2.5. Влияние состава и свойств промывочной жидкости на эффективность работы долота

Одной из причин снижения механической скорости бурения с увеличением глубины скважины является увеличение твердости пород.

На характер изменения скорости проходки с ростом гидростатического давления, кроме механических свойств горных пород, влияют и много других факторов.

Одним из факторов, существенно влияющих на механическую скорость бурения, являются параметры бурового раствора, такие как плотность, содержание твердой фазы, водоотдача, вязкость.

При изменении плотности  от 1 до 2,4 г/см3 (рис.8), механическая скорость бурения при прочих равных условиях снижается от 10 до 100%. Наибольшая механическая скорость может быть получена при бурении с продувкой воздухом или промывкой аэрированной жидкостью.

Рис. 6 Зависимость механической скорости бурения от плотности промывочной жидкости

Влияние плотности на (особенно в области объемного разрушения) объясняется повышением гидростатического давления между скважиной и разбуриваемым пластом. При истирании породы это влияние незначительно. С понижением плотности проявляется эффект неравномерного всестороннего сжатия.

С ростом плотности для получения объемного разрушения необходимо повышать осевые нагрузки и наоборот (воздух, аэрированная жидкость).

Особенно резко падает механическая скорость проходки при увеличении разности между давлением промывочной жидкости и поровым давлением до 7-10 МПа. Отсюда следует вывод, что при бурении необходимо стремиться к поддержанию равновесия между поровым давлением в разбуриваемой породе и давлением столба промывочной жидкости путем регулировки ее плотности. Р_гр  Р_пл.

При бурении с промывкой водой, нефтью уменьшается с ростом вязкости, т.к. в слое жидкости, непосредственно примыкающем к поверхности забоя, жидкость движется ламинарно. А уменьшение скорости затрудняет удаление с забоя частиц.

Рис. 9 Зависимость механической скорости бурения от содержания твердой фазы в буровом растворе	При наличии в буровом растворе твердой фазы (рис.9) проходка также снижается с ее увеличением, т.к. на поверхности забоя образуется фильтра-ционная корка из частиц твердой фазы. Такая корка резко уменьшает фильтрацию жидкой фазы из раствора в микротрещины.
. Рис. 7 Зависимость механической скорости бурения от водоотдачи промывочной жидкости	Механическая скорость проходки снижается с уменьшением водоотдачи (рис10). Это объясняется тем, что образуется более прочная корка, затрудняющая удаление обломков, а также снижением скорости проникновения фильтрата в микротрещины породы и замедляется темп выравнивания давлений.

Чем выше проницаемость пород и больше водоотдача (фильтрация), меньше вязкость фильтрата, ниже частота вращения, больше продолжительность контакта, тем слабее влияние плотности раствора, т.к. давление на забое и глубине выкола успевает выравниваться.

С увеличением предельного динамического напряжения сдвига

или плотности промывочной жидкости при неизменной скорости промывки возрастают гидравлические сопротивления в циркуляционной системе и давление, которое должны создавать буровые насосы, а следовательно, гидравлическая мощность на промывку скважины (при смене воды на

Рис. 8 Зависимость механической скорости бурения от вязкости промывочной жидкости

глинистый раствор приходится уменьшать Q, что часто ведет к снижению ).

Лекция № 7