Прокачка порций тяжелой жидкости
Прокачка порций тяжелой жидкости, имеющей относительную плотность, на 0,24 превышающую относительную плотность бурового раствора, улучшает очистку ствола от шлама. Однако такая практика мало улучшает удаление шламовой постели, образовавшейся на стенке скважины с большим зенитным углом, если перед тяжелой жидкостью не прокачивают маловязкую смывающую жидкость при турбулентном режиме течения. При прокачке тяжелой жидкости следует принять меры по недопущению гидроразрыва пород и поглощения.
Промывка перед подъемом бурильной колонны
Продолжительность промывки перед подъемом бурильной колонны зависит от диаметра скважины и величины ее зенитного угла. Данные приведенной ниже таблицы получены на основе расчетов скорости осаждения частиц и промысловой практики.
Коэффициент увеличения длины ствола
Зенитный угол, град. 445 мм 311мм 216 мм
0°-10° 1,5 1,3 1,3
10°-30° 1,7 1,4 1,4
30°-600 2,5 1,8 1,6
более 60° 3,0 2,0 1,7
Рис. 1.18. Промывка перед подъемом бурильной колонны.
Рис 1.19. Расход промывочной жидкости, необходимой для выноса шлама из горизонтального ствола диаметром 216 мм
Рис. 1.20. Расчетные режимы течения в скважине диаметром 216 мм
Контроль очистки скважины от шлама
Эффективность транспортировки шлама должна быть повышена до максимума путем оптимизации несущей способности бурового раствора, скоростей потока в кольцевом пространстве, размера частиц шлама, максимально допустимой механической скорости проходки и пр. Нужно также следовать надежной системе контроля за очисткой ствола для того, чтобы обнаружить ухудшение выноса шлама еще до того, как плохая очистка вызовет осложнения. Такая система включает в себя:
Сравнение общего объема выбуренной породы с объемом шлама, удаленного из раствора в очистных устройствах, и количеством твердой фазы, перешедшей в буровой раствор.
Тщательный контроль и регистрацию числа ходов насосов и развиваемого ими давления; нагрузки на крюк при подъеме и спуске бурильной колонны и ее вращении.. Повышенные значения могут быть первыми признаками начинающихся осложнений с очисткой ствола или осложнений, не связанных с очисткой.
Не следует думать, что из скважины выносятся все обломки породы. Если нужно, регулярно проводите закачку порции смывающей жидкости (в соответствии с величиной зенитного угла и геометрией ствола скважины), частичный подъем бурильной колонны с проработкой и промывкой для разрушения осадка и удаления его из скважины.
Горизонтальный участок диаметром 216 мм (8-1/2")
На рис. 1.19 представлен график, характеризующий минимальную подачу буровых насосов, обеспечивающий очистку ствола на горизонтальном участке.
При увеличении механической скорости проходки очищать скважину от шлама становится труднее. При увеличении плотности бурового раствора очистка скважины облегчается. При обычных значениях механической скорости проходки для очистки скважины от шлама достаточна производительность насосов в пределах от 20 до 30 л/с.
Влияние режима течения
В горизонтальных скважинах очистка ствола улучшается при турбулентном режиме течения бурового раствора. В скважинах диаметром 311 мм и более режим течения раствора в кольцевом пространстве бывает обычно ламинарным.
В скважинах диаметром 216 мм и менее режим течения может стать турбулентным в зависимости от величины расход и реологических свойств раствора.
На величину критического расхода жидкости сильно влияет ее динамическое напряжение сдвига. Данные, приведенные на рис. 1.20, относятся к буровому раствору с плотностью 1600 кг/м. Для того, чтобы создать турбулентный режим течения растворов с меньшей плотностью, потребуется более значительный расход потока. Из графика видно, что при нормальном расходе жидкости трудно достичь турбулентного режима течения, если динамическое напряжение сдвигу бурового раствора превышает 5 Па. Несмотря на это, реологические свойства бурового раствора и его статическое напряжение сдвига должны оставаться достаточными для удержания во взвешенном состоянии утяжелителя. Это особенно важно для тех периодов, когда раствор в скважине остается в покое (во время геофизических работ, спуска обсадной колонны).
Хотя при турбулентном режиме течения вынос шлама из горизонтального участка улучшается, создание такого режима не является непременным условием, а иногда турбулентный режим просто недостижим. Важнее всего ограничивать механическую скорость проходки до пределов, определяемых шариками по очистке скважины.
При появлении признаков неудовлетворительной очистки скважины лучше увеличить подачу насосов, чем изменять реологические свойства бурового раствора или режим течения.