Реологические свойства бурового раствора

Скорость осаждения частиц в буровом растворе зависит от его вязкости. Эта зави­симость влияет на транспортировку шлама в вертикальных скважинах. Однако после обра­зования шламовой постели на нижней стенке скважины с зенитным углом более 30⁰ изме­нение реологических свойств бурового раствора мало улучшает вынос шлама. Маловязкие жидкости наиболее эффективны в скважинах с зенитными углами более 30⁰, так как режим их течения - турбулентный и завихрения потока способствуют выносу шлама.

Для уменьшения гидравлических сопротивлений и обеспечения более плоского профиля скоростей в затрубном пространстве пластическую вязкость следует понизить до минимума. При минимальной вязкости и том же самом расходе промывочной жидкости увеличивается скорость течения ее в наружной части кольцевого пространства. Такой ре­зультат легко достигается в скважинах диаметром как 445 (17-1/2”), так и 311 мм (12-1/4”). При использовании растворов на нефтяной основе ввод специальных реагентов - модифи­каторов реологических свойств придает раствору необходимую вязкость в диапазоне ма­лых скоростей сдвига.

Рисунок 1-17. Графическое изображение наиболее известных реологических моделей.

 

В статье С.Окражи и Дж.Дж.Азара из Универ нефтяников. Август 1986 г.) рассмотрена зав промывочной жидкости, величины зенитного бурильной колонны в скважине. Были четко установлены три диапазона зенитного угла:

0-45⁰ Шлам выносится эффективнее при ламинарном режиме течения. Транспортировка улучшается при повышении реологических свойств, особенно динамического напряжения сдвига

45-55⁰ Ни ламинарный, ни турбулентный режимы не имеют преимуществ друг перед другом. В этом диапазоне наблюдалось соскальзывание вниз шламового осадка.

55-90⁰ Увеличения отношения t₀/h не приводит к улучшению выноса шлама. Ствол лучше очищается при турбулентном режиме течения.

Повышение реологических свойств совершенно не влияло на несущую способность при турбулентном режиме в любом диапазоне зенитного угла (Рис. 1-17).

Однако при малых зенитных углах и ламинарном режиме течения повышение ди­намического напряжения сдвига улучшает вынос шлама. (Уменьшает концентрацию вы­буренной породы в кольцевое пространстве). (Рис. 1-18).

Рисунок 1-18. Влияние динамического напряжения сдвига и

режима течения на концен­трацию выбуренной породы в кольцевом пространстве.

 

Рисунок 1-19. Зависимость концентрации частиц в кольцевом

пространстве от величины отношения t₀/h (фунт./100 кв.фут./сПз)

 

При увеличении зенитного угла вынос шлама при ламинарном режиме течения можно улучшить, повысив отношение t₀/h (Рис. 1-19).

Однако влияние повышения отношения t₀/h уменьшается при увеличении скорости восходящего потока (Рис. 1-20).

 

 

Рисунок 1-20. Зависимость степени очистки ствола от величины

отношения t₀/h при раз­ных скоростях потока и ламинарном режиме течения.

 

При зенитных углах до 55⁰ влияние эксцентричного положения бурильных труб в скважине невелико. При углах более 55⁰ и ламинарном режиме течения влияние эксцен­тричного положения труб становится заметным.

В своей последующей работе «Зависимость выноса шлама от реологических свойств раствора при направленном бурении» (Публикация 19535 Общества Инженеров-нефтяников. Октябрь 1989 г.) Т.Е.Беккер, Дж.Дж.Азар и С.Окражи сделали следующие выводы:

Лучшим параметром, характеризующим несущую способность буровых растворов, является показание ротационного вискозиметра Фэнн при частоте вращения n = 6 об/мин.

Другими параметрами, которые могут характеризовать транспортирующую способность растворов, являются:

напряжение сдвига в буровом растворе при скорости сдвига, равной ее среднему значению при течении в кольцевом пространстве

показание ротационного вискозиметра Фэнн при частоте вращения n = 3 об/мин

начальное статическое напряжение сдвига.

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: