Проектирование конструкции скважины Талаканского месторождения (ОАО ННГК «Саханефтегаз»), страница 9

Оптимизировать все гидравлические па­раметры по каждому критерию невозмож­но, поскольку они взаимосвязаны. Наибо­лее важными критериями являются мак­симальная скорость проходки и совер­шенная очистка ствола скважины. Проек­тирование гидравлической программы промывки горизонтальной скважины, как и вертикальной, начинается с определе­ния расхода бурового раствора, обеспечи­вающего очистку забоя скважины от шла­ма и его транспортирование в кольцевом пространстве. Для этого необходимо принять механическую скорость для участка с наибольшим зенитным углом, что опреде­лит наихудшие условия для выноса шлама. Затем выбираются забойный двигатель и система измерения забойных параметров на основе ограничений по расходу про­мывочной жидкости и давлению, харак­терных для этого оборудования. Совер­шенно очевидно, что имеется несколько диапазонов расхода жидкости и измене­ния давлений, при которых возможно эф­фективное бурение.

Отечественный опыт строительства го­ризонтальных скважин показал некоторое отставание теоретических разработок во­просов очистки ствола этих скважин. Сле­довательно, нельзя объективно оценить адекватность проводимых научными цен­трами нефтегазовых компаний экспери­ментов и понять природу таких явлений, как дюнообразование, движение шламо­вых дюн против направления потока бу­рового раствора, эффект Бойкотта (уско­рение осаждения шлама в наклонных уча­стках ствола) и др.

Наиболее трудно очищаемой зоной кольцевого пространства является участок ствола с зенитным углом а =35-55°. Прак­тически все исследователи отмечают за­медление потока бурового раствора на указанном участке. Для аналитического решения задачи транспортирования шла­ма на поверхность необходимо выявить гидродинамические критерии, определя­ющие несущую способность потока про­мывочной жидкости. Несмотря на критику экспериментальных установок по транс­портированию искусственного шлама по замкнутому циклу, стоит признать, что они послужили основой для современных теорий очистки скважин и успешной их реализации на практике.

В наклонном и горизонтальном участках ствола скважины на его очистку от шлама влияет несколько факторов. Некоторые из них можно учесть на стадии проектирова­ния или регулировать в процессе бурения. К регулируемым факторам относятся рас­ход промывочной жидкости, механиче­ская скорость проходки, реологические свойства промывочной жидкости, зенит­ный угол и диаметр ствола скважины. Это наиболее существенные факторы, кото­рые необходимо учитывать на стадии про­ектирования и при решении оптимизаци­онных гидравлических задач в процессе бурения скважин.

Однако имеются и такие факторы, кото­рые невозможно ни предусмотреть, ни ре­гулировать. К нерегулируемым факторам относятся плотность и размер частиц шла­ма, эксцентричное положение бурильной колонны в стволе скважины. Н.А. Гукасовым показано, что расходы промывоч­ной жидкости, необходимые для очистки ствола скважины от шлама при макси­мальном эксцентриситете и совпадении осей бурильной колонны и ствола скважи­ны, существенно различаются, и на прак­тике это обязательно надо учитывать, Промысловый опыт проводки горизон­тальных скважин показывает улучшение выноса шлама из наклонных участков ствола при увеличении скорости враще­ния бурильной колонны. Здесь также не­обходимо учитывать возможное негатив­ное влияние вихрей Куэтта - Тейлора (воз­никновение локальной неустойчивости в потоке промывочной жидкости после приведения бурильной колоны во враще­ние) на эффективность очистки ствола. И наоборот, если бурильная колонна не вращается, что отмечается при бурении забойными двигателями с отклонителем (наиболее широко распространенный способ в практике строительства горизон­тальных скважин), вынос шлама ухудшает­ся. При этом для компенсации неподвиж­ности бурильной колонны может потре­боваться повышенный расход промывоч­ной жидкости или применение рейсов для очистки ствола скважины.