконуються нею у стані спокою і у цьому полягає перша відмінність гідростатичних функцій від гідродинамічних. Друга відмінність полягає у тому, що гідростатичні функції реалізуються рідиною, як у стані спокою так і під час руху, тоді як гідродинамічні реалізовуються тільки під час руху промивальної рідини.

Створення гідростатичної рівноваги у системі свердловина – пласт для запобігання надходження пластових флюїдів із гірських порід у свердловину та проникнення промивальної рідини в пласти. Промивальна рідина, яка знаходиться у свердловині створює на її бокову поверхню тиск, обумовлений силою ваги і цей тиск називають гідростатичним. Пластові флюїди, які знаходяться у порах гірських порід також тиснуть на бокову поверхню, але зі сторони пласта. Оскільки стінки свердловини пористі, то пластові флюїди і промивальна рідина контактують між собою і таким чином свердловина і пласт утворюють систему із сполучених посудин. У випадку, коли гідростатичний тиск промивальної рідини більший від пластового тиску, то розчин може проникати в гірські породи. Але коли , то пластові флюїди проникають у свердловину, що порушує процес буріння. Навіть у випадку, коли із пласта у свердловину поступає мала кількість нафти або газу, то це може спричинити флюїдопрояви, які перейдуть у фонтан, якщо не прийняти відповідних технологічних заходів. У випадку суттєвого перевищення гідростатичного тиску над пластовим, промивальна рідина здатна проникати у гірські породи і навіть їх руйнувати (гідравлічний розрив). Ця ситуація також є небезпечною, оскільки часто через це спостерігаються обвалювання та осипання стінок свердловин, в гіршому випадку і поглинання промивальної рідини.

Гідростатичний тиск діє на бокову поверхню свердловини і вибій під час прокачування промивальної рідини. Тиск, який забезпечує рух промивальної рідини від вибою до устя сумується з її гідростатичним тиском і збільшує тиск на гірські породи.

Утримання частинок дисперсної фази в змуленому стані після припинення циркуляції промивальної рідин. Під час циркуляції бурова промивальна рідина рухається вгору разом із твердою фазою (колоїдний компонент, обважнювач і частинки вибуреної породи), розмір якої коливається від 2 мкм до кількох міліметрів. Після припинення циркуляції частинки вибуреної породи будуть опускатися під дією сили тяжіння. Накопичення частинок на вибої є причиною прихоплень породоруйнуючого інструменту, обважнених труб, бурильних труб. Осідання частинок обважнювача також може бути причиною зашламовування свердловини та появи прихоплень. Сформований внаслідок цього товстий прошарок осаду погіршує допуск долота до вибою під час спуску інструмента. Рідини із низькою в’язкістю (в першу чергу нафта, дизпаливо і вода) не здатні утримувати в змуленому стані тверду фазу. В таких рідинах навіть дрібні частинки осідають під дією сили тяжіння. Тільки чим дрібніша частинка, тим повільніше вона осідає у рідині, яка не рухається. Щоб уникнути цього небажаного процесу, промивальна рідина повинна мати особливу структуру з певною міцністю. І тільки у випадку, коли вага таких частинок більша за міцність структури, такі частинки будуть осідати під дією сили тяжіння. Вага частинок, які утримуються в змуленому стані, залежить від різниці густин частинок і бурового розчину і міцності структури промивальної рідини. Бурова промивальна рідина володіє міцнісними властивостями структури, коли вона знаходиться у стані спокою, під час руху рідини її структура руйнується і утримуюча здатність змінюється на підіймальну здатність.

Збереження цілості стінок свердловини із низькоміцних і пластичних порід за рахунок дії гідростатичного тиску. Гірські породи насичені тріщинами, порами, а також прошарками різної міцності і під час буріння породи схильні до обвалювань. Утримання частинок, що обвалилися у змуленому стані та підіймання їх на денну поверхню не завжди зменшує зашламування привибійної зони та кільцевого простору. За допомогою гідростатичного тиску можна запобігти руйнування стінок свердловини, тому збереження їх цілісності є найкращим методом уникнення обвалювань та осипів. Гідростатичний тиск у ряді випадків сприяє збереженню стійкості бокової поверхні свердловини. А при проходженні хемогенних відкладів, які здатні текти, високий гідростатичний тиск суттєво гальмує рух таких порід у сторону свердловини.

Зменшення навантаження на талеву систему бурової установки. Навантаження на талеву систему утворюється вагою бурильних та обсадних труб. Зменшення ваги колони за рахунок гідростатичної втрати ваги, хоча спеціально не регулюється, але відіграє суттєве значення для тривалості роботи підіймального устаткування.

Таким чином, збільшення термінів роботи підіймального устаткування та можливість спуску важких колон – така мета зменшення навантаження на талеву систему.