2.4. Расчет реологических характеристик

Найти реологическую кривую бурового раствора со сверхглубокой скважины по следующим данным, полученным на ротационном вискозиметре ВСН-3 :

ω2, с-1	0,003	3,3	5,0	6,6	10,0
τ1, Па	10,71	17,13	20,13	22,27	25,69

Решение. Согласно (2.5)

и (7.6)

или .

Аппроксимируем экспериментальные данные линейной зависимостью и найдем τ₀ и η с помощью методов наименьших квадратов. Для этого предварительно вычислим следующие суммы:

По формуле (2.8)

, находим:

Таким образом, (2.12)

Аппроксимируем экспериментальные данные степенной зависимостью перейдя от τ₁, к Т_i = lg τ_i и Г_i = lg , получим

Т_i = 1,03; 1,23; 1,30; 1,35; 1,41;

Г_i = -1,49; 1,50; 1,68; 1,80; 1,98.

Затем вычисляем суммы:

По формулам (2.10)

и (2.11) n=,

находим: n = 0,095; k = 1,16; k = 10^1,16 = 14,45.

Окончательно получаем (2.13)

Теперь определим, какая формула лучше аппроксимирует экспериментальные данные.

Для зависимости (2.12) имеем

Для зависимости (7.13)

Таким образом, в рассмотренном случае степенная зависимость (2.13) лучше, чем (2.12) аппроксимирует экспериментальные данные.

Практическое занятие №3 Гидравлическая программа бурения скважин

Гидравлической программой бурения сква­жин называется совокупность режимов промывки и других операций, связанных с гидравликой и обеспечивающих буре­ние скважин без осложнений или с минимумом осложнений, с максимально высоким качеством при заданных ограниче­ниях по стоимости строительства скважин и выбору бурового оборудования.

Гидравлическая программа включает выбор параметров и расхода промывочной жидкости, выбор режимов промывки забоя, расчет давлений, выбор типа и число насосов и режи­мов их работы. Некоторые исследователи включают в гид­равлическую программу также определение максимально до­пустимых скоростей спускоподъемных операций (СПО).

3.1. Выбор параметров промывочной жидкости

Выбор параметров промывочной жидкости определяется их функциями, важнейшими из которых явля­ются создание противодавления на проходимые породы, очи­стка забоя от частиц шлама и вынос их на дневную поверх­ность. С этой точки зрения наиболее важными свойствами жидкостей, применяемых в бурении, являются их плотность, реологические и фильтрационные параметры. В ряде случаев, например, при проходке многолетнемерзлых пород (ММП) необходимо учитывать (регулировать) и теплофизические па­раметры промывочных жидкостей.

Правильный выбор плотности промывочной жидкости имеет исключительное значение, так как от этого во многом зависят условия разрушения горных пород, возможность предотвращения осложнений и т.д.

Для предотвращения поступления пластовых флюидов в скважину (проявления) и поглощения бурового раствора дав­ление в скважине р_с не должно быть меньше пластового р_пл и больше давления начала поглощения (гидроразрыва) р_п с уче­том гидродинамических потерь, т.е. должно выполняться ус­ловие

, (3.1)

где р_гд — гидродинамические потери давления при выполне­нии различных операций.

Правилами безопасности [1] регламентируется минималь­ное превышение давления столба бурового раствора над пла­стовым

(3.2)

и дифференциальное давление

(3.3)

Значения Н, К и А следующие:

Н, м ..................... <1200 1201-2500 >2500

К........................... 1,10-1,15 1,05-1,10 1,04-1,07

А, МПа…………. 1,5 2,5 3,5

Правилами не регламентируется превышение давления начала поглощения над давлением столба бурового раствора. По аналогии с (3.2) это условие можно записать в виде

(3.4)

Приведенные условия выбора плотности промывочной жидкости можно записать в виде:

для предотвращения проявления

(3.5)

для предотвращения поглощения

(3.6)

по ограничению дифференциального давления

(3.7)

Следует отметить, что если нарушение условий (3.5)и (3.6) ведет к возникновению осложнений, при ликвидации кото­рых возможны опасные моменты, то нарушение условия (3.7) ведет к снижению показателей бурения, но не создает непо­средственно опасных моментов.

В случае экономической целесообразности возможно бурение с проявлением пластовых флюидов и с поглощением промывочной жидкости, т.е. с нарушением условий (3.5) и (3.6), если эти осложнения не грозят аварией, не наносят ущерба здоровью персонала, сохранности бурового оборудо­вания, охране недр и окружающей среды, не приводят к пор­че промывочной жидкости. Но такие отступления от правил требуют обязательного согласования с органами Госгортехнадзора, санитарного надзора.