Выбор реологических свойств бурового раствора.
Реологические свойства буровых растворов должны быть регламентированы, поскольку эти свойства необходимы для составления гидравлической программы бурения скважины.
Реологические свойства промывочных жидкостей в России обычно характеризуют значениями пластической вязкости и динамического напряжения сдвигав.
Реологические свойства промывочных жидкостей зависят, прежде всего, от типа бурового раствора. У растворов, принадлежащих к одному типу, эти свойства определяются составом растворов: содержанием твердой дисперсной фазы, концентрацией органических защитных коллоидов, присутствием электролитов и т.п.
Реологические свойства промывочных жидкостей зависят от концентрации твердой фазы. В свою очередь, содержание твердой фазы непосредственно связано с плотностью бурового раствора.
По этой причине принято представлять показатели реологических свойств буровых растворов как функцию их плотности.
В различных литературных источниках приводятся графики зависимости пластической вязкости и динамического напряжения сдвига от плотности бурового раствора. Эти графики, построенные на основе обобщения большого промыслового и экспериментального материала, могут быть использованы для ориентировочного выбора реологических свойств буровых растворов.
Наиболее изученными являются реологические свойства глинистых растворов. Зависимости пластической вязкости и динамического напряжения сдвига от плотности глинистых растворов приведены на рис.1.
На рис.2 приведены зависимости реологических свойств от плотности для безводных растворов на углеводородной основе.
Зная плотность бурового раствора для каждого технологического интервала, находят по графикам значения пластической вязкости и динамического напряжения сдвига, соответствующие выбранной плотности.
В настоящее время признается, что увеличение дифференциального давления на забое скважины приводит к ухудшению показателей работы долота. Поэтому с целью повышения технико-экономических показателей бурения стремятся снизить давление промывочной жидкости на забой. Для этого ограничивают плотность бурового раствора и стараются уменьшить гидравлические сопротивления при течении бурового раствора в затрубном пространстве.
Снижение гидравлических сопротивлений достигается за счет уменьшения скорости восходящего потока бурового раствора.
При бурении неустойчивых пород одним из технологических приемов, уменьшающих осложнения, является снижение эрозионного действия потока бурового раствора на стенки скважины. Это достигается поддержанием ламинарного режима течения бурового раствора в затрубном пространстве.
Характер режима течения бурового раствора определяется значением безразмерного критерия Рейнольдса, которое, в свою очередь, является функцией пластической вязкости и динамического напряжения сдвига раствора.
Если выбрана скорость восходящего потока бурового раствора в затрубном пространстве, то можно вычислить величину показателей, реологических свойств раствора, которые при заданных размерах ствола скважины и бурильной колонны обеспечат ламинарное течение в затрубном пространстве.
. Зависимости пластической вязкости (η) и динамического напряжения сдвига (τо) от плотности (ρо) глинистых растворов.