vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рисунок 1-15 Механизмы транспортирования шлама в скважине.

Последний механизм перемещения лучше всего реализуется при турбулентном течении маловязкой жидкости. Идеальными для очистки ствола от шлама являются условия, соответствующие законам 1 и 2. Условия, соответствующие зоне 5, гарантируют возникновение затяжек инструмента.

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ВЫНОС ШЛАМА

Зенитный угол

В общем вынос шлама затрудняется при увеличении зенитного угла. Наибольшие трудности возникают при зенитных углах от 50 до 600, поскольку при таких условиях осевший шлам имеет тенденцию соскальзывать) вниз по стволу и образовывать пробки. При зенитных углах более 600 обломки образуют устойчивую шламовую постель. Такая

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

постель удерживается на стенке скважины за счет сил трения. Диапазон зенитного угла, в котором происходит соскальзывание осадка, в значительной степени зависит от реологических свойств бурового раствора. Трудности с очисткой ствола могут возникнуть в диапазоне зенитных углов от 40 до 600.

Механическая скорость

Рисунок 1-16. Зависимость содержания шлама в кольцевом пространстве от механической скорости проходки.

При повышении механической скорости проходки увеличивается количество шлама в кольцевом пространстве. Предыдущий опыт свидетельствует о том, что для эффективного бурения вертикальных скважин максимально допустимая концентрация шлама в кольцевом пространстве не должна превышать 0,5%. При бурении наклонных скважин увеличение скорости проходки приводит к росту толщины осадка. Для удаления более толстого слоя осевшего шлама необходимо увеличение подачи бурового раствора. Важно контролировать и ограничивать механическую скорость проходки в наклонных скважинах, Так как толстый слой осевшего шлама труднее удалить из скважины (Рис. 1-16).

Реологические свойства бурового раствора

Скорость осаждения частиц в буровом растворе зависит от его вязкости. Эта зависимость влияет на транспортировку шлама в вертикальных скважинах. Однако после образования шламовой постели на нижней стенке скважины с зенитным углом более 300 изменение реологических свойств бурового раствора мало улучшает вынос шлама. Маловязкие

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

жидкости наиболее эффективны в скважинах с зенитными углами более 300, так как режим их течения - турбулентный и завихрения потока способствуют выносу шлама.

Для уменьшения гидравлических сопротивлений и обеспечения более плоского профиля скоростей в затрубном пространстве пластическую вязкость следует понизить до минимума. При минимальной вязкости и том же самом расходе промывочной жидкости увеличивается скорость течения ее в наружной части кольцевого пространства. Такой результат легко достигается в скважинах диаметром как 445 (17-1/2”), так и 311 мм (12-1/4”). При использовании растворов на нефтяной основе ввод специальных реагентов - модификаторов реологических свойств придает раствору необходимую вязкость в диапазоне малых скоростей сдвига.

Рисунок 1-17. Графическое изображение наиболее известных реологических моделей.

В статье С.Окражи и Дж.Дж.Азара из Универ нефтяников. Август 1986 г.) рассмотрена зав промывочной жидкости, величины зенитного бурильной колонны в скважине. Были четко установлены три диапазона зенитного угла:

0-450 Шлам выносится эффективнее при ламинарном режиме течения. Транспортировка улучшается при повышении реологических свойств, особенно динамического напряжения сдвига

45-550 Ни ламинарный, ни турбулентный режимы не имеют преимуществ друг перед другом. В этом диапазоне наблюдалось соскальзывание вниз шламового осадка.

55-900 Увеличения отношения τ0/η не приводит к улучшению выноса шлама. Ствол лучше очищается при турбулентном режиме течения.

Повышение реологических свойств совершенно не влияло на несущую способность при турбулентном режиме в любом диапазоне зенитного угла (Рис. 1-17).

Однако при малых зенитных углах и ламинарном режиме течения повышение динамического напряжения сдвига улучшает вынос шлама. (Уменьшает концентрацию выбуренной породы в кольцевое пространстве). (Рис. 1-18).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рисунок 1-18. Влияние динамического напряжения сдвига и режима течения на концентрацию выбуренной породы в кольцевом пространстве.

Рисунок 1-19. Зависимость концентрации частиц в кольцевом пространстве от величины отношения τ0/η (фунт./100 кв.фут./сПз)