Обоснование схемы циркуляции промывки скважины.

Свои основные функции – очистка забоя скважины, вынос разрушенной породы, охлаждение ПРИ и другие, очистной агент выполняет за счет движения на забое и по стволу скважины с определенной скоростью.

Обычно движение очистного агента производится по замкнутому циклу и для обозначения такого движения используется термин «циркуляция очистного агента». В различных случаях бурения, учитывая геологические условия, задачи сохранения керна, особенности применяемых разновидностей бурения, особенности технологии и специальных технических средств, применяют различные схемы циркуляции очистного агента. Существует довольно много вариантов схем циркуляции (около 25). Наиболее применяемые на практике приведены на схеме, рис. 29.

Рис. 29

Кроме приведенных вариантов схем циркуляции могут быть и другие частные разновидности, но они не получили практического применения. Все приведенные схемы циркуляции по отношению к забойным процессам делятся на два вида по направлению потока - прямая и обратная. Прямая циркуляция, когда поток очистного агента подаётся к забою внутри бурильной колонны, а обратно на поверхность движется по кольцевому пространству между трубами и стенками скважины, вынося на поверхность разрушенную породу. При колонковом бурении простыми снарядами прямой поток, удовлетворительно осуществляя все основные задачи очистного агента, имеет один недостаток в том, что поток очистного агента динамически и гидравлически напрямую воздействует на столбик керна, способствует частичному или полному его разрушению. Поэтому обратная циркуляция в колонковом наборе и на забое скважины применяется практически лишь в тех случаях, где необходимо обеспечить повышение выхода керна. Обратная циркуляция по двойной колонне, когда обратный поток движется внутри внутренней трубы в снарядах с гидро и пневмотранспортом керна и шлама обеспечивает подъем на поверхность керна или шлама без подъема бурильных труб, исключает разрушение и потери керна. (Обратная циркуляция по открытому стволу скважины эффективно применяется при бурении водозаборных скважин большого диаметра).

Призабойная циркуляция, практически всегда обратная, также применяется для повышения выхода керна. Кроме того, она возможна в условиях полного поглощения промывочной жидкости, т.к. для осуществления обратной призабойной циркуляции достаточно иметь в призабойной зоне скважины столб жидкости высотой 5 - 7 м. Комбинированная схема циркуляции так же обеспечивает обратную циркуляцию на забое и отличается от обратной по всей скважине тем, что в верхней части скважины поток очистного агента движется в прямом направлении и только в призабойной части - в обратном.

Все виды обратной и комбинированной циркуляции требуют применения специальных технических средств и специальных технологических приемов, приводящих, в ряде случаев, к снижению производительности. Наиболее сложно осуществлять обратную циркуляцию ко всему стволу скважины с герметизацией устья скважины. И в связи со сложностью надежной герметизации устья, и в связи с тем, что при наличии поглощения очистного агента в скважине его поток в кольцевом пространстве может не дойти до забоя, что неизбежно приведет к аварии – обратная циркуляция по открытому стволу скважины практически не применяется. Из приведенного видно, что обратную циркуляцию целесообразно применять лишь в тех случаях, когда это необходимо для получения кондиционного керна или транспорта керна на поверхность.

Более подробно анализ схем обратной циркуляции при колонковом бурении будет приведен в разделе «Получение кондиционного керна».