Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 [ 215 ] 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

Рис. 10.6. Влияние условной вязкости бурового раствора на скорости проходки м и проходки на долото Нд:

1 - проходка Яд; 2 - скорость Ум

тический интерес представляет корреляция между показателями работы долота и этой условной характеристикой бурового раствора.

Влияние условной вязкости бурового раствора на механическую скорость проходки менее существенное, чем влияние его плотности, однако статистические данные показывают, что оно часто заметное и однозначное. Так, результаты анализа данных по 48 скважинам и по обработке 106 шарошечных долот диаметром 190 мм в угленосной свите на Лрлан-ском месторождении Башкирии показали (рис. 1 0.6), что при использовании бурового раствора плотностью 1,30-1,35 г/см3 с увеличением условной вязкости от 30 до 80 с (по ПВ-5) механическая скорость проходки уменьшается примерно на 30 %, а средняя проходка на долото - на 20 - 25 %.

Лналогичные данные, свидетельствующие об отрицательном влиянии вязкости на показатели работ долот, получены во ВНИИБТ. С увеличением условной вязкости бурового раствора в среднем от 4 - 20 до 8-120 с (ПВ-5) механическая скорость проходки уменьшается на 20 - 40 % (табл. 10.2). Особенно заметно это в области повышенных плотностей бурового раствора ( 1 ,3- 1 ,4 г/см3).

Т а б л и ц а 10.2

Зависимость механической скорости проходки от условной вязкости бурового раствора

Условная вязкость, с

Механическая скорость проходки (в м/ч) при плотности жидкости, г/см3

Пластическая вязкость по сравнению с условной является более строгой технологической характеристикой бурового раствора.

Но, к сожалению, до настоящего времени данные по влиянию этого показателя на эффективность работы долот при бурении скважин практически отсутствуют. Имеются лишь некоторые сведения о стендовых испытаниях при бурении твердых пород долотами малого диаметра. Установлено, что при бурении шарошечными долотами механическая скорость проходки уменьшается с увеличением пластической вязкости.

Особенно тесная корреляция в стендовых условиях наблюдается между механической скоростью проходки и вязкостью фильтрата бурового раствора. При изменении его вязкости в 4 раза механическая скорость проходки линейно уменьшается как для шарошечных, так и для алмазных долот в 1,5 - 2 раза.

Установлено (Касум-Заде и др.), что прочностные и пластические свойства контактирующих с буровым раствором горных пород зависят не только от их начальной пористости и проницаемости, но и от вязкостных свойств бурового раствора. Так, у песчаника с пористостью 5,2 % и проницаемостью 16-10-5 мД при контакте с буровым раствором вязкостью в 55,3 раза больше вязкости воды твердость, предел текучести и коэффициент пластичности увеличиваются соответственно в 2,33, 3,1 и 1,37 раза. Для высокопроницаемого песчаника (около 38 мД) в этих же условиях предел текучести увеличивается в 1,63 раза, и порода не дает общего хрупкого разрушения под штампом.

Аналогичные закономерности установлены для глинистых пород. У известковой глины пористостью 4 % и проницаемостью 2,9 мД при увеличении вязкости промывочной жидкости в 54 раза прочностные показатели увеличились: твердость в 2,1 раза; предел текучести в 1,59 раза; коэффициент пластичности в 1,2 раза. Для более пористых, но менее проницаемых пелитовых глин в аналогичных условиях отмечено увеличение: твердости в 3,18 раза; предела текучести в 3,04 раза; коэффициента пластичности в 1,5 раза. Замечено, что вязкость бурового раствора оказывает также влияние на прочностные показатели непроницаемых пород, обладающих начальной пористостью (глины, мергели и т.д.).

Таким образом, промысловые и экспериментальные данные подтверждают, что показатель вязкости бурового раствора (или его фильтрата) оказывает влияние на эффек-

тивность разрушения долотом пород на забое: с увеличением этого показателя условия разрушения пород ухудшаются.

Показатель фильтрации

Статистические данные о бурении скважин на Днепровско-Донецкой впадине показали, что механическая скорость проходки надежно коррелируется с показателем фильтрации используемого бурового раствора. Увеличение механической скорости проходки отмечается в связи с ростом показателя фильтрации во всем диапазоне изменения плотности (табл. 10.3). Особенно это заметно при повышенной плотности бурового раствора, когда при изменении показателя фильтрации от 5 до 30 см3 за 30 мин механическая скорость проходки увеличивается в среднем на 20 - 50 %.

В результате стендовых исследований установлено некоторое влияние показателя фильтрации бурового раствора на прочностные и пластические свойства контактирующих с ним горных пород. Так, при изменении показателя фильтрации в 4 раза при практически неизменной вязкости бурового раствора прочность непроницаемого плотного мергеля увеличилась на 1 6 %. Среднезернистый алевролит с пористостью 9,6 % и проницаемостью меньше 10 мД в этих же условиях увеличил предел текучести в 1 ,24 раза.

На основе экспериментальных данных сделан вывод о заметном влиянии на прочность разбуриваемых пород показателя фильтрации бурового раствора: с увеличением показателя фильтрации прочность породы уменьшается.

Таким образом, показатели свойств бурового раствора непосредственно влияют на эффективность работы породораз-рушающего инструмента при бурении скважин. Механизм этого влияния наиболее целесообразно рассмотреть с общих позиций взаимодействия долота с забоем скважины.

Т а б л и ц а 10.3

Механическая скорость проходки, м/ч