ВЫБОР БУРОВОГО РАСТВОРА И ЕГО РАСХОДА
При выборе бурового раствора следует стремиться иметь возможно меньшие значения удельного веса, напряжения сдвига и. вязкости и как можно меньшую концентрацию твердых частиц в нем. При благоприятных геологических условиях следует отдавать предпочтение воде, воздуху или газам. В определенных уело — . виях хорошие результаты дает применение аэрированных промывочных жидкостей.
Удельный вес промывочной жидкости, как правило, выбирают с таким расчетом, чтобы* во-первых, не допустить поступление в ствол скважины флюидов йз проходимых пород и поглощения промывочной жидкости и, во-вторых, предотвратить нарушение устойчивости стенки скважины. .
Для удовлетворения первого условия удельный вес промывочной жидкости в Г/см3 можно определять по формуле
|
(170) |
Юрпл I и
Уж = 77———- Г О
**ПП 1г
ПЛ. К
или по формуле [31]
|
(171) |
Уж = Юр;л + ь = рот + ъ,
где рпл — пластовое давление в кГ/см3 Япл. к — глубина залегания кровли пласта в м; Ь — величина, зависящая от конкретных условий; р *л — градиент пластового давления в кГ/см2 на 1 м; рот — относительное пластовое давление.
Величину b можно определять по формуле
|
|
в которой ч=0,1—0,15 для скважин глубиной до 1200 м и ц=0,05— 0,10 для скважин большей глубины. Для нормальных условий бурения обычно принимают 6 = 0,15—0,20.
При бурении скважин на площадях с аномально высокими пластовыми давлениями приходится поддерживать вполне определенное соотношение между статическим давлением промывочной жидкости и пластовым давлением. В таком случае Ь подсчитывается по формуле
“П7Г If •
6 =
в которой Др — оптимальное превышение статического давления промывочной жидкости над пластовым давлением в кГ/см2. Значение Др определяется на основе опыта бурения скважин в конкретных условиях; оно может составлять всего 15—10 кГ/см2 и меньше [70]. Величина уж в рассматриваемых условиях должна удовлетворять неравенству
|
(174> |
где р* —градиент гидроразрыва пласта в кГ/см2 на 1 м.
Удельный вес промывочной жидкости для создания необходимого противодавления на стенку скважины, так же как и Др, обычно выбирается на основе опыта бурения в данных условиях. Аналитическое решение этого вопроса рассмотрено в работах [42, 97, 105].
Расход бурового флюида для очистки забоя определяется по данному значению подачи его на единицу площади забоя q3, скорости истечения его из промывочных устройств долота ии, давления струи на забой рсз. Рекомендации по выбору q3, vn и рсз изложены на стр. 41. Расход промывочной жидкости для предотвращения подмятия частиц выбуренной породы шарошками вычисляется по формуле
|
(175) |
Q = 0,417 -10 ВЯЦ. КВ етп sin 20,
где Я— средняя площадь поперечного сечения потока, выносящего выбуренную породу в кольцевое пространство, в см2 еш — количество шарошек; 0 — угол наклона осей цапф к оси долота; п— скорость вращения шарошек в об]мин [49]. Значения Я для трехшарошечных долот типа М приведены в табл. 25.
|
Таблица 25
|
Выбуренная порода должна не только немедленно удаляться с забоя в кольцевое пространство, но и выноситься на дневную поверхность; при этом не должно допускаться чрезмерное обогащение промывочной жидкости этой породой. Считается [94], что при нормальных условиях бурения достаточно иметь такое Q, чтобы vn составляла 0,9—1,3 м]сек или несколько выше при проходке глин, глинистых сланцев и песков и 0,75—1,0 м/сек при разбури — вании скальных пород. При использовании гидромониторных долот обеспечить такие значения vn весьма затруднительно из-за чрезмерно высоких потерь давления в циркуляционной системе. Допускается [113] при бурении указанными долотами в обычных условиях снижать скорость восходящего потока до 0,76—0,51 м/сек (ос от 0,9 до 15 м/ч); в то же время отмечается, что в тех слу — , чаях, когда оп может быть увеличена, существенно может быть повышена и vc.
С уменьшением диаметра скважины увеличивается стесненность кольцевого пространства, поэтому необходимо повышать va. Рекомендуется [87, 114] при нормальных условиях бурения гидромониторными долотами иметь ип не ниже 0,4 м/сек для долот диаметром 318—381 мм и не ниже 0,7 м/сек для долот диаметром 155 мм.
Требуемое значение va можно подсчитать теоретически [55, 94, 108].
При бурении в осложненных условиях и на больших глубинах ип должна быть выше, чем при бурении в нормальных условиях и на небольших глубинах; она должна обеспечивать хорошее состояние ствола скважины, предотвращая или сводя к минимуму посадки и затяжки бурильной колонны и проработки скважины.
В определенных условиях это достигается применением таких Q, при которых отмечается турбулентный режим ее движения в кольцевом пространстве [70].
На выбор подачи промывочной жидкости влияет ряд факторов, основными из которых являются: гидравлическая мощность буровой установки, допускаемое давление нагнетания (определяемое прочностью насосов и манифольда), возможность регулирования Q, диаметр и тип долота и бурильных труб, свойства проходимых пород, параметры промывочной жидкости, G, п, геологические условия и глубина бурения. Значение Q, выбранное согласно рассмотренным выше условиям, должно корректироваться с учетом указанных факторов и опыта бурения.
Всегда следует стремиться вести бурение при возможно меньшей подаче бурового флюида, которая должна устанавливаться на основе опыта бурения в данных или аналогичных условиях или на основе специально поставленных промысловых экспериментов. Рекомендуется находить минимальную скорость восходящего потока промывочной’жидкости vnmin, при которой еще не наблюдаются сальникообразования на долоте, забойных двигателях и бурильных замках и загрязнения ствола скважины. Чтобы избе-
жать трудностей при определении величины коэффициента ушире — ния скважины, задача установления УПтш решается без учета этого коэффициента. Тогда минимально допустимый расход промывочного флюида вычисляется по формуле
Qmin = 785(D2 — d2)va min, (176)
где D и d в м; ynmin в м/сек и Q в л/сек (D—диаметр долота и d — наружный диаметр бурильных труб).
Рациональной подачей промывочной жидкости является расход QTS, определяемый для конкретных условий на основе техникоэкономического анализа.