новления необходимости смены долота являются ориентиро­ вочными, потому что они определяются как среднестатисти­ ческие величины; качество отдельных долот нестабильно и условия работы долот в каждом из долблений несколько раз­ личны. Поэтому следует пользоваться одновременно не­ сколькими критериями.

Пример 11. Определить рациональное время работы долота на забое, ес­

ли L .C .H = 7 - 5 Ч, t = 0,5 ч и 0, = 0,16 ч-'. По формуле (8.63)

Л,6р = 105/7сйб = 263.

Искомое время t6 определяем по формуле (8.62):

(6р = г 63^7,5+ 0.5 = 7,45 ч.

Пример 12. Определить коэффициент износа 0, рабочей поверхности до­ лота, если за первые 3 ч работы этим долотом скважина была углублена на 7,5 м и за следующие 3 ч на 4,5 м.

По формуле (8.64) получим

9 = 2,3— —— = 0,17.

3

8.6. ОГРАНИЧЕНИЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ СВОЙСТВ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Показатели свойств буровых параметров обычно выбираются из технологических регламентов на бу­ ровые работы или действующих методических указаний, со­ ставленных с учетом опыта бурения на конкретных площа­ дях. Отражая положительный опыт бурения, выбранные та­ ким образом значения показателей свойств тем не менее мо­ гут значительно отличаться от оптимальных. В связи с этим приведенные ниже зависимости рассматриваются как ограни­ чения, необходимые для формализации оптимизационной задачи по составлению гидравлических программ.

Известны полуэмпирические методы выбора показателей свойств буровых растворов, использующие элементы теории массообмена, физической химии и т.д.

Наиболее полно разработаны рекомендации по выбору такого важного показателя, как плотность бурового раство­ ра.

Согласно РД 39-0147009-723 —88, плотность бурового рас­ твора р, при разбуривании толщи глин, не содержащей флю­

В случае применения недиспергирующего (полимерного) бурового раствора концентрация твердой фазы должна быть менее 8,58—11,4 кг/м3, а соотношение между т0 и г) должно подчиняться выражению

Для пресноводных растворов с низким содержанием твер­ дой фазы условная вязкость определяется по формуле

Т = 0,033р.

Реологические характеристики для утяжеленных растворов рекомендуется рассчитать по зависимостям

т0 = 0,004р;

Л= 2 10"5р.

Вприведенных формулах размерность плотности р — в кг/м3.

Подобные соотношения получили распространение и в отечественной практике бурения (А.Т. Левченко). Взаимосвязь между показателями свойств объясняется конкретным доле­ вым составом бурового раствора. Так, показано, что основ­

ным показателем в системе бурового раствора на водной ос­ нове, определяющим вязкостные характеристики и показа­ тель фильтрации, является отношение объемного содержания коллоидной составляющей к воде. Это отношение принято равным 0,0246. Таким образом, при выборе показателей свойств за основу приняты требования к поддержанию опре­ деленного состава бурового раствора и недостаточно учтены его технологические функции.

И.Н. Резниченко сделано заключение, что при одинаковых значениях пластической вязкости общее содержание твердой фазы в суспензии изменяется в широких пределах, а содер­ жание коллоидной составляющей практически не изменяется и имеет вполне определенное значение. В результате для нормальных буровых растворов, приготовленных из саригюхского, черкасского, вайомингского бентонитов, нефтебадской, куганакской глин, а также каолина, предложена единая зависимость

= 0,01р — для нормальных условий; 0, = 0,015р — для ос­ ложненных условий бурения (р дано в кг/м3).

В действующих ранее Единых технических правилах веде­ ния работ при бурении (ВНИИОЭНГ, 1968 г.) рекомендова­ лось (при бурении в нормальных условиях) поддерживать 0! не более 5 Па. По выбору 0|О в указанных правилах не со­ держалось каких-либо рекомендаций. Новые правила вообще не регламентируют выбор статического напряжения сдвига.

Таким образом, рекомендации по выбору показателей свойств, особенно реологических характеристик, недостаточ­ но учитывают технологические функции буровых растворов.

Установлены предпочтительные значения напряжения сдвига и пластической вязкости, которые находятся в диапа­ зонах 0,20—1,50 Па и (7,5+30)10_3 Па с соответственно. При вычислении соотношения т0/т| по нижним и верхним значе­ ниям приведенных величин имеем 27 < т0/т| < 50 с "1. При этом следует обратить внимание на низкие значения динами­ ческого напряжения сдвига, не превышающего 1,5 Па.

В табл. 8.5 приведена область изменения рациональных реологических показателей в зависимости от плотности рас­ твора, рекомендуемая фирмами США.

Рациональные соотношения между т0 и т\ зависят от сред­ ней скорости сдвига. Высокие значения динамического на­ пряжения сдвига допустимы при повышенных подачах буро­ вых насосов и наоборот. Это косвенно подтверждают зару­ бежные данные (см. табл. 8.5).

Таким образом, буровые растворы с высокими пластичес­ кими характеристиками требуют повышенных затрат гидрав­ лической мощности насосной установки.

8.7. ОЧИСТКА БУРЯЩЕЙСЯ СКВАЖИНЫ ОТ ШЛАМА

Своевременная и качественная очистка ствола скважины от осколков выбуренной породы (шлама) повыша­ ет показатели работы долот и снижает вероятность осложне­ ний и аварий, что представляет существенный резерв в со­ кращении сроков и стоимости бурения.

Вопросам очистки скважины посвящены работы Э.А. Акопова, В.Г. Беликова, А.И. Булатова, Г.Г. Габузова, Н.А. Гукасова, А.М. Гусмана, О.М. Гусейнова, А.К. Козодоя, В.И. Липатова, А.Х. Мирзаджанзаде, Б.И. Мительмана, Ю.М. Проселкова, Р. Уоккера, С. Уильямса, В.С. Федорова, Н.М. Шерстнева, Р.И. Шищенко и других исследователей.

Транспортирование шлама на поверхность

Анализ современного состояния проблемы очистки ствола бурящейся скважины от выбуренной породы показывает, что нет единого мнения о влиянии режимов те­ чения, показателей свойств бурового раствора, продолжи­ тельности промывки и частоты вращения бурильных труб на транспортирующую способность потока бурового раствора. Заключения о влиянии реологических показателей на вынос­ ную способность буровых растворов противоречивы, а ме­ ханический принцип относительности, широко используемый для расчета скорости восходящего потока ньютоновских жидкостей, в случае применения буровых растворов нуждает­ ся в экспериментальной проверке. Кроме того, не ясен во­ прос о выборе расчетного диаметра частиц выбуренн°й по­

роды, предназначенных к гидротранспорту по стволу сква­ жины.

Таким образом, из-за отсутствия научно обоснованных рекомендаций по выбору основных параметров промывки, обеспечивающих совершенную очистку ствола скважины, и недостатка формализованных представлений о процессах гидротранспорта шлама составление важнейших ограничений гидравлических программ в настоящее время затруднен0. чт0 не позволяет использовать потенциальные резервы повыше­ ния эффективности бурового Процесса в результате интен­

сификации гидротранспорта выбуренной породы по стволу бурящейся скважины.

Статистический анализ исследованных проб бурового