Лекция 11. Технология бурения с продувкой.

Применятся:

1. Для повышения выхода керна при бурении в соленосных толщах и в трещиноватых горных породах;

2. При вскрытии малонапорных продуктивных горизонтов;

3. При бурении многолетнемёрзлых горных пород.

В качестве газообразного очистного агента применяется:

1. Сжатый воздух;

2. Азот и инертные газы (если есть опасность взрыва);

3. Природный газ (из трубопроводов высокого давления);

4. Выхлопные газы от ДВС.

Преимущества:

1. Так как отсутствует гидростатичское давление буровой жидкости, увеличивается скорость бурения;

2. Более высокая степень очистки забоя;

3. Снижение интенсивности износа породоразрушающего инструмента (ПРИ);

4. Удовлетворительные условия охлаждения ПРИ;

5. Сохранение естественной влажности горных пород и пористости в стенках скважин и керновых пробах.

Недостатки:

1. Увеличение металлоёмкости циркуляционной системы, так как необходим компрессор, закрытые желоба, система улавливания шлама;

2. Необходима замкнутая циркуляционная система;

3. Необходимо герметизирующее устройство на устье;

4. Требуется холодильник при бурении в многолетнемёрзлых породах;

5. В условиях водопритока бурение затрудняется

а) если водоприток до 10% от массы шлама идет увлажнение шлама;

б) если водоприток до 35% от массы шлама, то возникает агрегатирование частиц шлама и образуются сальники, которые могут привести к прихвату;

в) если водоприток более 35% от массы шлама, то в скважине образуется столб жидкости, и давления компрессора недостаточно для преодоления сопротивлений.

h_ж

Высота столба жидкости в скважине может превышать 50-55 м, т.к. при максимальном давлении, развиваемом компрессором Р_к=0,6 Мпа, создаются сопротивления, которые данный компрессор может преодолеть.

При вскрытии продуктивных коллекторов нефти и газа продувка воздухом может привести к образованию взрывоопасной смеси. Поэтому используют газогенераторы инертных газов.

Для исключения агрегатирования частиц шлама налипания их на стенки скважин используются ПАВ:

а) анионоактивный ПАВ

б) неионогенные ПАВ

Чаще всего применяют сульфонол: ОП–4 или ОП–7я

защитный слой из молекул ПАВ

частица шлама

Технологическая схема бурения с применением сжатого воздуха

Включает в себя следующие элементы:

7 4 3 2 1

воздух очищенный

8 6

9 5

10

1 – компрессор

2 – ресивер

3 – холодильник

4 – трёхходовой кран

5 – промывочный насос

6 – обратный клапан

7 – разделительный кран

8 – устье скважины

9 – циркуляционная закрытая система

10 – шламосборник

Рис. 60. Схема циркуляционной системы для бурения с продувкой.

Лекция 12. Газожидкостные смеси (гжс).

Это смеси на основе жидкой фазы и газообразных веществ.

Разновидности:

1. Аэрозоли с плотностью ρ = 0,005 ÷ 0,05 г/см³

Применяются в устойчивых осадочных горных породах, в пустынных и безводных местностях, в слабосцементированных породах, не терпящих контакта с водными растворами.

2. Пена (вода + пенообразующие ПАВ) с плотностью ρ = 0,05 ÷ 0,3 (0,4) г/см³

Жидкая фаза вырождается до тонких плёнок (перегородок). Пена имеет плёночно-ячеистое строение.

Применяется при бурении в условиях интенсивного поглощения – до 8 ÷ 10 м³/час; при водопритоке до 0,1 ÷ 0,02 м³/час; при бурении многолетнемёрзлых пород, так как ГЖС является менее теплоёмкой и теплопроводной средой; при бурении валунно-галечных пород; в засушливых и пустынных районах; при вскрытии продуктивных низконапорных коллекторов углеводородов и подземных вод; при капитальном ремонте скважин на углеводородное сырьё, когда пласты малодебитные в пределах истощенных месторождений.

3. Аэрированные жидкости с плотностью ρ = 0,5 ÷ 0,95 г/см³

Образуются за счёт насыщения жидкости пузырьками газа или сжатого воздуха. Позволяют снизить гидростатическое давление на забой. В принципе, аэрированию можно подвергнуть любой раствор.

Используются при бурении в условиях высокой проницаемости горных пород и интенсивности поглощения до 5 м³/час с целью устранения поглощения буровых растворов.

Способы аэрирования:

1. а) механический – когда от компрессора делается ввод воздухопроводной магистрали в линию по которой подается в скважину буровой раствор.

аэратор воздух от компрессора

аэрированный

раствор

поток промывочной жидкости

б) от трубопровода высокого давления (природный газ).

2. Эжекционный – основан на применении эжекционного устройства.

2 разрежение

воздух

Аэрированный

раствор

Поток жидкости

3 воздух 4

6

1

5

1 – смесительная камера (смешивание воздуха и промывочной жидкости)

2 – обратный клапан

3 – подводящий трубопровод

4 – диффузор

5 – конфузор

3. Химический

При взаимодействии водной фазы бурового раствора с химическими реагентами выделяется газообразный компонент. Таким реагентом может быть углекислый аммонит – NH₄(CO₃)_2.

4. Комбинированный

Механический способ в сочетании с химическим.

Газожидкостные смеси или пенные газожидкостные смеси (ПГЖС) находят все более широкое применение в геологоразведочном бурении.