Группа компаний Семиречье- бурение скважин на воду, бурение артезианских скважин, водоснабжение, проектирование водозаборов   Перейти на главную страницу сайта Компании Семиречье Контакты компании Семиречье Карта сайта компании Семиречье Заявка на бурение артезианских скважин
    Телефоны группы компаний Семиречье

Промывка скважины

 

Промывка скважины

 
 

 

Значимым режимным параметром при подаче промывочной жидкости, используемой для охлаждения долота, удаления разрушенных пород и удержания стен скважины является количество промывочного раствора. При недостаточной промывке скважины, снижается интенсивность бурения и проходка на долото. Благодаря промыванию забоя скважины, значительно сокращается время бурения. В таком случае, если увеличение интенсивности подачи промывочной жидкости невозможно, уменьшают осевую нагрузку.

Величину бурильных труб берут исходя из диаметра бурения, а восходящий поток промывочного раствора в затрубном пространстве должен иметь скорость не меньше, чем 0,8 м/сек., в связи с условиями удаления из забоя разрушенных продуктов породы.

Окончательные диаметры бурения водоносных скважин выбирают из их назначения, гидрогеологических и др. условий и, как правило, они имеют размеры от 190 до 269мм.

Вычисления показывают, что насосы относительно малой мощности в 11Гр, не дают объемного и полноценного удаления разрушенных продуктов породы из забоя. Вследствие этого, из-за низкой механической скорости бурения, часты прихваты бурового снаряда. Трубы для бурения, имеющие диаметр 73мм, указанным требованиям не отвечают. Успехом применения во многих организациях пользуются бурильные трубы, имеющие диаметр 89 и 114 мм. Это не только увеличивает скорость бурения и обеспечивает благоприятную транспортировку шлама, но и создает хорошие условия для работы труб в скважине, исходя из возникновения напряжения в теле этих бурильных труб.

Кроме того, для сохранения шламового режима, используют более мощные насосы, такие как 9МГР, НБ-40 и другие, а также применяют спаренную работу 2-4 насосов с малой мощностью, например насосы 11Гр.

Минимальная скорость подъёма жидкости во время промывки скважины рассчитывается по формуле Беликова В.Г (на основе допустимой концентрации бурового шлама):

формула1, где:

v6– скорость бурения;

Fк – площадь кольцевого забоя;

Fa – площадь забоя в см3.

Таким образом, при увеличении скорости бурения, увеличивается интенсивность промывки скважины.

При сложных условиях допустимая концентрация шлама в жидкости может снижаться до 0,02-0,03. Современные теоретические расчёты, касающиеся предельно допустимой скорости подъёма промывочного раствора, расходятся с практическими выводами: шлам удаляется при достаточно малых значениях скоростей подъёма, так как при вращении колонны труб нарушается структурный потоковый режим, что приводит к развитию турбулентных зон.

Осуществляя промывку скважины, для более интенсивного подъёма бурового шлама создали конструкцию специальных лопастей (турбулизаторов), которые устанавливают на бурильных трубах через определённое расстояние. Лопасти увеличивают скорость потока в затрубном пространстве и способствуют образованию турбулентных зон. Благодаря этому происходит интенсификация подъёма бурового шлама и увеличивается скорость бурения.

Например, при вращении наклонной лопасти на бурильной трубе, образуется вертикальная составляющая движения (рис.1).

рис1

Рис.1

Скорости потока при промывке скважины (вертикальная (vz), абсолютная (va) и относительная (vr)) определяют по следующим формулам:

  • формула1
  • формула2
  • формула3

Угол формула5, характеризующий взаимодействие промывочного раствора и лопасти, зависит от следующих факторов:

- окружная скорость (формула6);

- коэффициент трения потока о лопасть;

- физические постоянные величины потока.

При помощи насоса подъём поток в затрубном пространстве происходит со скоростьюформула12(рис.2)

рис2

Рис.2

При этом увеличивается абсолютная скорость подъёма промывочной жидкости, и образуются зоны турбулентности в затрубном пространстве. Промывка скважины при отсутствии лопастей даёт меньший эффект от вращения колонны. При вращении бурильных труб вокруг оси скважины, абсолютная скорость вычисляется по формуле:

формула7, здесь:

R – радиус скважины, м;

К1 – коэффициент проскальзывания, К1<1;

формула8 – угловая частота вращения, об/мин.;

vz – скорость восходящего потокав м/с., причём va>vz.

Критическая скорость во время промывки скважины, вызывающая турбулентность движения раствора, определяется по формуле Беликова:

формула9, где:

формула5 - плотность раствора;

формула10 - статическое наряжение сдвига промывочной жидкости.

Следовательно:

формула11

При промывке скважины подъём потока жидкости обусловлен различными законами: ламинарным, ламинарным с вихрями, турбулентным и турбулентным с завихрением. Последние два режима обеспечивают беспрерывный подъём потока, более высокую его среднюю скорость и создают идеальные условия для выноса частиц породы (по сравнению с ламинарным режимом, который имеет место при Rе < 1600).

Для труб с диаметром 73 мм целесообразно увеличить частоту вращения бурильных труб до 100 об/мин. Чем больше диаметр труб, тем выше турбулентность.

Для осуществления промывки скважины, трест «Востокбурвод» разработал конструкцию ступенчатого долота лопастного типа (рис.3), в которой также чётко прослеживается принцип создания турбулентных зон по длине колонны.

рис3

Рис.3 Ступенчатое долото

1 - долото; 2 - корпус расширителя; 3 - кольцо; 4 - лопасти; 5 - УБТ; 6 и 7 - переходники; 8 - бурильные трубы.

Данная конструкция получила широкое применение при бурении под кондуктор, когда происходит расширение верхней части ствола скважины (двумя забоями). Как правило, при этом используют долото с тремя лопастями 243 мм диаметром и расширитель со сменными лопастями 346 мм диаметром. Расширитель монтируют на глубину от 150 до 300 метров. После бурения расширителем инструмент поднимают, опускают и цементируют кондуктор, затем бурение осуществляют обычным способом.

Бурение осуществляется при помощи установок с тяжёлым низом, таких как БУ-800Бр с 2-мя насосами БрН-1 либо УБВ-600 с 2-мя насосами типа. Глубина скважины может колебаться в пределах 500 - 1600 метров.

По результатам исследований учёных под руководством Гендлера Б.Л., введение разнообразных добавок ведёт к снижению критической скорости потока в 2-2,5 раза и ранней его турбуленизации, что усиливает интенсивность очистки ствола скважины и забоя за счёт выравнивания скоростей потока в затрубном сечении и уменьшению забойных зон. Оптимальными для промывки скважины являются локбатанская добавка (6-8%),балаховская (6%), сангачальская (8-10%), дашгильская (7%), чалинская и добавка нефтяных камней (12%). В раствор целесообразно добавлять NaOH (0,1% от объёма нефти), 5%-ный водный раствор нитроглицирина (4% от объёма раствора) для блокирования увеличения коэффициента гидравлических сопротивлений, либо добавки хромпика, гипана, петролатума, СГ, КИЗП, К-4, ГКЖ-11, которые снижают данный коэффициент от10 до 24%.

ГКЖ-11 является наиболее эффективной добавкой (0,2% объёма).

При промывке скважины, раствор с большой плотностью ведёт к упрочнению горной породы, при этом снижаются проходка на долото и скорость бурения. Наиболее высокие показатели достигаются при использовании воздуха или газа в качестве очистного реагента.

В глинистых породах при бурении за счёт склеивания глинистых частиц нередко образуются «сальники», что увеличивает крутящий момент и препятствует своевременному удалению разрушенных частиц породы из забоя.