Применение буферной жидкости для цементирования обсадных колонн, страница 2

2 – зона смешавшегося с глинистым шлакового раствора. Наличие турбулентного режима при движении жидкостей благоприятно сказалось на полноте их вытеснения. Закачка в этих условиях даже незначительных объемов буферных жидкостей привела к эффективному отделению шлакового раствора от глинистого. Образующийся при этом объем зоны смешения незначительный. На поверхность вымыто 0,845м³ несмешавшегося шлакового раствора первоначального удельного веса 1,68гс/см³. Общий путь, пройденный тампонажным раствором по трубам в течение прямой и обратной промывок, составил 6400м. Потеря раствора на 1000м пути составила

м³

Применение воды значительно улучшает условия замещения глинистого раствора цементным.

Было установлено [2], что взаимного смешения глинистого и цементного растворов не происходило, если разделяющий их столб воды составлял не менее 150-200м. По-видимому, эту величину следует принять оптимальной при определении объема буферной жидкости.

Длительное воздействие буферной жидкости определенного количества может способствовать разрушению глинистой корки и вымыванию глинистого раствора, находящегося в защемленных зонах. В данном случае серьезное значение приобретает качество буферной жидкости и время ее контакта со стенкой скважины.  

Таблица.1

Операция	Вид работ	Вид промывки	Объем закачиваемой жидкости, м3				Средняя производительность при промывке, м3	Закачка при средней производительности, м3	Продолжительность операции от начала затворения, мин	Значение η* и τ0 после затворения через период времени, мин				Скорость движения шлакового раствора υ (в м/с) и  режим его течения, выраженный обобщенным критерием Рейнольдса в насосно-компрессорных трубах диаметром, мм
			вода	шлаковый раствор	вода	глинистый раствор				20		60		υ	Re’ через период времени, мин		υ	Re’ через период времени, мин		в кольцевом пространстве между 146-и 73-мм трубами через период времени, мин
										η, спз	τ0, дин/см2	η, спз	τ0, дин/см2		20	60		20	60
																				60
																				υ	Re
1 2	Промывка	Прямая Обратная Пряма Обратная	0,5  -    -    -	1,4 -   0,5  -	0,2  -    -    -	11    -  12,1   -	6,12  5,57  6,73  6,4	11     11  12,1  11,5	32  75  32  68	16,1 -  16,1  -	5,8   -    5,8    -	- 13,8    - 13,8	-   35,1    -  35,1	2,02 1,84 2,22  2,11	11100 -     13150 -	-    5730  -      7580	1,36 1,23 1,48 1,42	7830-    9650-	-    3150  -   4310	0,74  0,674  0,813  0,774	-    1005  -    1370

* Параметры η* и τ₀  определены на капиллярном вискозиметре при температуре 90⁰С и перепадах давления до 250 мм рт. ст.

2. Особенности течения буферных жидкостей

Успех применения буферной жидкости при цементировании скважин во многом зависит от учета в расчетах влияния сил гравитации. На основании II-теоремы совместно с Р.Ф. Ухановым и В.Н. Бариновым получены критерии, характеризующие гравитационные перемещения вязких жидкостей в вертикальной трубе, заполненной  неньютоновской жидкостью.

Физической уравнение, описывающее рассматриваемый процесс, имеет следующий вид:            f(υ, ρ, ρ_с, μ, μ_с, σ, D, g, W, Δρ, τ₀) = 0         (1) [1]

где υ – скорость всплывания вязкой жидкости (ниже речь идет о всплывании вязкой жидкости, однако полученные критерии будут верны и для случаев погружения одной жидкости в другую);

ρ_с, ρ – плотности соответственно среды и всплывающей жидкости;

μ_с, μ – пластическая и динамическая вязкости соответственно среды и всплывающей жидкости;

σ – поверхностное натяжение на границ фаз среда – всплывающая жидкость;

D – диаметр колонны;

g – ускорение свободного падения;