6.2 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 значением пластической вязкости η и динамического напряжения сдвига τ₀. Реологические свойства промывочных жидкостей зависят 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.

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 бурение 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.

6.3 Определение минимально необходимого значения динамического напряжения сдвига для обеспечения ламинарного режима течения бурового раствора в затрубном пространстве

Критическая скорость течения и критическое значение критерия Рейнольдса определяется через критерий Хедстрема:

, (6.7)

где - динамическое напряжение сдвига, Па;

- диаметр скважины, исходя из применяемого диаметра долота.

Применяемые диаметры долота и коэффициенты ковернозности указаны в таблице 6.2

Таблица 6.2 – Применяемые диаметры долот

Интервал бурения,м	Коэффициент ковернозности	Диаметр долота,м
0-250	1,30	0,3937
250-1800	1,25	0,2699
1800-3200	1,20	0,1905
3200-4200	1,15	0,1905

Для интервала 0-250м: = 1,3∙0,3937 = 0,512м;

Для интервала 250-1800м: = 1,25∙0,2699 = 0,3374м;

Для интервала 1800-3200м: = 1,2∙0,1905 = 0,2286 м;

Для интервала 3200-4200м: Д_с=1,15∙0,1905=0,2191м.

- наружный диаметр бурильной колонны. Диаметр бурильных труб приведён в таблице 6.3

Таблица 6.3 – Диаметр используемых бурильных труб

Обозначение бурильной трубы	Диаметр бурильной колонны,м
В-140 х 9Д	0,140
В-140 х 9Д	0,140
В-114 х 9Д	0,114

Наружный диаметр бурильной колонны исходя из конструкции скважины равен:

Для интервала 0-250м: Д =0,140 м,

Для интервала 250-1800м: Д =0,140 м,

Для интервала 1800-3200м: Д =0,114 м;

Для интервала 3200-4200: Д=0,114м;

- пластическая вязкость, Па·с;

- плотность, кг/м³.

Критическое значение критерия Рейнольдса, при котором начинает турбулизация потока в затрубном пространстве:

_(6.8)

Критическая скорость течения:

(6.9)

Выбранная скорость восходящего потока бурового раствора в затрубном пространстве не должна превышать критическое значение скорости течения, то есть должно соблюдаться условие:

(6.10)

Такому значению критерия Рейнольдса соответствует величина критерия Хедстрема, определяемая по формуле:

(6.11)

Минимально допустимая величина динамического напряжения сдвига бурового раствора, при котором в растворе, движущемся с выбранной скоростью W, начинается турбулизация потока, находится по формуле:

(6.12)

Практикой бурения установлено, что для обычных глинистых растворов это отношение должно находиться в пределах:

(6.13)

При бурении интервалов под эксплуатационную колонну, где выдерживается соотношение , можно принимать .

При бурении интервалов под кондуктор и промежуточную колонны, когда и необходимо улучшить условия выноса обломков, целесообразно поддерживать .

Произведем расчет для всех интервалов бурения:

Интервал 0-250 метров:

,

,

,

,

,

.

Интервал 250-1800 метров:

,

,

м/с

,

,

.

Интервал 1800-3200 метров:

,

,

,

,

,

.

Интервал 3200-4200 метров:

,

,

,

,

,

.

Все расчеты сведем в таблицу 6.3

Таблица 6.3 – Параметры бурового раствора в зависимости от глубины

Интервал бурения, м.
0-250	98598600	318159	3,00	94337738	9,57	2,39
250-1800	27763817	153645	2,73	26644944	9,60	2,40
1800-3200	8643261	77919	2,24	8096605	8,43	2,10
3200-4200	7269655	71763	2,31	6974575	8,56	2,14