Рекомендации по креплению обсадных колонн, страница 4

диапазон изменения Re от 0 до 1000 и турбулентный, когда Re ³2200. Известны рекомендации и по более дробному подразделению режимов течения. Так, Т.Е. Еременко, Д.Ю. Мочернюком и Н.Г. Гелетием выделены границы режимов по обобщенным числам Re: структурный (Re = 0 - 64); переходный от структурного к ламинарному (Re = 64 - 700);ламинарный (Re = 700 - 1200); переходный от ламинарного к турбулентному (Re = 1200-2300) и турбулентный (Re ³3000). Эти результаты совпадают с экспериментальными данными Г. Говарда и Дж. Кларка. На режимы течения жидкости оказывает значительное влияние эксцентричность труб в скважине, а также вращение трубы, местные сопротивления и т д.

Как правило, процесс замещения одной жидкости другой делится на две фазы:

1. Фаза вытеснения, наступающая с момента начала течения жидкости до появления границы раздела в кольцевом сечении;

2. Фаза вымыва, которая начинается сразу же за фазой вытеснения и заканчивается полным освобождением канала от вытесняемой жидкости.

Степень вытеснения оценивается коэффициентом вытеснения, представляющем отношение объема жидкости, вытесненной к концу первой фазы, к объему канала, из  которого происходило вытеснение.

      Одна жидкость вытесняется из канала другой жидкостью неравномерно, поскольку скорость течения по оси канала максимальна, а у стенок приближается к нулю. Чем равномернее распределение скоростей в поперечном сечении канала, тем выше коэффициент вытеснения. При структурном и турбулентном режимах течения вытесняющей жидкости он достигает 0,8 - 0,9, а при ламинарном режиме ниже 0,5. Основными особенностями процесса вытеснения в условиях скважины являются:

1.Возможность существования застойных зон.

2.Смсшснис жидкостей и создание переходных зон.

3.Центрирование обсадной колонны в скважине практически не осуществимо.

Все перечисленное, естественно, значительно осложняет процесс. Законы течения неньютоновских жидкостей значительно сложнее, чем, ньютоновских и описывается известными дифференциальными уравнениями Генки - Ильюшина. При вытеснении из эксцентричного кольцевого зазора цементным  раствором бурового, при условии g цр ^> g гр, которое на практике обычно соблюдается, в узкой части зазора может существовать застойная зона. Наличие застойной зоны, образованной потерявшим подвижность глинистым раствором, естественно, вызывает одностороннее движение цементного раствора. Для обеспечения повышения степени вытеснения бурового раствора цементным необходимо стремиться чтобы застойная зона была исключена или как можно быстрее разрушена. Это достигается, если максимально сократить время нахождения бурового раствора в покос перед замачиванием цементного раствора в скважину. При этом снижается прочность структуры застойной зоны. Буровой раствор перед цементированием должен иметь небольшие значения СНС, а формирование структуры должно быть медленным. Это можно обеспечить соответствующей химической обработкой. При больших значениях длины поверхности раздела жидкостей и длины эксцентричного участка в случае стремления к полному удалению промывочной жидкости, цементный раствор будет выходить раньше, чем будет достигнуто полное вытеснение. Чем ближе плотности промывочной жидкости и цементного раствора, тем больше вязкость цементного раствора должна  превышать вязкость бурового раствора. Если  обе контактирующие жидкости движутся при турбулентном режиме, то роль реологических параметров резко уменьшается, и процесс замещения, в основном, определяется соотношением плотностей, причем с увеличением разницы в плотностях качество вытеснения будет улучшаться. Если режим течения цементного раствора турбулентный, а промывочной жидкости структурный, что возможно в основном вследствие малой вязкости цементного раствора, то даже при незначительных эксцентриситетах цементный раствор может значительно опередить промывочную жидкость .