Вплив параметрів (властивостей)промивальної рідини

Функції бурових розчинів є різноманітними, проте одними з головних є ті, які визначають високі швидкості проходки.

На техніко-економічні показники буріння впливають густина, в'язкість, фільтрація, вміст сторонніх домішок (піску), вміст твердої фази і ряд інших параметрів бурового розчину, тобто вплив бурового розчину на процес механічного буріння виражається через його властивості, розмежувати які складно через взаємозалежність їх показників.

Практично доведеним є це, що найбільш істотний вплив має густина бурового розчину. Вплив реологічних властивостей також суттєвий а фільтраційних - незначний.

► Густина бурового розчинувизначає тиск на вибої свердловини і впливає на v_m через дифе­ренціальний (див. розділ 7) або пригнічуючий тиски, внаслідок чого погіршуються умови утворення тріщин, а виколювані частини породи притискуються до масиву.

Правда, вплив густини бурового розчину на процес буріння і формування стовбура є багатогранним. Її збільшення приводить до поліпшення очищення вибою і стовбура свердловини від шламу унаслідок дії архімедової сили, до зростання динамічної фільтрації на вибої за рахунок підвищення позитивного диференціального тиску біля вибою і до стабілізації стінок свердловини в результаті зближення гідростатичного тиску в свердловині гірського тиску масиву гірських порід.

Але із збільшенням густини розчину зростає тиск на вибій свердловини, що приводить до додаткового ущільнення породи і погіршення умов відриву частинки від вибою потоком розчину. При цьому на вибої утворюється товста глиниста кірка, на руйнування якої затрачується енергія, при цьому посилюється поглинання розчину розкритим розрізом і продуктивними пластами.

Тому найбільш значний вплив густини бурового розчину є в області об'ємного руйнування породи, а при бурінні в області поверхневого і об'ємно – втомного руйнування воно незначне.

Світовий досвід буріння свердловин свідчить про те, що підвищення густини бурового розчину є зовсім не бажаним, тому, якщо дозволяють геологічні умови, то необхідно бурити з використанням розчину меншої густини, навіть при необхідності ускладнення технологічного процесу промивання її і застосування складнішого устаткування.
Швидкість проходки при цьому зростає (рис. 8.5, а).

Чим вища проникність порід і показник фільтрації (фільтрація) промивальної рідини, менша в'язкість фільтрату, нижча частота обертан­ня, більша тривалість контакту робочої поверхні долота з породою, тим слабший вплив густини на механічну швидкість, оскільки тиск на вибої і на глибині виколу встигає вирівнятись.

Високі поверхневоактивні властивості фільтрату та домішки ПАР до промивальної рідини полегшують розвиток тріщин, запобі­гають їх змиканню, і в зв'язку з цим зростає механічна швидкість проходки. Змащувальні домішки зменшують втрати на тертя і дають можливість відпрацьовувати долота при підвищених осьових наван­таженнях.

а) − густини; б)− вмісту твердої фази; в)−фільтрації; г)−умовної в’язкості

Рисунок 8.5− Графіки залежності механічної швидкості буріння від параметрів

промивальної рідини

В.П. Мацієвський на основі промислових даних буріння на площах Дніпрово-Донецької западини показав, що при підвищенні густини бурового розчину з 1200 до 1400 кг/м³ механічна швидкість буріння зменшується майже вдвічі. Дані наведені нижче.