ОСОБЕННОСТИ ВЫНОСА ПОРОДЫ В ИСКРИВЛЕННОЙ СКВАЖИНЕ
При циркуляции глинистого раствора в искривленной скважине создаются более благоприятные условия для слипания отдельных мелких частиц выбуренной породы в агрегаты, чем в обычной (вертикальной скважине. Максимальный диаметр слипшейся частицы, которая может выноситься из скважины, равен
|
i/j |
= D — й(н,
где D диаметр скважины; dn — наружный диаметр бурильной трубы.
Скорость движения частицы в кольцевом пространстве
где v — скорость потока глинистого раствора; w — скорость погружения частицы в растворе.
Скорость погружения частицы при турбулентном потоке ■обычно определяют по формуле Риттингера
где уп —объемный вес породы; уж —объемный вес раствора; d — диаметр частицы; k — опытный коэффициент, зависящий ■от формы частицы.
При структурном режиме течения скорость погружения частиц породы определяется по формуле
где а = — г-, т. е. отношение диаметра данной частицы к диа
метру нетонущей; т0 — начало текучести глинистого раствора; rj — структурная вязкость.
Движение частиц породы в искривленной скважине отличается от такового в вертикальной.
В наклонно-направленной скважине частицы, слипаясь друг с другом, будут двигаться под влиянием силы, равной Рх = Pcosа (рис. 57).
Сила сопротивления движению частицы шарообразной формы определяется по формуле Ньютона
|
nd2 ~4— |
|
Vw. w — g |
|
f=c |
где с — коэффициент, зависящий от формы тела и рода жидкости; g — ускорение силы тяжести; d—диаметр частицы; Уж — удельный вес жидкости; w — скорость движения частицы в жидкости. Вес шарообразной частицы в жидкости
nd3 ~6~
|
Р = |
|
Рис. 57. Схема движения частиц породы в наклонно-направленной скважине. |
(у п — Уж).
|
Рис. 58. Схема расположения застойной зоны. / — скважина; 2 — бурильная труба; 3 — застойная зона; 4 — поток раствора; 5 — желоб. |
Так как крупные частицы е искривленной скважине движутся по наклонной плоскости, то скорость их погружения будет зависеть от угла искривления скважины. Удельный вес частицы принимается больше удельного веса жидкости.
Из условия Рх = / находим
W = k j/~d x’j cos a.
Следовательно, за счет повышенного сопротивления частиц погружению при уп > Уж и выносу при уп < Уж интенсивность налипания частиц на стенки ствола искривленной скважины, а следовательно, скорость сужения его при данных параметрах раствора и скорости потока будут тем выше, чем сложнее конфигурация ствола скважины.
В искривленных скважинах вследствие наличия желобов характер движения потока промывочной жидкости значительно усложняется, обусловливая повышенную интенсивность налипания частиц породы на стенки скважины.
Например, если бурильная труба частично входит в желоб, то в пределах желоба и части ствола, примыкающего к бурильной трубе, образуется застойная зона (рис. 58) с незначительной скоростью движения потока, а временами даже полного покоя. В зоне застоя создаются условия для более интенсивного налипания частиц породы, а следовательно, местных сужений ствола. Наибольшая скорость движения промывочной жидкости обычно — наблюдается в ядре потока, а наименьшая — у стенок ствола.
Для улучшения условий выноса частиц породы и предупреждения сужения стволов искривленных скважин скорость потока раствора в кольцевом пространстве рекомендуется повышать против обычных вертикальных скважин на величину, пропорциональную изменению площади кольцевого пространства, за счет образования желоба. Так, например, при бурении скважины долотом № 12 трубами диаметром 65/&" скорость потока при наличии желоба для обеспечения нормальных условий выноса частиц должна быть на 30% больше обычной.
При невозможности за счет повышения производительности насоса увеличить скорость восходящего потока раствора промывать скважину следует, вращая колонну бурильных труб, так как в этом случае подъемная способность промывочной1 жидкости несколько возрастает и очистка скважины улучшается.