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.
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.
Вскрывают водоносный пласт, создавая скважину бурильной установкой, с учетом 2-х основных моментов:
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:
Для промывки пород при бурении используют не только техническую воду, но и следующие виды растворов:
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:
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.
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.
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.
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:
Промывка оказывает влияние на породы при взаимодействии с фильтратом, в структуре которой происходит различные изменения, а результатом является:
Стенки скважины вступают в контакт с промывкой, что способно вызывать процессы:
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.
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.
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.
Поглощения бывают:
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.
Поскольку буровое дело постоянно совершенствуется, то промывка используется уже не только для очищения забоя от частичек пород, характеристика раствора включает расширенный перечень основных функций:
Среди основных требований, которые предъявляются к растворам для бурения, выделяют следующий перечень:
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.
Жидкость при бурении подвергается циркуляции по замкнутому гидравлическому контуру, видом которого и определяется используемая система промывки. Промывка скважины должна определяться процессом:
Применяют и комбинированную систему, когда используется последовательная (периодическая) промывка скважины либо совмещенная (параллельная). Для реализации данных вариантов используют следующие схемы:
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.
Среди существенных недочетов прямого способа промывки выделяются:
Промывка скважины прямым способом происходит в результате прохождения жидкости, которую нагнетают насосом, через бурильные трубы. Дальше бурение развивается по алгоритму:
Использование схемы обратной промывки обеспечивает интенсивную очистку забоя от породы, подвергаемой разрушению.