Буріння свердловин з очищенням вибою повітрям та газорідинними сумішами

При бурінні роторним способом, крім використання промивальної рідини або інших нестискуваних середовищ, деколи застосовують і інші способи очищення вибою, коли агентом для виносу шламу на поверхню є газ або двофазна газорідинна система.

Характерною особливістю таких систем є стискуваність їх газової фази, зміна структури і властивостей гетерогенної системи в циркуляційній системі по всьому стволу свердловини внаслідок зміни тиску і температури.

Існують також інші способи видалення шламу з вибою свердловини без закачування рідини з поверхні за допомогою бурового насоса.

Такі методи очищення вибою свердловини застосовують з метою покращення техніко–економічних показників буріння або ефективності каротажу, особливо якщо звичайні способи виявляються надто дорогими або навіть неприйнятними. Всі ці методи відрізняються або природою, складом та структурою агента, що транспортує вибурену породу, або схемою та способом здійснення циркуляції.

При бурінні свердловин, крім промивальних рідин, використовують ще і такі способи очищення:

1) з продувкою повітрям (азотом, природними, викидними газами ДВЗ, інертними газами);

2) з промиванням піною;

3) з промиванням аерованими рідинами;

4) з використанням ерліфта;

5) з поглинанням промивальної рідини;

6) з використанням струминних насосів;

7) з місцевою циркуляцією та інші.

У випадку двофазних систем співвідношення фаз визначається ступенем аерації " а ".

, (2.120)

де - витрата повітря (газу) в нормальних умовах;

- витрата закачуваної або захоплюючої рідини (води, БПР, нафти).

Застосування названих способів для очищення свердловин від вибуреної породи проводиться з метою:

1 Збільшення механічної швидкості буріння та проходки на долото, спрощення конструкції свердловини, скорочення матеріальних та енергетичних затрат.

2 Успішної проходки інтервалів з частковою або повною втратою циркуляції, яка при звичайних методах буріння і промивання свердловини вимагала б дуже великих затрат часу та матеріально технічних засобів.

3 Покращення розкриття продуктивних пластів, особливо з низькими пластовими тисками.

4 Збільшення виносу керна, запобігання його руйнуванню та забрудненню, прискоренню виносу шламу на поверхню.

5 Успішного буріння свердловин великого діаметра, наприклад шахтних стволів, коли виніс шламу з прямою циркуляцією неможливий, оскільки необхідна дуже велика витрата циркулюючого агенту.

6 Виконання деяких спеціальних технологічних операцій у свердловині, зокрема: розбурювання піщаних корків без погіршення продуктивності свердловини; виклик припливу у свердловину, цементування пластів з низькими пластовими тисками; закупорювання зон катастрофічного поглинання та проведення різноманітних ремонтних робіт у свердловині.

Досягнення поставленої мети можливе внаслідок:

а) зменшення аерогідродинамічного тиску на вибій та стінки свердловини;

б) покращення очищення вибою від шламу завдяки використанню деяких фізичних і фізико – хімічних явищ (флотації, кавітації, турбулізації та ін.);

в) збільшення швидкості висхідного потоку циркулюючого агента.

В таблиці 2.6 представлена класифікація способів очищення вибою. Вони відрізняються як співвідношенням фаз, так і метою кожної із фаз. Деякі з цих способів можуть здійснюватись тільки при роторному способі, або при бурінні вибійними двигунами, причому циркуляція може бути як пряма, так і зворотна.

 

Таблиця 2.6 – Класифікація способів очищення свердловини

Спосіб очищен­ня вибою	Склад циркуляційного агента (середовища)	Агент, що виносить шлам	Густина в атмосфер­них умовах, кг/м^3	Швидкість висхідного потоку в атмосферних умовах, м/с	Витрата повітря (газу), Qг м^3/хв	Витрата рідини, Qр м^3/хв	Сту­пінь аерції Qг/Qр	Витра­та енергії
Повітрям (газами)	Повітря, природний газ, інертні гази,(азот, СО2), викидні гази	Повітря (гази)	0,6-1,3	15-25	20-100	–	–	висока
Аеро­золем	Повітря +вода + ПАР +стабілізатор	Повітря, розчин ПАР вводиться для видалення пластової води, запобігання утворення сальників,запобігання вибухів та пожеж	1-20	Збільшення на 30 – 50% порівняно з бурінням при використанні продувки повітрям	0,3-1,5	200-300	висока

Закінчення таблиці 2.6

Спосіб очищен­ня вибою	Склад циркуляційного агента (середовища)	Агент, що виносить шлам	Густина в атмосфер­них умовах, кг/м^3	Швидкість висхідного потоку в атмосферних умовах, м/с	Витрата повітря (газу), Qг м^3/хв	Витрата рідини, Qр м^3/хв	Сту­пінь аерції Qг/Qр	Витра­та енергії
Піною	Повітря +вода (буровий розчин)+ПАР+ +стабілізатор	Піна(повітря подається для утворення піни); ПАР міститься у піноутворюючій речовині	30-100	0,5-1,5	1,5-15	0,3-1,5	20-400	низька
Аерова­ними рідинами	Повітря(гази)+ +вода(нафта, буровий розчин)+ + ПАР (при необхідності)	Рідина(повітря пода­ється для зменшення тиску на вибій або для створення цирку­ляції);ПАР сприяє покращенню виносу шламу	100-1000	0,3-1,5	10-50	10-90	7-70	висока
Рідинами	Вода, буровий розчин, нафта, емульсія, розчини на вуглеводній основі, розчини електролітів	Рідина	850-2400	0,3-1,3	–	10-90	–	висока