О сайтеКарта сайта
КонтактыВопросы эксперту

Каким способом происходит промывка при бурении?

Дата: 12.06.2015
Просмотров: 234
Комментариев:
Рейтинг: 94

Процесс бурения скважин с применением вращательного способа связан с постоянной циркуляцией потока жидкости. Использование специального раствора, с помощью которого осуществляется промывка при бурении скважин, позволяет удалять продукты разрушения, то есть шлам. Применяемое средство обеспечивает промывку.

Конструкция скважины

Конструкция скважины.

Причины применения промывки

Буровой процесс проводится с обязательным наличием жидкости для промывки. Промывка осуществляется при свободной циркуляции в скважине. Наличие раствора в скважине должно быть связано не только с удалением шлама, но и с обеспечением экономичного, эффективного и безопасного выполнения работ в процессе бурения. Вместе с тем изучению состава различных буровых растворов и оценке их свойств отводится достаточное количество времени в процессе проведения научных исследований на практике.

Принципиальная схема процесса промывки скважины

Принципиальная схема процесса промывки скважины.

Вскрывают водоносный пласт, создавая скважину бурильной установкой, с учетом 2-х основных моментов:

  1. Захват желонки либо долота с последующей поломкой бурильной установки.
  2. Изменение технологических параметров бурения, определяемых прокачкой скважины и ее дебитом.

На данных особенностях следует остановиться подробнее. Бурить скважины с использованием бурового раствора для промывки следует с учетом технологических параметров. Промывка зачастую может применяться с целью решения следующих задач, связанных с обеспечением:

  • выноса пород на поверхность земли;
  • устойчивости стенок скважин путем их укрепления в породах, которые склонны к обрушению;
  • охлаждения инструмента для бурения.

Для промывки пород при бурении используют не только техническую воду, но и следующие виды растворов:

  1. Глинистый.
  2. Водогипановый.
  3. Меловой.
  4. Аэрированный.
Схемы промывки с выходом бурового раствора на поверхность

Схемы промывки с выходом бурового раствора на поверхность.

Применение любого из этих видов растворов требует создания определенных условий, поэтому для каждого случая используют один из перечисленных составов. Нормальные условия вскрытия водоносных слоев требуют тщательного определения глубин, на которых они залегают. С этой целью можно воспользоваться методами геофизики, способом разведочных бурений либо с помощью информации, получаемой за счет предшествующих работ по промывке и бурению, проводимых в определенных районах.

Момент, определяющий, что водоносный горизонт является вскрытым, объясняется поступлением воды в наибольшем объеме, чем ее закачивание. Средне- и мелкозернистый песок может усложнить водоносный горизонт, поэтому применяют техническую воду. Если песок крупнозернистый, то используют следующие виды растворов:

  1. Мелованный.
  2. Гипановый.
  3. Аэрированный.
Краткая схема бурения скважин на воду с промывкой в мягких и средних породах

Краткая схема бурения скважин на воду с промывкой в мягких и средних породах.

Когда горная порода является неустойчивой, то применяют глинистый состав жидкости промывки. Процесс вскрытия водоносных пластов связан с использованием только чистой воды. В процессе вскрытия обсадная труба опускается в проем скважины, после чего завершается цементация.

Вместе с тем применять глинистый раствор недопустимо, если горная порода не является склонной к процессам обрушения. Если его использовать, то глина будет попадать в водоносные пласты, что приведет к закупорке пластов, то есть кольматации. Поэтому может понадобиться долговременная прокачка создаваемой скважины (несколько суток, возможно, недель). Иногда достижение расчетного дебита является усложненным.

Как применяются промывочные жидкости?

Мировая практика создания скважин с использованием промывки связана с ростом глубины в процессе бурения, что зачастую влечет за собой сложности. Эксплуатационные условия становятся все более жесткими, поскольку от них зависит уровень эффективности бурения продуктивной породы.

Классификация буровых промывочных жидкостей

Классификация буровых промывочных жидкостей.

Свойства и состав бурового раствора должны быть подходящими для устранения разных сложностей при бурении, что будет сглаживать негативное воздействие на качество продуктивной породы. Это является причиной нарушения условий равновесия породы, которая составляет стены скважины.

Стены будут обладать наибольшей устойчивостью, зависящей от начального уровня прочности, которая может изменяться по причине влияния времени. Поэтому промывка скважины должна зависеть от выбора промывочного раствора.

Основной задачей использования агента для промывки является процесс создания эффективных условий бурения, основанных на сохранности надежности стен скважин и их возможного крена. Условия, связанные с нарушением прочности породы, определяются наличием горного давления. На часть скважин, которые являются приствольными, оказывает воздействие по вертикали и по горизонтали внутреннее давление со стороны пласта.

Если присутствует в основном боковое давление, то причиной его является наличие вертикального, что производит напряжение касательное, поэтому породы выпучиваются, ствол сужается, происходят обвалы.

Особенности взаимодействия промывки и горных пород

Схема очистки скважины от песка

Схема очистки скважины от песка.

Уровень давления жидкости для промывки является ниже, чем уровень горного давления. Промывка скважин будет связана с нарушением стен скважины, когда уровень надежности продуктивной породы является недостаточным. Используемая жидкость для бурения способна ослабить прочность породы, которая будет недостаточной.

Выделяют в основном факторы, имеющие физико-химическую природу воздействия промывки на структуру породы, что имеет 3 формы влияния:

  1. Адсорбционное.
  2. Активное.
  3. Осмотическое.

Промывка оказывает влияние на породы при взаимодействии с фильтратом, в структуре которой происходит различные изменения, а результатом является:

  1. Набухание.
  2. Капиллярное расклинивание.
  3. Динамическое расклинивание.

Стенки скважины вступают в контакт с промывкой, что способно вызывать процессы:

  • химического растворения;
  • выщелачивания;
  • гидромеханического разрушения.
Обратная промывка скважин от песчаных пробок

Обратная промывка скважин от песчаных пробок.

Все эти проявления усиливаются под влиянием механического воздействия на стенки скважины со стороны бурильной колонны. Бурение скважин вызывает ослабление структуры горной породы, состоящей из отдельных частиц, образующих структуру с нарушением взаимосвязи между ее составляющими. Данные связи могут ослабляться со скоростью, зависящей от разрушающих изменений естественного характера, выраженных в наличии трещин и пор в горных породах. За счет них уменьшается механическая прочность пород, что ведет к пропитыванию ее жидкостью.

Движение фильтрата, образующего фильтрационную корку, связано с возникновением капиллярного взаимодействия, что повышает устойчивость породы. Образованная фильтрационная корка состоит из частиц твердой фазы, составляющих промывочную жидкость. Прочность породы зависит от уровня влажности, что является одним из важных факторов. Если породы полностью водонасыщены, то их прочность понижается в десятки раз.

Наличие пластовой жидкости может оказывать химическое воздействие на породы , которое усиливается во время вскрытия пластов. В результате наблюдаются процессы, выражающиеся в диффузии и осмосе. Усиленная минерализация жидкости для промывки скважин по сравнению с пластовой не будет оказывать влияние на целостность горной породы, поскольку это не связано с обновлением среды и увеличением объема жидкости в трещинах и порах горной породы.

http://youtu.be/PcjEQWEievk

Частицы отделяются с определенной скоростью из-за разрушения стен скважин. Промывка вызывает обваливание породы из-за гидромеханического воздействия на нее. Положительное действие столба промывки на породы в результате давления будет определяться физико-химическими свойствами.

Если ползучие породы являются пластичными, обладающими растущим противодавлением промывки, то это поступление фильтрата в пласты происходит затруднительно. Поэтому зачастую ствол скважины имеет затрудненное развитие в его сужении, а промывка взаимодействует с породой на физико-химическом уровне, играющем при бурении главную роль.

Поглощение промывочной жидкости и особенности ее применения

Схемы промывки, используемые при бурении геотехнологических скважин

Схемы промывки, используемые при бурении геотехнологических скважин: а) обратно-всасывающая промывка; б) с частичной аэрацией столба промывочной жидкостью.

Поскольку процесс промывки скважин – это ответственная операция, выполняемая при бурении, то непрерывная циркуляция раствора оказывает основное влияние на обеспечение устойчивости проницаемой породе. Применение разведочного колонкового бурения связано с наличием водоносных пластов.

Во время бурения происходят поглощения промывки, что является отрицательным моментом, который препятствует нормальному процессу бурения. Причины такого явления могут крыться в наличии определенного пластового давления, большое влияние оказывают и типы используемых промывочных растворов. Этот негативный процесс может быть связан и с неустойчивой циркуляцией, водопроявлением.

Если происходит процесс поглощения промывочного агента, то бурение скважин становится более дорогим, а зачастую и невозможным. При водопроявлении ухудшается качество промывки во время ее циркуляции. Это приводит к загрязнению окружающей местности, ухудшению экологической обстановки. В результате неустойчивой циркуляции возникают проблемы при бурении, происходит понижение уровня качества промывки.

http://youtu.be/SGJbZeS_Djg

Поглощения бывают:

  • частичные;
  • полные.

Это зависит от проницаемости зон, которые можно классифицировать с учетом величины определенных коэффициентов. Если породы проницаемых зон отличаются пористостью, неустойчивостью, то промывка позволяет при бурении изолировать перечисленные недостатки за счет частичек твердой фазы. Отфильтрованная корка по объему равна жидкости для промывки. Добыча полезных ископаемых усложняет вопрос, связанный с сохранением проницаемости подземного или горного пласта, что определяется особыми технологиями промывки.

С какими функциями связана промывка?

Спецификации установок промывки скважины и удаления парафина

Спецификации установок промывки скважины и удаления парафина.

Поскольку буровое дело постоянно совершенствуется, то промывка используется уже не только для очищения забоя от частичек пород, характеристика раствора включает расширенный перечень основных функций:

  1. Частицы выбуриваемых горных пород подвергаются выносу.
  2. Получение турбобуром энергии, которая подается и в конструкцию винтового двигателя.
  3. Перекрытие процесса, определяющегося поступлением нефти в скважины, а также газа либо воды.
  4. После прекращения циркуляции по окончании бурения, частицы должны находиться во взвешенном состоянии.
  5. Возможность смазки или охлаждения элементов долота, которые являются трущимися.
  6. Сокращение процесса трения стен скважины с бурильными трубами.
  7. Возможность исключения обвалов разбуриваемых пород со стен скважины.
  8. Снижение проницаемости стен скважин за счет коркообразования.

Среди основных требований, которые предъявляются к растворам для бурения, выделяют следующий перечень:

  1. Выполнение возложенных функций.
  2. Отсутствие вредного воздействия, связанного с коррозией, абразивным износом и др. на бурильные инструменты и забойный двигатель.
  3. Легкое прокачивание и очищение от газов и шлама.
  4. Безопасность для человека и окружающей среды.
  5. Удобство в процессе приготовления и промывки при бурении.
  6. Доступность, приемлемая цена, многократное использование.

Как делается промывка скважин после бурения?

Схема водоснабжения из скважины

Схема водоснабжения из скважины.

Когда обсадная труба является опущенной, то можно приступать к процессу разглинизации или промывки. Бурильщиками принимается решение, связанное с промывкой до обсадки скважины. Это связано с риском, так как в результате порода обрушится, а скважина забьется.

Крепление напорного рукава мотопомпы должно быть герметичным, а обсадная труба сверху закрепляется с помощью переходной головки. Ее прикручивают за счет 4-х саморезов. Это более удачный способ крепления, чем придерживание вручную, поскольку труба способна вылетать из скважины под влиянием водяного давления. Чтобы этого избежать, следует трубу привязать к самой установке.

Случайные нарушения работы фильтра и спецэффекты могут быть исключены при включении мотопомпы, учитывая минимальный напор. Для очищения от шлама приямка впрыскивают промывочную воду. Если этого не сделать, то происходит затопление скважин. С целью промывки в скважины подают чистую воду, которая поступает из специальной емкости в трубу. Вода и мусор выходят при очистке скважин наверх через пространство за трубой.

По специальной канаве вода должна стекать в приямок. Продолжать промывку следует, пока не произойдет наполнение приямка водой. Количество воды определяется размером глубины скважины, оно может достигать 2-х кубов.

Какие существуют системы промывки?

Схема системы очистки воды из скважины

Схема системы очистки воды из скважины.

Жидкость при бурении подвергается циркуляции по замкнутому гидравлическому контуру, видом которого и определяется используемая система промывки. Промывка скважины должна определяться процессом:

  • выхода на поверхностный уровень бурового раствора;
  • внутрискваженной циркуляции жидкости.

Применяют и комбинированную систему, когда используется последовательная (периодическая) промывка скважины либо совмещенная (параллельная). Для реализации данных вариантов используют следующие схемы:

  • прямая;
  • обратная;
  • комбинированная.

Буровой поток может иметь соответствующее схеме направление, которое способно меняться под влиянием обвязки насоса.

После выхода жидкости из отверстий для промывки, которые являются суженными, она должна за счет высокой скорости размывать забой, чтобы происходило дальнейшее увеличение скорости. После использования жидкости для промывки скважину закрепляют. Это происходит благодаря упрочнению частичек породы, которая является уже неустойчивой.

http://youtu.be/QtGyrZGqBR8

Среди существенных недочетов прямого способа промывки выделяются:

  1. Возможность размыва при наличии мягких пород по причине увеличения скорости восходящих потоков.
  2. Верхний торец крена находится под динамическим влиянием струи, а это способно приводить к его пониженному проценту.
  3. Бурение с наибольшим диаметром скважин связано с повышением объема жидкости для промывки.

Промывка скважины прямым способом происходит в результате прохождения жидкости, которую нагнетают насосом, через бурильные трубы. Дальше бурение развивается по алгоритму:

  • прохождение промывки для омывания забоя между керном и колонковой трубой;
  • охлаждение инструмента для разрушения породы промывочной жидкостью;
  • захват с забоя частиц породы, которая разрушена промывочной жидкостью;
  • подъем промывочной жидкости за счет кольцевого пространства между трубами для бурения и стенами скважины, которая должна оказаться на поверхности.

http://youtu.be/zhYRqnvi_S4

Использование схемы обратной промывки обеспечивает интенсивную очистку забоя от породы, подвергаемой разрушению.

Оставьте ваш комментарий