Мощность буровых насосов

Мощность насосов должна быть достаточной для поддержания необходимой для выноса выбуренной породы скорости потока. Необходимая гидравлическая мощность насосов находится в зависимости от условий течения в бурильной колонне, насадках долота. С точки зрения реологии для снижения потерь давления в бурильной колонне желательно использование полимерных промывочных жидкостей с малым содержанием твердой фазы, обладающих способностью резко снижать трение, особенно при турбулентном режиме течения.

Влияние свойств промывочной жидкости на скорость проходки

Наибольшее влияние на скорость проходки оказывает плотность промывочной жидкости. Чем выше плотность промывочной жидкости, тем больше перепад давления, и, следовательно, давление, удерживающее шлам на забое в статических условиях. Это повышает также вероятность образования шламовой подушки на забое и сальников на буровом наконечнике, колонковой трубе и переходниках. Так, при повышении перепада давления от 0 до 7 МПа скорость проходки снижается более чем на 70 % (подобный эффект наблюдается в условиях ДУШЗ – динамического удерживания шлама на забое при росте частоты вращения бурильного вала при бурении долотом).

Таким образом, когда это допустимо, необходимо поддерживать плотность промывочной жидкости как можно меньшей и при возможности переходить на бурение с аэрированной жидкостью, пеной или воздухом.

К факторам, оказывающим существенное влияние на скорость проходки, относится также вязкость промывочных жидкостей. Низкая вязкость способствует высоким скоростям бурения за счет хорошей очистки забоя скважины от шлама под долотом.

Объемная доля твердой фазы – свойство промывочной жидкости, от которого зависит скорость проходки. Известна закономерность: чем выше объемная доля твердой фазы, тем ниже скорость проходки, так как при этом повышается плотность и вязкость промывочной жидкости. При приближении к нулю содержания твердой фазы механическая скорость бурения резко возрастает. Объяснением этому может служить снижение эффекта динамического удерживания шлама на забое (ДУШЗ).

При бурении большинства скважин необходимо регулировать уровень фильтрации, для этого промывочная жидкость должна иметь в своем составе коллоидную фазу, что затрудняет поддержание объема твердой фазы на низком уровне. Поэтому некоторое снижение механической скорости проходки неизбежно. Но достаточно высокие скорости проходки возможны при условии содержания массовой доли твердой фазы в пределах 2-4 %. В этом случае промывочная жидкость обладает способностью к коркообразованию (образованию сводовых перемычек), но в то же время не может мгновенно проникать в породу и образовывать внутреннюю фильтрационную корку (под долотом), способствующую росту ДУШЗ или шламовую подушку и сальники.

Для поддержания низкого уровня содержания твердой фазы рекомендуется следующее:

 суспензия должна иметь вязкость, близкую к вязкости воды, и нулевое предельное динамическое напряжение сдвига. Такие характеристики обеспечивают только полимеры, благодаря которым промывочная жидкость обладает неструктурной вязкостью;

 с целью отделения твердой фазы в промывочную жидкость вводят флокулянты – растворимые соли или совместимые органические флокулянты, например, сополимеры полиакриламида;

 обеспечение буровой подходящими средствами отделения твердой фазы  пескоотделителями, илоотделителями, земляными резервуарами с развитой желобной системой и отражательными перегородками;

 для регулирования уровня фильтрации необходимо применение невязких добавок, например, кальциевых лигносульфонатов;

 если в процессе бурения ожидается, что ствол скважины вскроет обваливающиеся глинистые сланцы, главное внимание при выборе полимера должно уделяться его способности поддерживать ствол.

В случае увеличения диаметра ствола для выноса шлама из скважины в промывочной жидкости приходится добавлять загустители, поэтому сохранение требуемого уровня содержания твердой фазы становится трудновыполнимым.

Невозможно поддерживать низкий уровень содержания твердой фазы при бурении в мягких несцементированных глинистых сланцах. В этом случае полимерные растворы используются для сохранения устойчивости ствола, а не для повышения скорости проходки.