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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.