Целью промывки скважины является:
- удаление шлама из забоя;
- охлаждение породоразрушающего инструмента;
- закрепление неустойчивых стенок скважины;
- понижение твердости горных пород;
- смазка бурового инструмента.
1.4.1. Схема промывки скважины
Проектом предусматривается прямая схема промывки скважин с замкнутой системой водопотребления. Достоинства:
- буровой раствор, выходя из суженных промывочных отверстий поро-доразрушающего инструмента, приобретает большую скорость и с силой уда-ряет о забой, размывая разбуренную породу, что способствует увеличению скорости проходки;
- применяя специальные промывочные жидкости при бурении в сыпу-чих, рыхлых и трещиноватых породах, обеспечивает закрепление стенок скважины путем скрепления частиц неустойчивой породы;
- технически и технологически самая простая и дешевая.
Недостатки:
- пониженный процент выхода керна в результате динамического воз-действия струи на верхний торец керна, что приводит к его размыву;
- при бурении скважин большого диаметра повышенный расход про-мывочной жидкости, необходимой для создания такой скорости восходящего потока, при которой все разбуренные частицы породы будут выноситься на поверхность;
- возможность размыва стенок скважины у забоя при бурении в мягких породах вследствие большой скорости восходящего потока [7, 12]. Для пород слагающих заданный геологический разрез указанные недостатки не имеют значения.
При прямой промывке жидкость насосом по нагнетательному шлангу по-дается к забою по бурильной колонне (рис. 1), охлаждает породоразрушающий инструмент, омывает забой и поднимается по кольцевому пространству между стенками скважины и колонной бурильных труб, транспортируя на поверхность разбуренную породу.
По выходе из скважины промывочный раствор пропускают по системе жело-бов и отстойников для очистки его от частиц породы. Очищенный раствор вто-рично нагнетается в скважину. При поглощении промывочной жидкости в порис-тых породах в емкость добавляют новые порции раствора [15].
Рис. 1 Схема прямой промывки скважин:
1 - буровой насос; 2 - нагнетательный шланг; 3 - вертлюг - сальник; 4 - колонна бурильных труб; 5 - трубный фрезерный переходник; 6 - колонковая труба; 7 - коронка; 8 - система желобов; 9 - отстойник; 10 - приемный бак
1.4.2. Выбор промывочной жидкости
В качестве промывочной жидкости применяется:
1) в интервале 0,0 - 5,0 м - глинистый раствор;
2) в интервале 5,0 - 655,0 м - техническая вода.
Свойства глинистого раствора:
Нормальный глинистый раствор должен отвечать следующим требованиям: - Плотность раствора должна соответствовать величине 1,15-1,25 г/см3. Повышенная плотность способствует лучшему очищению забоев скважины от крупного и тяжелого шлама, предотвращает самоизливание воды из скважины и обвалы пород из стенок скважины.
- Вязкость. От вязкости зависит способность раствора выносить на по-верхность шлам и закупоривать трещины и поры в горной породе на стенках скважины. Вязкость измеряется в секундах, для нормального раствора состав-ляет 18-22 сек.
- Водоотдача - это способность раствора отфильтровывать жидкую фазу под действием избыточного давления. Нормальный глинистый раствор имеет водоотдачу 8-10 см за 30 мин. с каждого литра раствора.
- Статическое напряжение сдвига - это усилие, способное вывес-ти глинистый раствор из состояния покоя. Это напряжение должно со-ставлять 2-3 Па [7]. Применение глинистого раствора при бурении скважин в интервале 5,0 - 655,0 м нецелесообразно, поскольку керн дунитов водой не размывается, а стенки скважины устойчивые.
1.4.3. Очистка промывочного раствора от шлама
Промывочный раствор по выходе из скважины на поверхность содержит час-тицы разбуренной породы (шлам). Своевременная и качественная очистка промы-вочных жидкостей является одним из важнейших условий эффективности процесса бурения разведочных скважин. Накопление шлама в промывочном растворе суще-ственно ухудшает его качество. Снижается глинизирующая способность глинисто-го раствора, что приводит к образованию толстой рыхлой корки на стенках сква-жины и создает опасность обвалов. Использование зашламованных растворов при-водит к преждевременному износу насосов и бурового снаряда. За счет повышения удельного веса промывочной жидкости уменьшается механическая скорость буре-ния, возрастает вероятность поглощения.
Очистка промывочной жидкости осуществляется в поверхностной циркуля-ционной системе, которая состоит из желобов, отстойников и приемных баков. Длина и размеры желобов, количество и объем отстойников и приемных емкостей зависят от глубины и диаметра скважины и условий бурения. Количество емкостей, объем и конфигурация их определяются производственной необходимостью и ма-териально-техническими возможностями предприятий.
Типовая циркуляционная система при бурении скважин самоходными буро-выми установками приведена на рис. 2. Желоба делают в открытом грунте без крепления стенок или изготовляют из досок или листового железа. Устанавливают с уклоном 1,0-1,5 см на 1 м длины, ширина желобов ~30 см, высота ~25 см. По дну желоба через 1,5-2,0 м друг от дру-га ставят перегородки. Объем циркуляционной поверхностной системы зависит от глубины скважины. Ее длина для скважин глубиной до 500 м составляет 15м, для скважин более 500 м - 25-30 м.
Рис. 2. Схема циркуляционной системы самоходных буровых установок.
1 - глиномешалка; 2,6 - приемные емкости; 3 - насос; 4 - буровая установка; 5 - желоба.
Очистная способность желобной системы зависит от степени разрушения структуры, которая зависит от скорости движения раствора по желобам. При не-большой скорости разрушение структурного сцепления в растворе происходит только около стенок и дна, а выпадение частиц породы наблюдается в ограничен-ном объеме. При чрезмерной скорости раствора частицы почти полностью перено-сятся в приемную емкость. Наиболее полное удаление шлама наблюдается при не-которой оптимальной скорости течения, когда происходит максимальное разру-шение структуры раствора и отсутствует турбулентный режим течения.
Очистку желобной системы от шлама производят при прекращении циркуля-ции раствора.
Естественный метод очистки является наиболее эффективным при использо-вании в качестве промывочной жидкости воды и маловязких растворов [3, 7, 15].
1.4.4. Расчет количества буровых растворов
Расчет количества глинистого раствора
Vo = V1 + V2 +V3 (м3), где
Vo - общий объем глинистого раствора для бурения одной скважины;
V1 - объем скважины.
V1 = * Н (м3), где
d (м) - диаметр скважины;
Н (м) - глубина скважины;
V2 - объем резервуаров промывочной циркуляционной системы;
V3 - потеря глинистого раствора в скважине.
Vз= 3 * V1 (мз).
d=0,093(м) V1 = * 5,0=0,034(м3)
Н = 5,0 (м) V3 = 3 * 0,034= 0,102 (м3)
V2= 4 (мз) V0 = 0,034 + 4,0 + 0,102 = 4,136 (м3)
Количество глинистого раствора для бурения всех скважин:
Vгл.p-pa = 2 * V0, (мз)
Vгл.p-pa = 2 * 4,136 =8,272 (мз).
Расчет количества глины, необходимой для приготовления глинистого раствора.
Vгл. = * V0 (м3);
сглины = 2,5 г/см3 = 2,5 т/м3;
Vгл. = * 8,272 = 1,38 (м3);
Расчет количества технической воды
Общий объем технической воды для бурения одной скважины составляет:
Vo - общий объем технической воды для бурения одной скважины;
V1 = * (Н1+H2) (м3), где
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
