Роль реологических свойств бурового раствора при бурении и закачивании скважин.

Консистенция, или "вязкость" бурового раствора может в определенной степени служить мерилом способности раствора к транспортированию обломков выбуренной породы по стволу скважины. Чем больше вязкость бурового раствора, тем лучше его несущая способность. То есть, более вязкий раствор способен при ламинарной течении выносить из скважины обломки при меньшей скорости восходящего потока и, наоборот, для выноса обломков маловязким буровым раствором необходимо создавать более высокие скорости восходящего потока в затрубном пространстве. Таким образом, чтобы буровой раствор обладал достаточной несущей способностью, он должен иметь некоторую вязкость, величина которой зависит от размеров затрубного пространства, характеристики буровых насосов, размера обломков,- и.других факторов.

Вязкость, то есть, консистенция бурового раствора, не должна быть высокой, так как применение вязких буровых растворов имеет целый ряд отрицательных последствий как для бурения, так и для заканчивания скважин.

Вязкий буровой раствор хуже удаляет с поверхности забоя обломки выбуренной породы, вследствие чего они подвергаются вторичному перемалыванию долотом. Это приводит к снижению механической скорости бурения и проходки на долото.

Гидравлические сопротивления, возникающие при прокачивании бурового раствора через циркуляционную систему, увеличиваются при увеличении структурной вязкости и динамического напряжения сдвига. При этом растет доля гидравлической мощности буровых насосов, непроизводительно затрачиваемая га преодоление этих сопротивлений. Соответственно уменьшается доля гидравлической мощности, которая может быть использована для совершения полезной работы в насадках гидромониторных долот или в турбобуре. В итоге рост вязкости приводит и по этой причине к ухудшению показателей работы долота из-за уменьшения скорости истечения из насадок или уменьшения мощности турбобура при вынужденном уменьшении производительности насосов.

Колебания давления, обусловленные движением колонны труб по стволу скважины, увеличиваются с ростом структурной вязкости и динамического напряжения сдвига. Следовательно, применение вязких буровых растворов увеличивает опасность возникновения поглощений, газонефтеводопроявлений и обвалов.

Буровые растворы, имеющие высокие структурную вязкость и динамическое напряжение сдвига хуже вытесняются тампонажным раствором при цементировании обсадных колонн. Оставшийся в заколонном пространстве вязкий буровой раствор может послужить причиной плохого разобщения пластов.

Таким образом, при бурении и заканчивании скважин желательно применять буровой раствор с возможно меньшей вязкостью, но достаточной несущей способностью. Исключением из того общего правила могут быть случаи бурения стволов большого диаметра под кондуктор, когда площадь поперечного сечения затрубного пространства настолько велика, что даже при наибольшей производительности буровых насосов невозможно создать достаточную для выноса выбуренной породы скорость восходящего потока. В таких условиях улучшение выноса обломков может быть обеспечено повышением вязкости бурового раствора.

Повышение вязкости может оказаться полезным при бурении верхних интервалов, сложенных недостаточно устойчивыми породами и имеющих поглощающие пласты.

Структурная вязкость и динамическое напряжение сдвига являются очень важными параметрами. Знание этих характеристик глинистого раствора необходимо для гидравлических расчётов. Креме того, по изменению этих параметров можно судить о причинах изменении консистенции глинистого раствора, то есть о причинах его запотевания или разжижения. Знание причин изменения вязкости глинистого раствора позволяет правильно выбрать средства ее регулирования.

Значительное увеличение структурной вязкости при относительно небольшом росте динамического напряжения сдвига свидетельствует о том, что загустевание глинистого раствора является следствием увеличения концентрации твердой фазы или усиления сольватации глинистых частиц.

Разжижение глинистого раствора при таких условиях может быть достигнуто разбавлением водой

Интенсивный рост динамического напряжения сдвига при ограниченном увеличении структурной вязкости свидетельствует о том, что наиболее вероятной причиной загустевания глинистого раствора явилась его коагуляция. Для разжижения глинистого раствора при таких условиях его следует обработать химическими реагентами. Важность знания величины структурной вязкости и динамического напряжения сдвига глинистых растворов признается зарубежными и советскими специалистами. Фирма «Мэгкобер» рекомендует значения этих параметров для глинистых растворов различной плотности, измерение структурной вязкости и динамического напряжения сдвига широко распространено в практике бурения.

Широкому использованию η и τ для контроля и регулирования свойств буровых растворов способствовало создание простых и надёжных приборов для измерения этих параметров. В СССР начат выпуск приборов для измерения реологических свойств буровых растворов, и мокко ожидать, что в ближайшие годы измерение структурной вязкости и динамического напряжения сдвига прочно войдёт в практику бурения.

Дата добавления: 2015-07-11