Оцінка умов очищення вибою свердловини
In the article some conditions of clearing well face from bore mud are analytically analysed.
Gespeichert in:
| Datum: | 2006 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2006
|
| Schriftenreihe: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134487 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Оцінка умов очищення вибою свердловини / О.М. Давиденко, А.О. Ігнатов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 43-46. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-134487 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1344872018-06-14T03:04:01Z Оцінка умов очищення вибою свердловини Давиденко, О.М. Ігнатов, А.О. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения In the article some conditions of clearing well face from bore mud are analytically analysed. 2006 Article Оцінка умов очищення вибою свердловини / О.М. Давиденко, А.О. Ігнатов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 43-46. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 2223-3938 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134487 622.24.082.2 uk Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| spellingShingle |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Давиденко, О.М. Ігнатов, А.О. Оцінка умов очищення вибою свердловини Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description |
In the article some conditions of clearing well face from bore mud are analytically analysed. |
| format |
Article |
| author |
Давиденко, О.М. Ігнатов, А.О. |
| author_facet |
Давиденко, О.М. Ігнатов, А.О. |
| author_sort |
Давиденко, О.М. |
| title |
Оцінка умов очищення вибою свердловини |
| title_short |
Оцінка умов очищення вибою свердловини |
| title_full |
Оцінка умов очищення вибою свердловини |
| title_fullStr |
Оцінка умов очищення вибою свердловини |
| title_full_unstemmed |
Оцінка умов очищення вибою свердловини |
| title_sort |
оцінка умов очищення вибою свердловини |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134487 |
| citation_txt |
Оцінка умов очищення вибою свердловини / О.М. Давиденко, А.О. Ігнатов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 43-46. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| series |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| work_keys_str_mv |
AT davidenkoom ocínkaumovočiŝennâviboûsverdlovini AT ígnatovao ocínkaumovočiŝennâviboûsverdlovini |
| first_indexed |
2025-07-09T20:58:10Z |
| last_indexed |
2025-07-09T20:58:10Z |
| _version_ |
1837204444230451200 |
| fulltext |
Выпуск 9. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
43
УДК 622.24.082.2
О. М. Давиденко, докт. техн. наук; А. О. Ігнатов, аспірант
Національний гірничий університет, м. Дніпропетровськ, Україна
ОЦІНКА УМОВ ОЧИЩЕННЯ ВИБОЮ СВЕРДЛОВИНИ
In the article some conditions of clearing well face from bore mud are analytically analysed.
При обертальному бурінні геологорозвідувальних свердловин руйнування породи на
вибої свердловини здійснюється за рахунок механічного впливу на неї різців або зубців по-
родоруйнівного інструменту.
Відділення частинок від масиву відбувається за рахунок різання, стирання, роздавлю-
вання, сколювання та дроблення. Відділені частинки породи залишаються на вибої або на
лезі різців, викликаючи підвищений знос інструменту.
Завданням потоку очисного агенту є своєчасне та миттєве видалення частинок породи
з вибою свердловини. Як виключення можна відзначити випадок буріння в міцних неабрази-
вних породах алмазними коронками, де деяка затримка шламу на вибої може бути корисною
для підробітки матриці і необхідного оголення алмазів. Якщо видалення частинок породи з
вибою свердловини неповне або несвоєчасне, вони піддаються повторному здрібненню і
ускладнюють подальше руйнування породи, що в свою чергу призводить до зниження меха-
нічної швидкості буріння та підвищеного зносу елементів озброєння інструменту.
Слід зазначити, що вимоги до очищення вибою геологорозвідувальних свердловин під
час буріння розроблено недостатньо повно через відсутність систематизованої характеристи-
ки циркуляційних процесів, які мають місце під час буріння і впливають на окремі етапи
очищення вибою.
Метою статті є оцінка умов очищення вибою свердловини з урахуванням різних чин-
ників, що мають місце при циркуляційних процесах очищення вибою.
Процес очищення вибою можна підрозділити на три окремих, але взаємопов’язаних
етапи [1], кожний з яких має різну фізичну природу існування та впливу на процес в цілому.
Перший етап – це відрив зруйнованої частинки шламу від поверхні вибою та переве-
дення її до зваженого стану, другий – винесення зважених частинок шламу з вибійної зони,
третій – очищення озброєння інструменту (при використанні доліт). Слід зазначити, що при
прохідці в конкретних літологічних умовах потребує активізації той чи інший етап. В цілому
для території України необхідно активізувати перший та другий етапи через наявність не-
схильних до сальникоутворення твердих карбонатних порід.
Розглянемо механізм відриву частинки гірської породи від вибою. На частинку, що
утворилася в результаті впливу породоруйнівного інструменту на гірську породу, діють си-
ли, які утримують її на місці утворення. Вони обумовлені вагою частинки (через малість ваги
частинки породи цю силу можна не приймати до уваги) і тиском стовпа рідини (гідростатич-
ний тиск) на вибої. Якщо порода вибою є проникною та насичена рідиною, то очевидно, що
притискна сила, обумовлена гідростатичним тиском, прямо пропорційна диференціальному
тиску (Рдиф), тобто різниця між гідростатичним тиском (Рг) та внутрішньопоровим тиском
(Рп). При Рг=Рп, сила, що притискує частинку до вибою, дорівнює нулю. В залежності від
співвідношення Рг і Рп створюються умови для фільтрації промивної рідини в пласт для ви-
ходу пластової рідини до свердловини. Від цього співвідношення також залежить, чи буде
діяти на частинку додаткова притискна або відриваюча сила. У випадку підтримання в свер-
дловині тиску нижче пластового відриваюча сила може наблизитися до величини сили, обу-
мовленої дією гідростатичного тиску, що буде сприяти відриву частинки від вибою.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
44
Тому ефективність очищення вибою свердловини при бурінні в породах, що є прони-
кними, визначається необхідністю швидкого проникнення промивної рідини або її фільтрату
в породу вибою (для підвищення тиску в її порах) та під частинки зруйнованої породи.
При бурінні в монолітних породах необхідною умовою початку руху частинки є про-
никнення під неї промивної рідини або її фільтрату для вирівнювання тисків, діючих на час-
тинку. Час вирівнювання тисків визначається часом проникнення промивної рідини або фі-
льтрату під відколоту частинку.
Швидкість заповнення простору під частинкою гірської породи залежить насамперед
від ступеня рухливості рідини та величини її водовіддачі, проникності породи вибою та рух-
ливості порової рідини.
При бурінні з промиванням глинистим розчином проникненню рідини під частинку
породи заважає наявність глинистої корки на вибої.
Видаленню частинки з вибою сприяє виштовхувальна (при виході зубців шарошки з
лунки руйнування) та зсувна (при прослизанні) дії елементів озброєння породоруйнівного
інструменту.
При русі промивної рідини на вибої свердловини частинка шламу, що розташована на
його поверхні, випробовує вимивну дію потоку рідини, що рухається паралельно вибою. При
цьому можливі наступні варіанти відриву частинки від вибою (рис. 1).
Рис. 1. Можливі схеми відриву частинок зруйнованої породи від вибою.
Рух промивної рідини безпосередньо на вибої свердловини характеризується тим або
іншим ступенем турбулентності у потоку, значення якого визначається величиною критерія
Рейнольдса
еud
Re , (1)
де u - швидкість потоку на вибої, м/с; dе – еквівалентний діаметр потоку, м; ρ – густина про-
мивної рідини, кг/м3; μ – динамічна в’язкість рідини, Па·с.
Бобо и Хач [2] запропонували наступну схему руху промивної рідини по вибою. В
процесі буріння на вибої утворюється прикордонний шар, в якому при малих швидкостях
руху промивної рідини може встановитися або ламінарний режим (характеризується парабо-
лічним розподіленням швидкостей), або турбулентний (характеризується сплощеним розпо-
ділом швидкостей) та незалежно від режиму руху в прикордонному шарі – ламінарний під-
шар, який суттєво впливає на умови руху зруйнованих частинок породи. Товщина ламінар-
ного підшару залежить від в’язкості промивної рідини та швидкості її руху. Товщину ламі-
нарного підшару та швидкість руху в ньому пропонується визначати за наступними форму-
лами
сер
л U
аh
(2)
Выпуск 9. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
45
2
сер
y
U
byU , (3)
де hл – товщина ламінарного підшару, м; ν – кінематична в’язкість рідини, м2/с; Uсер – серед-
ня швидкість руху рідини в зоні вибою, м/с; Uу – швидкість руху рідини в ламінарному під-
шару на відстані у від вибою, м/с; а и b – коефіцієнти, які залежать від коефіцієнту гідравліч-
ного опору, густини промивної рідини та інших чинників.
Таким чином, можна зробити наступний висновок. Одні частинки породи, що утвори-
лися під впливом породоруйнівного інструменту, піддаються дії прикордонного шару, інші
попадають в зону дії ламінарного підшару (рис. 2). В результаті частина шламу залишається
не винесеною потоком промивної рідини, що призводить до подальшого його здрібнювання
та підвищеного зносу породоруйнівного інструменту.
Неважко бачити, що згідно з (2) та (3) при підвищенні швидкості руху рідини в при-
вибійній зоні в два рази товщина ламінарного підшару зменшиться в два рази, а швидкість
руху рідини у ньому самому збільшиться в чотири рази.
Рис. 2. Профіль швидкостей в привибійній зоні свердловини.
В роботі [3] показано, що основним чинником ефективності очищення вибою є турбу-
лентний стан промивної рідини в привибійній зоні. Інтенсивність турбулентності потоку на
вибої визначається головним чином в’язкістними властивостями промивної рідини. З ростом
в’язкості промивної рідини знижується рівень турбулентності, а отже погіршуються умови
очищення вибою.
При бурінні долотами для відриву частинки зруйнованої породи від вибою потоком
промивної рідини необхідно створити достатньо високу гідродинамічну силу, що буде діяти
на частинку [4]. Однак для цього недостатньо створити тільки високу швидкість потоку на
виході з сопла. Необхідно також по можливості наблизити насадки до поверхні вибою. В
деяких випадках для досягнення досконалої очистки вибою використовують замість трьох
промивних отворів два або один, а також встановлюють насадки гідромоніторних доліт по-
хило, що тягне за собою збільшення сили, діючої з боку потоку на частинку зруйнованої по-
роди. що знаходиться на вибої.
Висновки
1. На ступінь очищення вибою впливає швидкість потоку, причому її горизонтальна
складова, що направлена уздовж вибою, густина та в’язкість промивної рідини і як наслідок
цього режим її руху.
2. При виборі параметрів промивної рідини потрібно по можливості зменшувати її гу-
стину та в'язкість.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
46
Література
1. Пестров А. П., Гусман А. М. Исследование процесса очистки призабойной зоны
при различных режимах и схемах промывки скважин // Сборник трудов Сибирско-
го института нефтяной промышленности Совершенствование технологии строи-
тельства скважин в Западной Сибири. – Тюмень, 1984. – С. 15 – 21.
2. Bobo R., Hoch R. Keies to Successful Competitive Drilling // World Oil. – 1957. – 145,
IX.
3. Кудряшов Б. Б., Михайлова Н. Д. Влияние вязкости промывочной жидкости на ра-
ботоспособность твердосплавных буровых коронок // Информационное сообще-
ние. – Вып. 83. Серия: Методики и техника геологоразведочных работ; организа-
ция производства № 16. – М.: ОНТИ ВИЭМС, 1965. – 14 с.
4. Маковей Н. Гидравлика бурения. Пер. с румынского. – М.: Недра, 1986. – 536 с.
Надійшла 05.07.2006 г.
|