Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

В процессе проводки скважины с точки зрения ее термического состояния можно наметить несколько характерных периодов.’

1. Процесс нормального бурения, без каких-либо геологических и технологических нарушений, когда долото совершает работу разрушения породы (с выделением тепла) при циркуляции буро­вого раствора. В этот период забойная температура заметно ниже температуры пород.

2. Процесс промывки, когда циркуляция жидкости осуществ­ляется так же, как и при бурении, но долото не разрушает породу и не нагревается. Следовательно, температура промывки несколь­ко ниже температуры, которая характерна для процесса бурения.

3. Период спуско-подъемных операций, которые проводятся при отсутствии циркуляции. Вполне понятно, что чем дольше бу­дет отсутствовать циркуляция,- тем выше будет подниматься за­бойная температура бурового раствора, приближаясь к темпера­туре пластов.

Таким образом, в процессе бурения температурный режим скважины часто меняется и важно уметь установить время пере­хода неустановившегося режима в режим установившийся. Непо­средственным показателем наступления установившегося теплово­го режима’ является стабильность температуры бурового раствора, например, при выходе его из скважины.

4. Спуск обсадной колонны и создание вокруг нее оболочки из цементного камня. Характер теплообмена между породами и сква­жиной за, счет этих операций значительно изменяется.

Диаметр области нарушения термического режима пристволь­ной зоны скважины зависит от ее диаметра и глубины проникно­вения бурового раствора в пласты, интенсивности и длительности промывки, физических свойств пород и жидкости, их темпера­туры и т. д.

Расстояние от оси скважины до точек, где сохраняется есте­ственная температура пласта, называют условным радиусом теп­лового влияния скважины (гт. в). Определение величины этого радиуса и выявление времени восстановления термического режи­ма, нарушенного бурением, являются важными задачами геотер­мии. Их решением долгие годы занимались и продолжают зани­маться многие ученые. На сегодняшний день наибольшую извест­ность получила методика определения гт. а, предложенная Г. А. Че — ременским. Автор [71] считает, что наиболее наглядно термиче­
ский режим в приствольной зоне можно охарактеризовать следу­ющим выражением:

At „ ,

(VIII.1)

А^эф

где At — температура на расстоянии г от оси скважины, которая находилась в простое время т*;.Д(Эф— температура на расстоянии гЭф в момент прекращения циркуляции; а—коэффициент темпе­ратуропроводности; Т2=?1+тЭф; ti = t+t* — время в момент оп­ределения At; х — общая продолжительность циркуляции; тЭф — Ъремя распространения тепла (холода) от оси скважины на рас­стояние г; тэф — г%ф14а; гэф — эффективный радиус скважины, учи­тывающий проникновение горячей (холодной) жидкости в прони­цаемой стенке: Ei(— х) = — J экспоненциальный интеграл.

ох —

Согласно методике Г. А. Череменского, величина радиуса теп­лового влияния изменяется в зависимости от степени точности замера температур. Текущий радиус г принимает конкретное зна­чение, соответствующее радиусу теплового влияния гт. в только в том случае, если задаться значением удвоенной относительной погрешности замеров температуры.

В табл. 21 приведены значения гт. в, подсчитанные [47] со­гласно этой методике для различных значений удвоенной относи­тельной погрешности измерений 2Е, а и т.

Из табл. 21 видно, что интенсивность роста /vB уменьшается с увеличением погрешности измерений.

Время, в течение которого в скважине восстанавливается теп­ловой режим, обычно определяют экспериментально. Однако его можно определить и по теоретическим зависимостям, из которых наибольшее признание получила зависимость, предложенная Г. А. Череменским. В отличие от других подобных формул, она учитывает влияние нарушения термического режима в пристволь­
ной зоне. Согласно этой формуле, остывание (нагревание) буро­вого раствора характеризуется следующим выражением:

(VIII.2)

где гс — радиус скважины; q— количество тепла, отдаваемого (воспринимаемого) буровым раствором горным породам (от гор­ных пород), на единице длины скважины в единицу времени; тс — = Гс/4ас; ас —■ коэффициент температуропроводности бурового раствора; At — разница температур пород и бурового раствора по истечении времени т. Остальные обозначения, те же, что и для формулы (VIII.1).

На основе зависимости (VIII.2) были построены кривые ЯтД//<7 = /(т), которые хорошо совпали с точками эксперименталь­ных наблюдений. Тем самым было доказано, что, решая уравне­ние (VIII.2) относительно т или At, можно определить время, необходимое для восстановления нарушенного теплового режима скважины, или же перепад температур жидкости и пласта в лю­бой момент простоя скважины при отсутствии циркуляции в ней.

Однако определение многих величин, входящих в зависимость (VIII.2), в условиях скважины представляет сложную и еще не решенную задачу. Поэтому практическое применение этой форму­лы до известной степени ограничивается.

Комментарии запрещены.