2. Требования к режиму промывки скважин.

Для обеспечения высоких скоростей бурения скважин к буро­вым растворам можно предъявить следующие основные требования:

жидкая основа растворов должна быть маловязкой и иметь небольшое поверхностное натяжение на границе с горными породами;

концентрация глинистых частиц в твердой фазе раствора должно быть минимальной, а средневзвешенное по объему значение плотности твердой фазы — максимальным;

буровые растворы должны быть недиспергирующими под влиянием

изменяющихся термодинамических условий в скважинах и иметь стабиль­ные показатели;

буровые растворы должны быть химически нейтральными по отноше­нию к разбуриваемым породам, не вызывать их набухание;

буровые растворы не должны быть многокомпонентными системами, а используемые для регулирования их свойств химические реагенты, напол­нители и добавки должны обеспечивать направленное изменение каждого технологического показателя при неизменных других показателях;

смазочные добавки должны составлять не менее 10 %.

Выполнение на практике сформулированных общих требований к бу­ровому раствору — необходимое, но не достаточное условие для достиже­ния высоких показателей работы породоразрушающего инструмента и наилучших показателей бурения. Надо выполнять также общие требования к основным показателям бурового раствора.

3. Расчет режимов промывки скважин.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОМЫВКИ СКВАЖИНЫ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТЬЮ

Точность гидравлического расчета процесса промывки скважи­ны зависит в первую очередь от достоверности исходной информации.

Некоторые исходные данные к расчету могут быть определены при­ближенно. К таким данным относятся: диаметр необсаженного ствола скважины, реологические свойства промывочной жидкости, шероховатость стенок труб и скважины и т.д. Поэтому при расчете следует пользоваться оценками, позволяющими удовлетворить всем технологическим и геологи­ческим условиям бурения. Так, оценкой снизу для гидродинамического дав­ления в кольцевом пространстве скважины, исходя из условий создания противодавления на продуктивные пласты, является гидростатическое дав­ление столба промывочной жидкости. Для оценки сверху распределения давлений, исходя из условия недопущения гидроразрыва (поглощения) пла­стов, и при определении давления в насосе целесообразно применять рас­четные соотношения и исходные данные, дающие несколько завышенные значения перепада (потерь) давления в различных элементах циркуляцион­ной системы.

При определении расхода промывочной жидкости, обеспечивающего очистку забоя и транспорт шлама в кольцевом пространстве, необходимо знать среднюю скорость течения жидкости в затрубном пространстве у_к, обеспечивающую вынос выбуренной породы из скважины. При промывке первых скважин на площади скорость у_к выбирают по расчету. По мере разбуривания площади и накопления опыта значение у_к может уточняться с учетом других факторов (тип разбуриваемых пород, способ бурения, кон­струкция долот и т.п.). Обычно эта скорость находится в диапазоне 0,7 — 1,4 м/с.

По известному значению у_к определяется расход О промывочной жид­кости, необходимый для выноса шлама:

(6.1)

где с1_с — диаметр скважины, м; й_н — минимальный наружный диаметр труб бурильной колонны, м.

Полученное значение О уточняется проверкой условия, обеспечиваю­щего очистку забоя от шлама:

(6.2)

где а = 0,35+0,5 м/с при роторном способе и электробурении; а = 0,5+ -ИЗ,7 м/с при бурении гидравлическими забойными двигателями.

При выборе диаметра цилиндровых втулок насоса значение О подби­рают, ориентируясь на вынос шлама, а диаметры цилиндровых втулок бу­рового насоса окончательно выбирают из справочных таблиц. Суммарную подачу насосов определяют по формуле

где т — коэффициент заполнения; п — число насосов; О_н — подача насоса при данном диаметре втулок, м³/с.

Коэффициент т выбирается в зависимости от условий всасывания жидкостей. При наличии подпора на всасывание т = 1. Если всасывание осуществляется из емкостей в грунте, то при промывке водой т = 0,9 и глинистым раствором т = 0,8.

При выборе плотности промывочной жидкости, применяемой при раз-буривании заданного интервала, необходимо учитывать следующие два ус­ловия: создание противодавления, препятствующего притоку в скважину пластовых флюидов, и предотвращение гидроразрыва.

Первое условие имеет вид

(6.3)

где р — плотность промывочной жидкости, кг/м³; к_р — коэффициент ре­зерва; Рид — пластовое давление, Па; д — ускорение силы тяжести, м/с²; 1к — глубина залегания кровли пласта с максимальным градиентом пластового давления, м; Лр_р - потери давления.

Согласно существующим правилам рекомендуются следующие значе­ния .кр и Лр_р:

к_р = 1,1 + 1,15; Лр_р = 1,5 МПа при L_к< 1200 м;

к_р = 1,05 + 1,1; Лр_р = 2,5 МПа при 1200 м < L_к < 2500 м;

к_р = 1,04 + 1,07; Лр_р =3,5 МПа при. L_к > 2500 м.

Рассчитанную по формуле (6.3) плотность р необходимо проверить на соответствие второму условию, из которого следует, что давление промы­вочной жидкости в затрубном пространстве против каждого пласта должно быть меньше давления гидроразрыва данного пласта. Второе условие запи­сывается следующим образом:

(6.4)

где р_г — давление гидроразрыва (поглощения) пласта, Па; — потери давления при движении промывочной жидкости в затрубном пространстве на пути от подошвы рассматриваемого пласта до устья скважины, Па;

— содержание жидкости в шламожидкостном потоке без

учета относительных скоростей; р_ш — плотность шлама, кг/м³; 1„ — глуби­на залегания подошвы рассматриваемого пласта, м; у_м — механическая скорость бурения, м/с.

Поскольку значения и ф зависят от расхода промывочной жид­кости, то проверить второе условие можно только после установления по­дачи насосов.

При выборе турбобура расход промывочной жидкости О, кроме очи­стки забоя и выноса шлама, должен обеспечить работу турбобура с задан­ным для разрушения породы моментом М_р. Поэтому по справочнику необ­ходимо подобрать турбобур такого типа, который удовлетворяет следую­щим условиям: диаметр корпуса меньше диаметра долота более чем на 10 мм; расход жидкости при номинальном режиме работы О^ близок к принятой подаче насоса; крутящий момент М_т не менее чем на 20 % боль­ше заданного М_р, необходимого для разрушения породы.

Крутящий момент турбобура при работе на жидкости плотностью р и подаче насоса О определяется из соотношения

где — соответственно тормозной момент на валу турбобура, плотность и расход жидкости при номинальном режиме его работы.

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные функции промывки скважины?

2.Какие существуют режимы промывки скваижны?

3. Как определяется расход промывочной жидкости для выноса шлама?

Литература

1. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Заканчивание скважин: Учеб. пособие для

вузов. — М: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. — 670 с.

2. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы: Учеб. для вузов. — М.: Недра,1988. — 501 с.

3. Болденко Д.Ф., Болденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели. — М.:Недра,

1999. — 375 с

и газовых скважин: Учеб. для вузов. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. —679 с.

4. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Технология бурения нефтяных и газовых

скважин: Учеб. для вузов. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2001. — 679 с.

5. .Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Осложнения и аварии при бурении нефтяных

Лекция 10

Тема: .

План:1. Система подготовки бурового раствора.

2. Регулирование содержания и состава твердой фазы в буровом растворе.

3. Средства контроля и управления процессом промывки скважин.