ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 204
Скачиваний: 0
поглощения, которая определяется путем проведения в скважине термометрии.
Твердение тампонажной смеси должно начинаться только после того, как она будет доставлена в зону поглощения. С целью опре деления времени начала твердения смеси приготовляют контрольные пробы.
Тот процент добавленного отвердителя, который ближе подходит по времени твердения пробы к заданному времени берется за исход ный при приготовлении рабочей смеси.
Приготовление рабочей тампонажной смеси. В чистую металли ческую емкость заливается определенный объем смолы, затем засы пается необходимое количество наполнителя, и содержимое пере мешивается. После этого в полученную густую смесь вводят отвер дитель в количестве, определенном по контрольным пробам.
Приготовленную рабочую тампонажную смесь доставляют в зону поглощения. Контроль за твердением смеси в скважине осуществля ется по оставшейся в емкости пробе.
Затвердевшую в скважине смесь разбуривают.
Доставка в зону поглощения тампонажной смеси осуществляется двумя основными способами: 1) между двумя разделяющими проб ками и 2) в специальном тампонажном снаряде.
Первый способ показан на рис. 35, а. В этом случае кровля зоны поглощения должна находиться от башмака обсадных труб на рас стоянии не более 50—60 м.
Сначала нижняя разделительная пробка 1 опускается по колонне обсадных труб 2 до статического уровня жидкости, после чего в трубы заливается определенный объем тампонажной смеси 3 и опускается верхняя пробка 4.
Заключенная менаду пробками тампонажная смесь под давлением промывочной жидкости транспортируется к зоне поглощения (рис. 35, б).
Закачку жидкости прекращают после дохождения верхней пробки до кровли зоны поглощения. Контроль за положением пробки осу ществляют с помощью груза, спускаемого на мерной проволоке.
Если кровля зоны поглощения находится на расстоянии более 50 м от башмака обсадной колонны, то до кровли зоны поглощения спускается специальная колонна обсадных труб 5 (рис. 35, в), по которой между двумя разделяющими пробками доставляется тампонажная смесь до поглощающей зоны.
Доставка смеси в специальном тампонажном снаряде (рис. 36). Снаряд состоит из замка 1 с калиброванными отверстиями 2, пере ходника 3, поршня 4 с резиновой манжетой 5 и клапаном 6, контей нера (труб) 7, башмака 8, деревянной пробки 9 с резиновым уплот нением и штифтов 10.1
1 Заданное время — время, необходимое для приготовления рабочей там понажной смеси и доставки ее к зоне поглощения.
•.АО
Контейнер 7 с установленной на штифтах 10 пробкой 9 подвешивают над устьем скважины на хомутах. Затем в контейнер заливают тампонажную смесь, вставляют поршень-пробку 4 и навинчивают переходник 3 с замком 1, после чего снаряд на бурильных трубах опускают в скважину на 0,3—0,5 м выше забоя.
ПромьіВочная
жидкость
I
Рис. 35. Схема доставки тампонажной смеси Рис. |
36. Тампонажный |
между двумя разделяющими пробками. |
снаряд. |
а и б — через обсадную колонну; е — через специальную |
|
колонну обсадных труб. |
|
Давлением промывочной жидкости срезаются штифты, и пробка с резиновым уплотнением выходит из башмака.
По мере выдавливания смеси из контейнера снаряд поднимают от забоя. Полное выдавливание смеси фиксируется по резкому повышению давления на манометре бурового насоса, которое воз никает после дохождения поршня 4 до башмака.
Этот способ рекомендуется применять в скважинах с мощностью зоны поглощения не более 5—6 м.
§ 11. ВЫБОР НАСОСА ДЛЯ БУРЕНИЯ
Промывка скважины должна обеспечивать вынос частиц раз буренной породы с забоя на поверхность или в шламовую трубу.
Скорость восходящего потока должна превышать скорость погру жения частиц в нем. Если скорость восходящего потока недостаточна, крупные частицы будут скопляться на забое и подвергаться допол нительному измельчению. В результате производительность бурения будет снижаться. При прекращении промывки частицы, скопившиеся в нижней части скважины, могут осестьна колонковый снаряд и вы звать прихват инструмента.
Скорость погружения частиц в спокойной жидкости можно
определить по формуле Риттингера |
|
|
и = к |/ ô |
см/с, |
(23) |
где б — диаметр частиц в см; у и |
— удельные веса породы и |
жид |
кости. |
|
|
Для частиц, имеющих форму шара, к = 51,1, для частиц непра вильной и плоской формы к = 25 — 30.
Глинистые растворы застудневают и обладают сопротивлением сдвигу. Благодаря этому в глинистом растворе не тонут частицы породы, удельный вес которых больше, чем удельный вес раствора.
Скорость восходящего потока промывочного раствора должна быть больше, чем скорость падения наиболее крупных и тяжелых частиц.
При больших скоростях бурения и малых скоростях выноса может произойти: а) зашламование скважины, б) значительное повы шение удельного веса восходящего потока жидкости и в) увеличение давления насоса.
При колонковом бурении твердыми сплавами скорость восхо дящего потока должна быть более 0,3 м/с, при бурении алмазами не менее 0,6 м/с, при бурении трехшарошечными долотами скорость восходящего потока должна быть ій; 0,8 м/с.
В процессе дробового бурения промывку приходится сильно ограничивать, чтобы не вымывать дробь из-под торца коронки. Иногда промывку ограничивают также для улучшения выхода керна. В начале бурения глубоких скважин (под кондуктор большого диаметра) производительность насоса может не обеспечивать доста точной скорости восходящего потока. Во всех этих случаях для улав ливания крупного шлама необходимо устанавливать над колонковым снарядом шламовую трубу.
Количество промывочной жидкости, которое надо подавать в сква
жину, будет |
|
Q —-£ (D2—d?)v л/с, |
(24) |
где D — диаметр скважины в дм; d — наружный диаметр бурильных труб в дм; V — скорость восходящего потока в кольцевом зазоре в дм/с.
Гидравлические потери. Обозначим (рис. 37) dx — внутренний диаметр бурильных труб в м; d0 — внутренний диаметр ниппеля или замка в м; ѵх — скорость промывочной жидкости в бурильных трубах в м/с; ѵ0 — скорость промывочной жидкости в соединениях
в м/с; тогда |
4Q |
Q |
(25) |
|
|
/і |
|
|
4Q |
|
|
|
Q |
(26) |
|
|
|
/о |
|
|
4Q |
|
|
|
Q_ |
|
|
|
" ~ я —d2 ) “ F • |
|
|
Если не учитывать потери промывочной жидкости в пористых породах и возможности просачивания жидкости через неплотные соединения колонны бурильных труб, то можно считать, что
Q = Fv = f1v1= f 0v0. |
(28) |
Буровой насос должен быть рассчитан на преодоление следующих гидравлических сопротивлений.
1. Потери напора при прохождении жид кости по колонне бурильных труб
|
К = |
м водст>’ |
(29) |
|
где |
L — длина |
колонны бурильных |
труб, |
|
приближенно равная глубине |
скважины. |
|||
В |
этой формуле L и dj выражены в м; |
|||
ѵх — в м/с; hx — в м вод. ст.; g = |
9,81 м/с2; |
|||
7і — удельный вес жидкости; Я, — безразмер ный коэффициент. Для приближенных рас четов принимают Я = 0,02—0,025.
2. |
Потери напора в кольцевом простран |
|||
стве |
между |
колонной бурильных |
труб и |
|
стенками скважины |
|
|
||
|
|
L |
г2 |
(30) |
|
h 2 = |
T JIT d |
‘ ~ 2 g ~ M В 0Д - СТ- |
|
Рис. 37. Схема движе ния промывочной жид кости в бурильных тру бах и скважине.
В этой формуле ф — коэффициент, учитывающий повышение гидравлических потерь от наличия песка в жидкости (ф = 1,05— 1,1); у g — удельный вес жидкости, обогащенной частицами породы.
Коэффициент Я' в формуле (30) имеет повышенное значение, так как промывочная жидкость движется в кольцевом зазоре, имею щем на необсаженном участке неровные и шероховатые стенки. Для приближенных расчетов Я* = 0,03—0,040.
3. Восходящий поток несет частицы выбуренной породы. Поэ тому объемный вес восходящего потока у2 обычно больше, чем удель ный вес нагнетаемой в скважину жидкости х.
1 При встрече напорных водоносных горизонтов удельный вес глинистого раствора может уменьшаться.
Скважина и колонна бурильных труб представляют собой два концентрически расположенных сообщающихся сосуда. В послед них жидкости разного удельного веса устанавливаются на уровнях, обратно пропорциональных удельным весам этих жидкостей. Для получения в обоих сообщающихся сосудах одинакового уровня потребуется дополнительный напор, величина которого определяется из расчета
(Z + ^3)YI = £Y2>
отсюда
|
(зі) |
При нормальной работе у2 должно мало отличаться от |
и вели |
чина hüнезначительна. При недостаточной промывке у 2может сильно отличаться от при этом обычно происходит зашламование сква жины и резкое повышение давления насоса. Зашламовывание сква жины может получиться также при работе бурильными трубами с негерметичными соединениями, так как в этом случае к забою будет доходить значительно меньшее количество жидкости, чем подает насос.
4. Потери давления в ниппелях или замках могут быть определены следующим образом.
При прохождении жидкости через суженное отверстие соедине
ния |
происходит потеря напора |
|
|
|
|
|
|
\ Ѵі(го-щ)2 м вод |
ст |
|
(32) |
При длине колонны L и длине отдельных труб I полная потеря напора |
|||||
в соединениях будет |
|
|
|
|
|
|
К |
= - J - 1 Ѵі {Ѵ°~ ; Ѵі)2- м вод. ст., |
(33) |
||
где |
g — коэффициент |
местного сопротивления, |
приближенно |
рав |
|
ный |
1—0,8. |
соединениях (особенно |
в |
ниппельных) могут |
|
Потери напора в |
|||||
достигать весьма большой величины. Для снижения этих потерь полезно отверстия ниппелей растачивать на конус и увеличивать диаметр проходных отверстий соединений.
5.Скорость и направление потока в колонковом снаряде неодно кратно меняются, поэтому происходят потери напора.
При правильно армированной коронке потери в колонковом снаряде невелики. Они увеличиваются по мере притупления резцов коронки и наполнения колонковой трубы керном.
Величина суммарной потери напора в колонковом снаряде опре деляется опытным путем и принимается /і5 = 8—15 м вод. ст.
6.Потери напора на поверхности в шланге, штуцерах и вертлю ге — сальнике наиболее просто определяются опытным путем; при
ближенно |
he — 15—30 м |
вод. ст. |
7. При |
заклинивании |
керна давление повышается, что вызыва |
ется заполнением узкого кольцевого канала между керном и внутрен-
ними стенками коронки заклиночным материалом. Дополнительное давление при заклинке принимают h7 до 100 м вод. ст.
Промывочный насос должен быть рассчитан на давление, пре вышающее сумму всех перечисленных потерь напора, чтобы в слу чае зашламовывания скважины насос мог размыть шламовые пробки. Полный напор, на который должен быть рассчитан промывочный насос,
H = k '^ )h — k(h1Jr h2-{-h3Jr h i + hsJ\-h6Jt- /г7), |
(34) |
где к — коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления, которые могут иметь место в зашламовашіой скважине (обычно принимают к = 1,3—1,5).
Давление насоса при промывке глинистым раствором всегда бывает выше, чем при промывке технической водой. Это объясняется прежде всего тем, что глинистый раствор обладает значительно большей вязкостью, чем вода.
Поэтому при промывке глинистым раствором давление бурового насоса повышается на 25—30% в зависимости от режима движения, вязкости и структурных свойств глинистого раствора.
Мощность двигателя для привода насоса определяется по формуле
N-. |
QH |
10Qp |
Л. с., |
(35) |
75Д |
75г] |
|||
или |
QH |
|
|
|
N = |
QL |
кВт, |
(35а) |
|
|
102д |
Юг) |
|
|
где Q — производительность насоса в л/с; Н — полное давление насоса в м вод. ст. ; р — то же, в кгс/см2; ц — к. п. д. насоса (ц = = 0,8-0,75).
Из рассмотрения формул, приведенных в настоящей главе, можно прийти к следующим выводам.
1.При бурении скважины одного диаметра и при постоянной производительности насоса давление, а следовательно, и мощность, потребляемая насосом, возрастают пропорционально глубине сква жины.
2.Давление насоса возрастает пропорционально квадрату рас хода промывочной жидкости.
3.Весьма крупные потери напора имеют место в соединениях бурильных труб.
Соединения муфто-замковые оказывают меньшее сопротивление по сравнению с ниппельными.
4.При бурении глубоких скважин диаметр скважины обычно постепенно уменьшается (вследствие спуска колонн обсадных труб).
Суменьшением диаметра скважины соответственно должна умень шаться подача промывочной жидкости в скважину.
5.Нельзя рекомендовать ступенчатую конструкцию скважины, когда без спуска обсадных труб постепенно уменьшают диаметр скважины. Такая ступенчатая конструкция скважины создает
