Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Различные по составу и свойствам буровые растворы по-разному влияют на возникновение прихвата. В настоящее время уста­новлено, что наиболее прихватоопасные фильтрационные корки формируются из растворов, обработанных УЩР, утяжеленных растворов и растворов с высокой водоотдачей, особенно в дина­мических условиях. Относительно других показателей (вязкость, напряжение сдвига, pH) у исследователей нет определенного мнения.

Один из главнейших факторов — тип химической обработки.

При существующих видах реагентов для обработки буровых растворов, применяемых в большинстве случаев комплексно, а также исходных материалов для их приготовления, разли­чающихся по качественным и количественным показателям, трудно, а порой совершенно невозможно оценить прихватоопас — ность раствора. Некоторые исследователи рекомендуют харак­теризовать прихватоопасность бурового раствора специальным показателем. Согласно одной из работ [55], таким показателем может быть величина силы отрыва металлического пуансона от фильтрационной корки, сформированной при определенном пе­репаде давления, а согласно другой работе [58], оценивать каче­ство раствора предлагается по коэффициенту трения и по си­лам адгезии.

При замере величины силы отрыва металлического пуансона от фильтрационной корки не учитывают влияние сил трения, как существенных составляющих общей силы прихвата. В связи с этим данный способ может только характеризовать адгезион­ные связи в паре металл — корка. Наиболее приемлемый пока­затель прихватоопасности бурового раствора, отображающий физическую сущность явлений, происходящих при прихвате и освобождении инструмента, — удельная сила сопротивления со­осному сдвигу плоского металлического индентора по фильтра­ционной корке, образованной из раствора при температуре и перепаде давления, соответствующих условиям в скважине.

Удельную силу сопротивления можно замерить на установке, подобной описанной в работе [66]. В этой установке при соответ­ствующих температуре и перепаде давления на модели прони­цаемого пласта (металлокерамический фильтр) формируется фильтрационная корка и возникает прихват индентора. Кроме силы прихвата, учитываются также водоотдача (при формиро­вании корки и прихвата) и толщина фильтрационной корки. Сила прихвата, отнесенная к площади контакта индентора с фильтрационной коркой, рассматривается как удельная сила прихвата (Кп, кгс/см2). В этом показателе учитываются совмест­ное действие сил трения и адгезии, перепада давления, темпе­ратуры, качество бурового раствора и корки, количество и качество смазочной добавки к раствору (при определенном времени контакта).

После определения Ка можно вычислить общую силу, кото^ рую необходимо приложить к инструменту (сверх его веса) для освобождения его в случае прихвата:

Q = KUS, (33)

где 5 — площадь фактического контакта элементов компоновки низа бурильной колонны с коркой в зоне прихвата, см2.

Для сравнения прихватоопасности буровых растворов, испы­
тываемых при различных перепадах давления (но при одина­ковом времени контакта), используют показатель К’п, т. е.

Кп = KjAp,

где Др — перепад давления при проведении опыта, кгс/см2.

При известных значениях S, Ар и Кп можно определить силу, которую требуется приложить к инструменту (сверх его веса) для ликвидации прихвата:

Q = KnApS.

Пример. В скважине произошел прихват колонны бурильных труб при Др=160 кгс/см2 и 5 = 5000 см2. Исследование прихватоопасности буро­вого раствора (находящегося в скважине), проведенное на специальной установке при Ар=50 кгс/см2, позволило установить, что удельная сила при­хвата Яп = Ю кгс/см2. Для сравнения исследовали прихватоопасность буро­вого раствора при перепаде давления в скважине 160 кгс/см2. Тогда, со­гласно формуле (34),

К’п= 10/50 = 0,2.

Используя формулу (35), можно определить силу, которую необходимо приложить к прихваченному. бурильному инструменту (сверх его веса) для ликвидации аварии в скважине:

Q = 0,2-160-5000 = 160 000 кгс = 160 тс.

В результате исследований прихватоопасности буровых рас­творов по пробам, отобранным из скважин, с применением спе­циальной установки получили некоторые значения Ки и К, а [68], наибольшим из них были значения для растворов, обработанных УЩР, а также содержащих утяжелители и недостаточное коли­чество смазочных веществ. Ки и К’п уменьшали дополнительной химической обработкой раствора и вводом смазочных добавок.

Комментарии запрещены.