24.08.2019
Площадочный вибратор является приспособлением, аналогичным электродвигателю, применяемое в роли источника эффективных колебаний....


24.08.2019
На сегодняшний день во всём мире наблюдается максимально экономное использование энергоресурсов, а владельцы недвижимого...


24.08.2019
В процессе обустройства ванной комнаты приходится выбирать большое количество важнейших компонентов, начиная от ванных и унитаза,...


23.08.2019
На сегодняшний день циркониевые коронки считаются уникальной разработкой в сфере протезирования зубов, её пользуются стоматологи...


23.08.2019
Эксплуатационный период любого строения, сохранность всего имущества и создание в нём оптимального микроклимат определяется, в...


23.08.2019
Дабы постройка выглядела массивной и напоминала строения минувших веков, нередко мастера выполняют отделку с помощью руст. Это...


Условия и опыт применения воды в качестве промывочной жидкости

15.07.2019

Вода и естественные суспензии на основе неглинистых выбуренных пород (EBC) применяются в качестве промывочных жидкостей при разбуривании карбонатных, гипсово-ангидритовых пород и растворимых солей (галита, сильвина и др.).

В отличие от глинистых растворов вода не обладает способностью откладывать на стенках скважины фильтрационную корку и удерживать частицы выбуренной породы во взвешенном состоянии при остановках циркуляции. Вода обладает меньшей вязкостью, чем любая промывочная жидкость. Ее удельный вес также меньше удельного веса многих промывочных жидкостей. Вода дешева, доступна, является хорошим растворителем, понижает прочность горных пород и хорошо фильтруется. Эти особенности создают ряд преимуществ и недостатков и определяют область применения воды как промывочной жидкости.

Отсутствие способности образовывать малопроницаемую фильтрационную корку может ограничивать применение воды только при разбуривании несцементированных или слабосцементированных песков, конгломератов и других рыхлых пород. Фильтрационная корка на стенках скважин, сложенных известняками и песчаниками, не всегда полезна, а во многих случаях приносит даже вред, вызывая образование сальников, приводя к затяжкам и прихватам колонны. Поэтому требовать, чтобы промывочная жидкость обладала во всех случаях глинизирующими способностями, нелогично.

Считают, что «удерживающая способность» промывочной жидкости необходима для удержания частиц выбуренной породы во взвешенном состоянии при остановке циркуляции. Рассмотрим, какое влияние на процесс бурения оказывает этот фактор.

Объем выбуренной породы, переходящей в состав промывочной жидкости в единицу времени, равен 0,785 D2vм. В это же время забой омывает Q л/с промывочной жидкости. Следовательно, объемное содержание выбуренной породы в 1 м3 промывочной жидкости Cп составит

Общий объем выбуренной породы, движущейся вверх вместе с промывочной жидкостью в кольцевом пространстве между бурильными трубами и стенками скважины, равен

где D — диаметр скважины в м; vм — механическая скорость бурения в м/ч; dв — наружный диаметр бурильных труб в м; H — глубина скважины в м.

Часть этого объема породы раздроблена до размеров коллоидных частиц или отдельных молекул. Такие частицы практически не осаждаются на забое в условиях скважины. Если обозначить коэффициентом а долю частиц коллоидных размеров, то объем породы, осаждающейся при остановках циркуляции, будет

Коэффициент а может изменяться от нуля для хорошо растворимых солей до значений, близких к единице для кварцевого песка. В частности, для аргиллитов можно принять а = 0,6. При остановке циркуляции оседающая на забое выбуренная порода займет несколько больший объем, чем до разбуривания, что может быть оценено коэффициентом укладки р. С учетом коэффициента укладки высота столба осевшей па забое породы будет равна

Если же колонна находится на забое, то высота осевшей породы будет равна

В табл. 30 приведены величины Vос, h и hк в скважине диаметром 0,190 м при а = 0,8; в = 1,2; dн = 0,140 м; H = 2000 м и Q = 40 л/с при различных скоростях бурения vм.

Как видно из табл. 30, объем и высота столба осевшей породы невелики. Кроме того, достаточно в зависимости от глубины в течение 10—30 мин вести промывку перед подъемом колонны, чтобы и это небольшое количество породы было удалено из скважины.

Следовательно, в условиях данного примера функция промывочной жидкости «удержание частиц выбуренной породы во взвешенном состоянии» не имеет существенного значения. Такие условия характерны для Татарии и Башкирии. В этих районах задача удержания частиц пород во взвешенном состоянии может возникнуть в случае, когда неустойчивые породы осыпаются в скважину как во время бурения, так и при остановках циркуляции. Удерживающей способностью объясняется кажущееся повышение устойчивости глин угленосной и кыновской свит при замене воды глинистым раствором или естественным раствором при бурении в Татарии и Башкирии.

Вода может применяться в качестве промывочной жидкости только в том случае, когда отношение пластового давления в проходимых водоносных пластах рпл к глубине скважины близко к 0,1. Если это отношение значительно больше 0,1, то могут происходить водяные выбросы, если значительно меньше 0,1, — то поглощение. Вода не должна применяться в качестве промывочной жидкости при вскрытии нефтеносных и газоносных пластов.

По мнению Ю.В. Вадецкого, существует три основных условия, необходимых для использования воды в качестве промывочной жидкости:

- устойчивость разбуриваемых горных пород, высокая сопротивляемость их размывающему действию потока промывочной жидкости;

- наличие мощных насосов, позволяющих создавать высокие скорости восходящего потока воды в затрубном пространстве;

- бесперебойное снабжение технической водой, так как расход ее составляет 3,55—5 м3 на 1 м проходки, а по отдельным скважинам — до 10 м3/м.

Для определения устойчивости стенок скважин при бурении на воде Ю.В. Вадецкий ввел коэффициент обвалообразования Коб, который равен отношению фактического Vф объема ствола скважины к теоретическому Vт объему,

Фактический объем участка скважины определяют путем измерения площади кавернограммы планиметром. Отношение этой площади к площади, ограниченной номинальным диаметром, дает величину Коб. Ю.В. Вадецкий считает, что бурение на воде возможно, если 1<Коб<3, а при Kоб больше 3 использование воды может привести к опасным осложнениям.

К числу преимуществ использования воды вместо глинистых растворов в качестве промывочной жидкости относятся следующие: увеличение механической скорости бурения; уменьшение расхода долот; увеличение межремонтного периода работы турбобуров и другого бурового оборудования, снижение затрат на глину и химические реагенты; уменьшение времени, затрачиваемого на приготовление, обработку и очистку промывочной жидкости, снижение затрат на механизмы по приготовлению и очистке глинистого, раствора.

Использование воды вместо глинистого раствора в конторе бурения № 1 Туймазабурнефть уже в первый год внедрения (1952 г.) позволило увеличить проходку на долото на 18%, механическую скорость бурения на 32%, а коммерческую скорость на 20%. Расход глины уменьшился на 24%, кальцинированной соды на 45%, запасных частей в 2 раза. В дальнейшем в результате освоения технологии эти показатели были еще более улучшены.

Исследования В.И. Игревского показали, что при бурении с промывкой водой в тресте Альметьевбурнефть проходка на долото увеличивается на 17—50% по сравнению с бурением с промывкой глинистым раствором. Одновременно наблюдается рост механических скоростей в среднем на 50%. Использование воды в качестве промывочной жидкости обусловливает значительную экономию средств. По данным К. Евстигнеева, Р. Матюшина и В. Салова, источниками удешевления стоимости 1 м проходки являются экономия от повышения скорости бурения, сокращения расхода долот, химических реагентов, глины, деталей насосов, транспорта и т. п.

Интересен зарубежный опыт использования воды в качестве промывочной жидкости. При бурении скважины глубиной 3000 м долотами диаметром 251 мм был создан форсированный режим бурения: нагрузка на долото от 22 до 45 тс (в среднем 31,7 тс), скорость вращения от 180 до 450 об/мин. В бурильные трубы закачивалась чистая вода, а промывочная жидкость, смешанная с выбуренной породой, имела удельный вес около 1,2 гс/см3. Механическая скорость бурения находилась в пределах 75—150 м/ч. Такие высокие скорости были достигнуты благодаря тому, что вода хорошо очищала забой, не давала образовываться сальникам, обеспечивала минимальные гидравлические сопротивления и обладала максимальной водоотдачей. Время механического бурения скважины глубиной 3000 м составило 3,4 дня.

В Татарии разработана методика проходки с промывкой водой осыпающихся аргиллитов угленосной свиты и кыновских слоев путем цементирования каверн в начальной стадии кавернообразования. При цементировке каверн часто возникали прихваты, вызванные образованием прочного цементного тампона в затрубном пространстве вследствие фильтрации воды из цементного раствора в проницаемые пласты. Для глинизации проницаемых пластов в зоне цементного моста перед цементным раствором закачивают 5—6 м3 глинистого раствора, который создает глинистую корку, препятствующую фильтрации воды из цементного раствора. Указанное мероприятие позволяет избежать прихвата во время цементировки ка верп.

Проходка нижних интервалов скважин в Татарии с промывкой водой позволяет значительно повысить технико-экономические показатели бурения и снизить стоимость 1 м проходки. Однако автор недооценивает отрицательное влияние воды на продуктивные пласты.

Исследуя характер кавернообразования при бурении скважин с промывкой водой на Ново-Елховском месторождении в Татарии, авторы пришли к выводу, что кавернообразование в верейском горизонте начинается сразу после вскрытия. Через 90—100 ч период обвалообразования заканчивается и в дальнейшем рост каверн не наблюдается. Осыпающиеся аргиллиты вызывают проработки при каждом спуске долота. Интервал проработок составляет 10—70 м. Для предотвращения проработок используют два метода: цементирование каверн и переход на глинистый раствор. Экономические расчеты показали, что если проработки начинаются выше доманиковых слоев, то целесообразно остановить бурение и зацементировать каверны. Если же проработки возникают при разбуривании доманиковых слоев, то для предотвращения проработок экономически более выгодно перейти на глинистый раствор.

Значительное повышение скоростей бурения и большая экономия средств побудили осуществить попытку бурения на воде в объединении Грознефть, где удавалось пройти с промывкой водой до глубины 800—1000 м с последующим переходом на глинистый раствор. Скорость бурения при этом увеличивалась в 2 раза.

Вода может быть использована в качестве промывочной жидкости при бурении в глинистых породах, но в этом случае в ее состав необходимо вводить водорастворимые соли поливалентных металлов. Наиболее простой и доступной водорастворимой солью поливалентных металлов является хлористый кальций.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна