Лекция 1. Общие сведения о промывке скважин.

Очистной агент – это та среда (жидкая, газообразная или их смесь – газожидкостная смесь), которая подаётся на забой в процессе бурения (разрушения горной породы), активно участвует в его разрушении и выполняет ряд технологических функций.

Технологические функции очистного агента:

1. Охлаждение породоразрушающего инструмента;

2. Удаление частиц шлама с забоя;

3. Закрепление стенок скважины за счёт образования корки или физико-химических процессов;

4. Смазывание породоразрушающего инструмента;

5. И другие.

Много проблем возникает при бурении сверхглубоких скважин. В СССР сверхглубокая скважина СГ-3 глубиной около 12100 м была пробурена на Кольском полуострове. Специально для бурения этой скважины была разработана буровая установка УралМАШ-15000.

Проблемы, возникающие при бурении сверхглубоких скважин:

1. Высокие температуры на забое, достигающие 250⁰С÷300⁰С;

2. Агрессия солей растворимых пород и подземных вод;

3. Обрушения горных пород стенок скважин;

4. Ограниченное действие химических реагентов.

Химические реагенты – вещества, регулирующие свойства промывочных жидкостей и тампонажных смесей.

Промывка скважины – это комплекс технологических процессов, связанных с приготовлением очистного агента, контролем его качества, регулированием свойств и выбором параметров применительно к конкретным горно-геологическим условиям, очисткой его от частиц шлама, пополнением в процессе углубки скважины и закачиванием очистного агента в скважину для выполнения основных технологических функций.

Промывка скважин – один из основных технологических процессов. Эффективность процесса бурения определяется видом, составом и свойствами выбранного очистного агента.

Так как промывка – один из основных технологических процессов при бурении скважин, то схема промывки скважин даёт название способу бурения.

1.1 Классификация способов бурения в зависимости от схемы промывки скважины.

1. Бурение с прямой промывкой;

2. а) Бурение с обратной промывкой;

б) Обратной всасывающей промывкой;

3. Бурение с комбинированной промывкой;

4. Бурение с гидро- (пневмо-, пено-) транспортом керна.

1. Бурение с прямой промывкой

Поток очистного агента нагнетается внутрь колонны бурильных труб.

1 – буровой станок; 2 – вращатель; 3 – ведущая труба (труба-квадрат); 4 – буровой сальник; 5 – колонна бурильных труб; 6 – колонковый набор; 7 – скважина; 8 – направляющая обсадная колонна; 9 – желоб; 10 – промежуточная ёмкость (отстойник); 11–приёмная ёмкость; 12–буровой насос; 13 – всасывающий рукав; 14 – храпок; 15 – подающая линия; 16 – вертикальная подающая линия; 17 – нагнетательный шланг высокого давления.

Вид А Вид Б

Р_{г ст}

а)

б)

Вид В Вид Г

V_т

песок

корка

в)

г)

V_т = 1,8 ÷ 2,0 м/с

Рис. 2. К раскрытию технологических функций, выполняющих промывочной жидкостью.

Корка может быть глинистой, полимерной, полимерно-глинистой.

По желобам раствор перемещается со скоростью υ = 1,8 ÷ 2,0 см/с. Расстояние между перегородками в жёлобе 1 ÷ 1,5 м. Жёлоб имеет уклон 1⁰ ÷ 1,5⁰ на 1 м. Содержание шлама (абразивных частиц) во вновь закачиваемой жидкости не должно превышать 2%.

1. У

   перегородка

   даление шлама с забоя.

шлам

Вид сверху

окно

100-150 см

Уклон

Рис. 3. К устройству желоба.

2. а) С обратной нагнетательной промывкой

Применяется при бурении в трещиноватых горных породах с целью увеличения выхода керна для повышения качества геологического опробования. В этом случае поток промывочной жидкости нагнетается не внутрь колонны бурильных труб, а в скважину.

герметизатор

керн

Рис. 4. Схема бурения с обратной нагнетательной промывкой.

Промывочная жидкость должна сохранять свойства и состав

кернового материала.

б) С обратной всасывающей промывкой

Применяется при бурении в рыхлых песчаных отложениях, в основном в гидрогеологических скважинах и в том случае, когда статический уровень водоносных горизонтов не доходит до поверхности на 3-4 м, т.е. такой способ применяется в мощных отложениях песков, в обводненных песках.

3-4 м статиче-

ский уровень

Эрлифт

или центро-бежный насос

Ёмкость

с водой

Шлам выбурен-

ной породы

Бурильные трубы

увеличенного размера

Долото

350÷550 мм

Рис. 5. Схема бурения с обратной всасывающей промывкой.