Шлам и слой шлама

При недостаточном вращении или отсутствии вращения бурильной колонны формируется слой шлама, что часто наблюдается при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин (рисунок 5.13).

Рисунок 5.13 -Равновесная толщина слоя шлама

При протаскивании КНБК через этот слой шлама последний деформируется и образует "шламовую горку ", возвышающуюся перед долотом и стабилизаторами. Когда толщина слоя невелика, эта "шламовая горка" достигает стабильной высоты, и при протаскивании через нее КНБК постоянно происходят затяжки (рисунок 5.14). Когда толщина слоя шлама слишком велика, шламовая горка развивается в пробку, в результате чего происходит закупоривание кольцевого пространства и резкое увеличение усилия на крюке при подъеме колонны.

При протаскивании долота через слой шлама образуется шламовая горка.

Когда толщина слоя шлама слишком велика, шламовая горка развивается в пробку, в результате чего происходит закупоривание кольцевого пространства и резкое увеличение усилия на крюке при подъеме колонны.

Рисунок 5.14 - Критическая толщина слоя шлама

Вокруг КНБК и долота должен быть достаточный кольцевой зазор, чтобы они смогли пройти слои шлама при подъеме инструмента. Если площадь поперечного сечения долота больше площади открытого пространства над слоем шлама, то колонна не может двигаться в осевом направлении.

Показатель качества очистки скважины представляет собой отношение высоты кольцевого пространства над слоем шлама к критической толщине слоя шлама.

Транспортирование шлама в суспензии

Лучший режим транспортирования шлама - "в суспензии с постоянной концентрацией", когда шлам равномерно распределен по сечению кольцевого пространства. Этот режим транспортирования можно ожидать при движении мелкого шлама на вертикальном участке. Его можно обеспечить также при турбулентном течении с вращением бурильной колонны при больших зенитных углах (рисунок 5.15, а).

Следующий по эффективности режим транспортирования - "в суспензии с изменяющейся концентрацией". Шлам все еще находится во взвешенном состоянии, но сконцентрирован в большей степени у нижней стенки скважины. Этот режим действует, когда тяжелый шлам циркулирует на слабонаклонных участках.

Он может существовать также на сильнонаклонных участках, если поток обладает достаточной энергией для и/или производится вращение бурильной колонны (рисунок 5.15, б).

а

б

Рисунок 5.15 – Транспортирование шлама в суспензии

Еще один режим транспортирования шлама во взвешенном состоянии - "в песчаных комках". Шлам все еще транспортируется во взвешенном состоянии, но собирается в комки, в которых все частицы шлама движутся примерно с одинаковой скоростью (рисунок 5.16, а).

Последний режим транспортирования шлама во взвешенном состоянии - "скачкообразное движение".

а

б

Рисунок 5.16 - Транспортирование шлама: а) «в песчаных комках»; б) «скачкообразное движение»

Шлам все еще транспортируется во взвешенном состоянии, но с трудом удерживается в потоке. Поэтому частицы шлама периодически соударяются с нижней стенкой скважины и снова возвращаются в поток. Этот режим имеет градации от "преимущественно во взвешенном состоянии" до "преимущественно в контакте со стенкой" (рисунок 5.16, б).

Все режимы транспортирования, при которых шлам находится во взвешенном состоянии, эффективнее режимов, при которых шлам находится в контакте со стенкой скважины. Находясь во взвешенном состоянии шлам, движется со скоростью, составляющей некоторую часть от скорости потока бурового раствора. Двигаясь в контакте со стенкой скважины шлам перекатывается или скользит по нижней стенке с намного более низкой скоростью, чем при транспортировании во взвешенном состоянии. Если постоянно не производится вращение бурильной колонны, шлам не удается удалять с такой же скоростью, с какой он образуется.

Толщина слоя шлама будет возрастать, пока не установится пороговая скорость, при которой становится возможным транспортирование шлама во взвешенном состоянии. При достижении этой пороговой скорости вновь поступающий шлам будет преимущественно уноситься потоком во взвешенном состоянии, независимо от толщины слоя шлама.

Дата добавления: 2015-07-25