Влияние интенсивности промывки забоя скважины

  Циркуляция промывочной жидкости при бурении скважины должна обеспечить очистку забоя от частиц разрушенной горной породы, предотвратить вторичное перемалывание этих частиц. Именно по этой причине проектирование режима очистки забоя скважины промывочной жидкостью является составной частью проектирования параметров режима бурения.

С возрастанием расхода Q  улучшается очистка забоя, следовательно, повышается эффективность работы долота. Но в то же время увели-чиваются потери давления в кольцевом пространстве пропорционально Q². Это приводит к росту гидродинамического давления на забой, создаются неблагоприятные условия для отрыва шлама от поверхности забоя, сни-жается механическая скорость бурения. Другими словами, отрицательным последствием интенсификации промывки скважины может стать увели-чение дифференциального давления на забое скважины и, как следствие, ухудшение условий разрушения горной породы.

 Отмеченное двоякое влияние производительности циркуляции промывочной жидкости на скорость бурения отражено формулой, предложенной В.С. Федоровым:

 

   V_м = Q /(a + bQ),

где a, b - параметры, зависящие от свойств разбуриваемых горных пород,

промывочной жидкости и конструкции долота (Рис.26).

 

Для улучшения очистки забоя скважины следует стремиться не к бесконечному увеличению производительности циркуляции, а добиваться этого

• использованием насадков уменьшенных диаметров, приближенных к забою,

• созданием потоков промывочной жидкости вдоль поверхности забоя, обеспечивающих отрыв частиц шлама от забоя,

• введением в промывочную жидкость смазывающих добавок, сни-жающих величину сил, удерживающих частицы шлама на забое

• cовершенствовании реологических свойств бурового раствора и пр.

Согласно исследованиям отечественных ученых, удельный расход промывочной жидкости, подаваемой на забой скважины, для шарошечных и лопастных долот должен составлять (0,057 ÷ 0,065) л/(с·см²), и для алмазных – (0,06 ÷ 0,1) л/(с·см²).

Особо подчеркнем, что увеличение механической скорости бурения применением гидромониторных насадков обеспечивается не дополнитель-ным разрушением горной породы забоя высоконапорными затопленными струями промывочной жидкости, а улучшением очистки забоя от шлама при использовании гидромониторных насадков. Для успешного механо-гидравлического воздействия на горную породу забоя скважины и разрушения горной породы струей жидкости, вытекающей из насадков необходимо значительно увеличить скорость истечения затопленной струи из насадков (довести скорость истечения струи до нескольких сотен метров в секунду), воздействовать струей на ту часть площади забоя, на которую воздействует зуб долота. 

При бурении мягких горных пород повышение расхода промывочной жидкости приводит к размыву стенки скважины, что может обеспечить рост интенсивности искривления скважины. Введение в промывочную жидкость смазывающих добавок снижает трение инструмента о горную породу стенки скважины, что способствует меньшему ее разрушению и обеспечивает меньшее искривление скважины.  

Завершая разговор о влиянии расхода промывочной жидкости на величину механической скорости, отметим, что практика бурения скважин с высокими механическими скоростями бурения (свыше 10 - 15 м/ч) в Западной Сибири обнаружила влияние “утяжеления” восходящего потока промывочной жидкости с увеличением концентрации шлама в ней на величину механической скорости. Это позволяет ставить задачу оптими-зации расхода промывочной жидкости с целью минимизации гидродина-мического давления на забой скважины.

Измерение расхода промывочной жидкости осуществляется индук-ционными расходомерами РГР-7, РГР-100, принцип действия которых основан на явлении электромагитной индукции. Эти расходомеры обеспечивает контроль расхода только электропроводящей промывочной жидкости.