Обратная промывка скважины

Гидравлический расчет промывки скважин

     Различают два способа промывки скважин: прямую и обратную промывку.

     При прямой промывке жидкость нагнетается внутрь колонны промывочных труб, а подъем жидкости с размытым песком осуществляется по затрубному пространству. Прямая промывка применяется при  наличии небольших и трудно размываемых пробок. Для размыва «крепких» пробок  на колонне НКТ устанавливают фрезеры.

     В случае обратной промывке наоборот закачка жидкости идет по затрубному пространству, а подъем жидкости с песком по НКТ. Обратная промывка применяется при больших размерах пробки. Если промывка проводится с помощью дополнительной колонны, спускаемой внутрь колонны НКТ, то у промывочных труб муфты предварительно обтачиваются для их пропускания через нижний конец колонны НКТ. Количество растачиваемых муфт определяется расчетом с учетом толщины предполагаемой пробки.

Промывку начинают не доходя 10…15м до пробки, и, создав циркуляцию, опускают трубы до пробки и начинают промывку.

     Выбор типа промывочной жидкости оп-ределяется следующими факторами:

•      обеспечение выноса размытой части пробки на поверхность;

•      необходимостью уравновешивания пластового давления во избежание поглощения пластом промывочной жидкости и притока в скважину пластовых флюидов.

     В качестве промывочных жидкостей применяют: пластовые и сточные воды, пресные воды и дегазированную нефть.

    Для обеспечения выноса песка с забоя скважины скорость восходящего потока жидкости должна быть больше скорости оседания твердых частиц в жидкости (в состоянии покоя). При этом расчеты ведутся относительно частиц песка наибольшего диаметра.

Скорость подъема размытого песка будет

,

где υп – скорость подъема частичек песка; υв – скорость восходящего потока жидкости; w – средняя скорость свободного падения частиц песка в жидкости.

Время, необходимое на подъем размытой песчаной пробки (Т)  на поверхность с глубины «Н» будет

.

Прямая промывка. Потери напора в промывочных трубах определяются:

                                                                                       

           ,

где h1 – потери напора; d1 – соответственно внутренний диаметр ОК и наружный диаметр промывочных труб; vн – скорость низходящего потока жидкости в кольцевом пространстве; l – коэффициент трения.

Потери напора при движении жидкости с песком в затрубном пространстве будут

где h2 – потери напора; D – внутренний диаметр ОК; vв – скорость восходящего потока жидкости; j – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора из-за наличия в составе жидкости песка (j = 1,12…1,20).

Затем определяют напор, необходимый для уравновешивания разности плотностей жидкости в промывочных трубах и затрубном пространстве (h3):

где m – объем пустот между отдельными частицами песка, занимаемый жидкостью (m=0,3…0,45); F – площадь сечения  ОК; l – высота промытой пробки по длине одной трубы;  f – площадь сечения кольцевого пространства.

Кроме основных напоров h1, h2, h3 , учитываются потери напора на преодоление сопротивлений в промывочном вертлюге (h4) и шланге (h5).

Общий потерянный напор при прямой промывке составит

                                                     h=h1+h2+h3+h4+h5.

Обратная промывка. Потери напора при движении жидкости в кольцевом пространстве будет

Потери напора при движении жидкости с песком в промывочных трубах составят

                                                                                            ,

где d – внутренний диаметр промывочных труб. И, соответственно, напор для уравновешивания разности плотностей жидкостей в промывочных трубах и затрубном пространстве будет таким же, как и для случая прямой промывки

Общий потерянный напор в метрах столба жидкости при этом будет

    h = h1+h2+h3+h4+h5.

h4, h5 – давление в вертлюге и шланге

students-library.com

Промывка скважин и нефтесборных коллекторов.

Промывки используются в следующих случаях :

· Для ликвидации парафинистых отложений или гидратных пробок в насосно-компрессорных трубах и нефтесборных коллекторах;

· При заклинивании насоса или подвески штанг в колонне нкт;

· При снижении эффективности работы штангового глубинного насоса вследствие попадания песка и различных мех. частиц под клапана насоса.

· При снижении эффективности работы ЭЦН вследствие засорения приемной части насоса песком и различными мех. частицами.

Различают

· прямую,

· обратную и

· специальные способы промывки.

Прямая промывка. При прямой промывке промывочная жидкость закачивается в спущенные в скважину трубы, а подъем воды с размытым песком происходит по кольцевому пространству. В процессе промывки трубы находятся на весу и спускаются с той или иной скоростью в зависимости от плотности пробки и количества жидкости, необходимой для подъема размытого песка на поверхность.

Обратная промывка отличается от прямой промывки тем, что промывочная жидкость поступает в кольцевое пространство, а подъем с размытым песком происходит по насосно-компрессорным трубам. Для герметизации устья скважины при обратной промывке обязательно применение специальной головки с резиновым манжетом-сальником, плотно охватывающим тело трубы.

В качестве жидкости для промывки используют нефть, пластовую воду, специальные растворы или сеноман. При ликвидации парафинистых отложений или пробок нефть подогревают с помощью АДП.

 

 

Процесс промывки:

 

1. Производится расстановка техники и оборудования согласно схеме :

Рис № 1.

· Передвижные установки депарафинизации (АДП) допускается устанавливать с наветренной стороны на расстоянии не менее 25м от устья скважины и не менее 10м от другого оборудования, при этом кабины автомашин и прицепы емкостей должны быть обращены в сторону от устья скважины.

• Промывочный агрегат и автоцистерны следует располагать с наветренной стороны на расстоянии не менее 10 м от устья скважины. При этом кабина агрегата и автоцистерн должны быть обращены в сторону противоположную от устья скважины, выхлопные трубы агрегата и автоцистерн должны быть оборудованы искрогасителями, расстояние между ними должно быть не менее 1.5 м.

· К промывке скважин допускается обученный персонал, после проверки знаний по ОТ и ТБ.

· Ответственным за проведение промывки является мастер или старший оператор по добыче нефти и газа.

• Территория, на которой устанавливается агрегаты, должна быть расчищена и освобождена от посторонних предметов.
• Запрещается устанавливать агрегаты под силовыми и осветительными линиями, находящимися под напряжением.

· На насосе промывочного агрегата должен быть установлен манометр и предохранительное устройство для предотвращения разрыва насоса, напорной линии, шланга и запорной арматуры.

 

В зависимости от способа промывки производится сборка нагнетательных и выкидных линий. Рассмотрим основные схемы

подключения промывочного оборудования :

 

 

 

Для проведения прямой промывки скважины на буферную задвижку скважины устанавливается лубрикатор. Лубрикатор должен быть

опрессован на полуторократное давление от ожидаемого. При проведении прямой промывки буферная, центральная, внутренняя затрубная и

линейная задвижки открыты; трубная и внешняя затрубная закрыты.

 

Если скважина оборудована ШГН прямая промывка проводится в исключительных случаях. Схема промывки

несколько отличается от представленной выше (отсутствует лубрикатор).

 

 

 

Обратная промывка производится через патрубок, присоединенный к внешней затрубной задвижке. При проведении обратной промывки

внешняя затрубная, центральная, трубная и линейная задвижки открыты; внутренняя затрубная и буферная задвижки закрыты.

 

При проведении промывки нефтесборных коллекторов подключение к ним производится через специальный патрубок на обвязке скважины, замерную установку или гребенку задвижек на линии нефтепровода.

 

2. Перед началом промывки необходимо :

· Проверить наличие и исправность манометра и предохранительного устройства предотвращения разрыва насоса, нагнетательной линии, шланга и запорной арматуры. Выкид от предохранительного устройства должен быть направлен под пол агрегата и укреплен.

· Систему промывочного агрегата и промывочную линию до устья скважины следует опрессовать на полуторократное давление от ожидаемого. При этом все рабочие должны быть удалены в безопасное место.

• Проверить на всех задвижках промывочного оборудования наличие надписей с указанием направления открытия или закрытия задвижки.
• Проверить исправность всех задвижек, фланцевых соединений фонтанной арматуры и ГЗУ, включая обратный клапан в ГЗУ, наличие протока жидкости по выкидной линии от скважины до замерной установки и при его отсутствии работы на скважине прекратить до выяснения и устранения причин, убедиться, что нефтесборный коллектор не заморожен. В зимнее время для отогрева задвижек, фонтанной арматуры и трубопроводов используется ППУ.

· Для контроля за давлением на скважине и промываемом трубопроводе установить манометры.

 

 

Проведение промывки.

После опрессовки промывочной линии (при герметичности системы) необходимо открыть рабочую задвижку на фонтанной арматуре. Вызвать циркуляцию на малой скорости, убедившись, что параметры (давление на нагнетательной линии, расход выходящей жидкости) промывки соответствуют расчетным постепенно довести подачу насоса до плановой. При отсутствии циркуляции необходимо проверить все ли задвижки, согласно выбранной схемы открыты и исправны. В зимнее время следует убедиться в наличии прохода жидкости через фонтанную арматуру и выкидную линию скважины или нефтесборный коллектор. Если все неполадки устранены, но циркуляция не восстановлена, необходимо сменить схему промывки.

 

· Промывка скважины разрешается только в светлое время суток. В исключительных случаях при работе в ночное время должна быть обеспечена освещенность рабочих мест в соответствии с установленными нормами.

· При промывке скважины и трубопроводов надо знать максимальное рабочее давление, допускаемое для данного типа оборудования и не превышать его.

· Объем промывочной жидкости и схема промывки определяются технологом ЦДНГ. Замер объема промывочной жидкости производится при заправке АЦН. При использовании дополнительной доливной емкости объем промывочной жидкости определяется при помощи уравнемера и градуировочной шкалы. Емкость должна быть чистая, без шлама и льда.

· При промывке выкидного трубопровода находится на расстояние менее 10м от трубопровода и устья скважины ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

· В процессе промывки скважины запрещается крепление каких-либо узлов агрегата или обвязки устья скважины и трубопровода. В процессе глушения необходимо вести наблюдение за показаниями манометров, за линией обвязки, за местонахождением людей.

· При промывке пробки промывочную жидкость следует отводить в промысловую канализацию или в амбар.

· Персонал бригады должен находится в безопасной зоне и следить за процессом промывки, в случае обнаружения отклонений от процесса дать сигнал руководителю работ.

· Промывка ЭЦН производится в присутствии представителя организации, поставляющей ЭПУ.

· Во время промывки нефтью на установке депарафинизации должен находиться исправный огнетушитель.

<== предыдущая лекция	|	следующая лекция ==>
Определение расхода газа	|	Регулирование работы фонтанных скважин

helpiks.org

ПРОМЫВКА СКВАЖИН (а. flushing; н. Воhrlochspulung; ф. lavage de sondage; и. lavado de pozo, limpieza de sondeo) — циркуляция (непрерывная или периодическая) промывочного агента (газа, пены, воды, бурового раствора) при бурении с целью очистки забоя от выбуренной породы (шлама) и транспортирования её на поверхность или к шламосборникам, передачи энергии забойным двигателям, охлаждения и смазки породоразрушающего инструмента. При роторном бурении в мягких и средних породах за счёт действия промывочного агента (при скорости истечения жидкости 200-250 м/с) достигается также гидромониторное разрушение пород на забое.

Различают общую прямую, общую обратную, призабойную (местную) и комбинированную схемы циркуляции. При общей прямой циркуляции (рис.) буровой раствор подаётся насосами из ёмкости через гибкий шланг, вертлюг и ведущую трубу в бурильную колонну; затем он проходит через гидравлический двигатель и насадки долота, очищает забой и транспортирует шлам вверх по кольцевому каналу между бурильной колонной и стенкой скважины (или обсадной трубы). На поверхности буровой раствор поступает в систему очистки, где последовательно проходит через желоба, вибросита, отстойники, вспомогательные насосы, гидроциклоны и центрифуги. При бурении в твёрдых непроницаемых породах, в верхних и средних интервалах разреза система очистки упрощается — используется меньшее количество очистных агрегатов.

Общая обратная циркуляция применяется в тех случаях, когда очистка забоя и транспортировка шлама невозможны из-за недостаточной мощности насосов, увеличенного диаметра скважины, а также при бурении шахтных стволов. При общей обратной циркуляции промывочный агент поступает на забой по кольцевому пространству между стенкой скважины (обсадной колонной) и бурильными трубами и обогащённый шламом возвращается по бурильным трубам на поверхность к очистным устройствам и насосу. Высокие скорости восходящего потока обеспечивают гидротранспорт керна и вынос тяжёлого шлама. При герметизированном устье циркуляция обеспечивается буровым насосом, нагнетающим промывочный агент в скважину. Основные недостатки общей обратной промывки скважин: невозможность использования забойных двигателей, забивание каналов породоразрушающим инструментом, необходимость герметизации устья скважины, возможность возникновения гидроразрыва пластов из-за высоких давлений. Для снижения недостатков в большинстве случаев для обратной циркуляции используется эрлифт. Для этого в бурильную колонну через трубы малого диаметра (воздушные трубы) по отдельной магистрали нагнетается сжатый воздух, который аэрирует буровой раствор в кольцевом пространстве между воздушной и бурильной трубами и подаёт его через пульпоотводящий тройник и сливной патрубок в отстойник и далее самотёком снова в скважину. В мелких, главным образом водозаборных, скважинах обратная циркуляция осуществляется с помощью вакуумного насоса. Обратная циркуляция по сравнению с прямой характеризуется более высокой скоростью восходящего потока, возможностью увеличения диаметра скважин при надёжной гидровыдаче крупнокусковой разрушенной породы, лучшей очисткой забоя, повышенным выходом керна и возможностью его непрерывной подачи на поверхность.

При наличии в геологическом разрезе сильно поглощающих пластов используется призабойная (местная) циркуляция. Циркуляция бурового раствора осуществляется с помощью погружного насоса с электрическим или механическим приводом, выбуренная порода скапливается в шламоуловителях, включённых в компоновку бурильной колонны.

Комбинированная циркуляция проводится по различным схемам. Для повышения выхода и качества керна используется энергия нагнетаемого с поверхности по колонне бурильных труб промывочного агента, создающего местную, как правило, обратную циркуляцию. При этом применяют пакерные, эжекторные и эрлифтные устройства, а также различные погружные насосы.

При двойной (совмещённой) комбинированной циркуляции, используемой при бурении шахтных стволов, буровой раствор подаётся в ствол скважины самотёком и одновременно в бурильную колонну буровым насосом. При этом бурильная колонна имеет не менее 3 отдельных каналов, по одному из которых раствор подаётся за забой, по второму подаётся сжатый воздух для эрлифта, по третьему поднимается пульпа. Такая промывка обеспечивает качественную очистку забоя и хорошее охлаждение породоразрушающего инструмента. В схеме совмещённой циркуляции в качестве обратного канала может использоваться нижняя часть опережающей скважины малого диаметра, пробуренной на проектную глубину и сбитой у забоя со специальной эрлифтовой скважиной. Для расширения верхней части опережающей скважины применяют турбобуры, работу которых обеспечивает прямая циркуляция промывочного агента. Крупный шлам оседает в забое опережающей скважины, а остальной выносится через эрлифтную скважину. При значительном диаметре форшахты скорость восходящего потока прямой циркуляции в ней резко падает и крупные фракции породы, поднявшиеся с забоя опережающей скважины до форшахты, далее на поверхность подняться не могут. Для их подъёма в форшахте монтируется эрлифт, не совмещённый с колоннами бурильных и обсадных труб опережающей скважины.

При промывке скважин возможны потери промывочного агента за счёт частичного или полного поглощения пластами. Иногда при внезапном вскрытии крупных трещин или каверн наблюдаются катастрофические потери бурового раствора, что обычно заканчивается аварией. Процесс промывки скважин также нарушается при интенсивном поступлении в скважину пластовых вод и при газовых выбросах.

Управление процессом промывки скважин при заданных конструкциях скважины и определённых геолого-технических условиях осуществляется изменением свойств промывочного агента и режима его циркуляции. В общем случае регулируемыми параметрами, определяющими выбор оборудования, служат плотность и реологические свойства промывочного агента; расход и подача насосов, определяющих скорость восходящего потока; гидравлическая мощность, срабатываемая на долоте и турбобуре; дифференциальное давление на забое и т.п. См. также Буровой раствор.

www.mining-enc.ru

Причины засорения скважин

Способствовать засору скважины могут разные факторы, среди которых и естественные процессы. Главной причиной считается непостоянное использование скважины, то есть отсутствие регулярного водозабора. Например, если дачник надолго покинул загородный участок, то к приезду через год-два он вполне может ожидать в скважине накопление ила, песка, ржавчины от водопроводных труб и других нежелательных элементов. Это и есть естественный процесс загрязнения, которому не мешает нормальная эксплуатация скважины. Еще одна причина заключается в ошибках строительства скважины. Если не были предприняты меры по укреплению устьев, то малейшие грунтовые подвижки могут спровоцировать обрушение породы, в результате чего потребуется промывка скважин от травы и грунта с его составом. Самые серьезные последствия оставляет загрязнение на этапах бурения или при его неправильном осуществлении. Заполненная песком новая скважина и вовсе может не поддаться восстановлению, поскольку ресурсы на выкачивание больших объемов плотных мелких частиц иногда сопоставимы с полным процессом бурения.

Применяемое оборудование

“>

Используется целый комплекс технических средств, приспособлений и агрегатов. В качестве подающего и осуществляющего забор оборудования могу применяться бурительные коммуникации, среди которых трубы, желоба, насосы и колонны. Не обходится мероприятие и без силового оснащения. Для этого может задействоваться перекачивающий насос для промывки скважины, гидроаккумуляторы и станции с автоматическим управлением. Комбинированное выполнение операций бурения и забора шлама производится с помощью трубобуров. Кроме этого, профессиональная очистка требует использования и фильтрующих средств уже на поверхности. Для таких нужд применяют резервуары, отстойники с дезинфекцией, специализированные очистные агрегаты и т. д. Важно иметь в виду, что большинство устройств потребуют подключения немалого энергоресурса. Иногда работа не обходится без трехфазной сети и автономных генераторов.

Технологии промывки

Обычно используются технологии промывки посредством циркулирующей воды или другой жидкости, способствующей очистки скважины. Сама циркуляция может организовываться как периодическая и непрерывная. Второй вариант чаще применяется на скважинах, которые обслуживают промышленные объекты – когда необходимо высокое качество воды при условии объемного забора. Циркуляция в процессе бурения и забоя ставит целью устранение выбуренного шлама. По налаженным контурам также производится транспортировка породы на поверхность. Для этого используется специальная линия передачи, конечным технологическим этапом в которой выступает шламосборник. Роторное бурение скважин с промывкой также сопровождается гидромониторным разрушением породы на забоях. Нередко обвалы провоцируются искусственно, чтобы выявить и устранить наиболее слабые участки в устьях.

“>

Прямая циркуляция воды

При таком методе очищающий раствор направляется в гнездо скважины по насосам из специальной емкости через шланг. Также в качестве обслуживающей подачу оснастки могут использоваться ведущие трубы и вертлюги. Раствор минует насадки долота и гидравлический мотор, выполняет очистку забоя и перевозит шлам вверх по организованному кольцевому контуру, который располагается между стенами скважины и обсадной трубой. В конечном итоге прямая промывка скважины отправляет выбранную массу в систему очистки на поверхности, где смесь подвергается тщательной фильтрации. Для многоступенчатой очистки используются отстойники, вибросита, центрифуги и вспомогательные насосы с гидроциклонами. Конфигурация очистки с промывкой прямым способом может быть упрощена посредством сокращения агрегатов, если бурение производилось в непроницаемых твердых породах.

Обратная промывка скважины

В первую очередь инженеры всегда рассматривают возможность выполнения прямой очистки, но если в силу недостатка мощностей этот метод оказывается малоэффективным, то задействуют обратную промывку. В этом случае активный раствор подается по кольцевому пространству, организованному между стеной скважины и бурильной трубой. Для поддержки восходящих потоков с выбранной массой используется гидротранспорт керна. Таким оборудованием можно извлекать даже тяжеловесный шлам. Важной особенностью обратной промывки является то, что чистка скважин может осуществляться в условиях закрытого устья. То есть задействуются только мощности, размещенные в самой скважине. Силовая подача реализуется с помощью бурового насоса. Но есть и недостатки у этого метода. Главный из них заключается в невозможности применения забойных двигателей. Породоразрушающий инструмент также не допускается к применению в рамках обратной промывки.

“>

Комбинированная циркуляция

Данная методика неплохо себя проявляет в работе со скважинами, которые имеют сложное шламовое устройство. Жидкость подается самотеком, а также с помощью бурильного насоса. Обычно колонна бурения имеет несколько каналов и по одному из них направляется раствор. Второй канал можно использовать для подачи сжатого воздуха, а третий – напротив, поднимает шламовую массу. Такая схема, на первый взгляд, неспособна обеспечивать высокую производительность забора, но остается и возможность расширения каналов за счет турбобуров. Единственным недостатком, которым обладает промывка скважин комбинированного типа, является сложность конфигурации взаимодействия разных каналов. Дело не только в трубопроводной и насосной инфраструктуре, но и в повышении мощностей, которые обеспечивают многоуровневую циркуляцию.

Местная циркуляция

Если в разрезе при обследовании были выявлены процессы поглощения пластов, то целесообразно использовать так называемую местную циркуляцию. По сути, она является призабойной. Метод реализуется с помощью буровой оснастки и погружного насоса. Буровое оборудование осуществляет разработку породы, а насосные агрегаты выводят шлам в специальный уловитель. Такая чистка скважин предусматривает подключение механического или электрического привода. В то же время шламоприемник располагается не на поверхности в зоне фильтрации, а интегрируется в бурильную колонну. Способ достаточно простой, но требует больших мощностных ресурсов и не подходит в работе с глубокими скважинами, наполненными открытым плотным шламом.

Жидкости для промывки

“>

Для промывки может использоваться и обычная вода, но для большей эффективности эту задачу решают с помощью специальных смесей. Выбор конкретного раствора делается исходя из условий чистки, параметров скважины и характеристик шлама. В профессиональной сфере практикуется использование насыщенных солевых и глиняных смесей. Если порода содержит растворимые соли, то промывка легче выполняется как раз солевыми растворами. Чтобы размягчить породу, к основному составу также добавляют поверхностно-активные элементы. С их помощью устраняются и плотные шламовые забои. Если планируется промывка скважин в условиях ликвидации аварий, то желательно использовать нефтяные смеси и растворы соляной кислоты. Что касается воды, то ее вполне можно задействовать без добавок при очистке каналов среди устойчивых твердых пород.

Особенности промывки своими руками

“>

Без специального оборудования частичную промывку при незначительном содержании шлама и песка в скважине можно выполнить самостоятельно. Один из способов предполагает использование желонки. Она опускается вниз, после чего обеспечивается подача воды. Далее производится забор разбавленного бурового раствора наружу. В итоге получается несложная, но поверхностная промывка скважины. Своими руками можно организовать и насосную конструкцию с прямым забором. Действует эта конфигурация с помощью погружного и откачивающего насосов, которые связываются в единый коммуникационный блок возле устья. Перед откачкой на поверхности следует предусмотреть и емкость для сбора песка с илом и другими компонентами шлама.

Что еще учесть при чистке скважины?

При выполнении очистки следует учитывать несколько нюансов. Во-первых, разрушающее пласты оборудование должно применяться только после полного обследования скважины на предмет вероятности обрушения. Аварии при выполнении производительного забора – тоже не редкость. Во-вторых, промывка скважин на воду с применением химических растворов также должна быть рассчитана на предмет экологической и санитарной безопасности. Это особенно касается случаев обслуживания скважин, предназначенных для забора чистой воды – даже с учетом дополнительной фильтрации.

Заключение

“>

Бурение скважины для последующего водоснабжения – сложная и ответственная процедура. Существует немалый процент случаев, когда даже успешное бурение в итоге не позволяет в полной мере использовать объект для планируемых целей. Это связано именно с сильными процессами зашламления дна. Но в любом случае стоит изначально обращаться к специалистам, которые смогут диагностировать подобные процессы. Что касается стоимости услуг на чистку, то обычно она включается в общий комплекс бурительных работ и в среднем составляет 1,5-2 тыс./м. Важно учитывать, что промывка скважины, цена которой формируется в общей смете на бурение и составляет те же 2 тыс./м, к примеру, будет отличаться по технике выполнения от обслуживания уже в процессе эксплуатации. Как правило, за объект при регулярной очистке берется разовая плата в 7-15 тыс. в зависимости от сложности работы и объема. Если в долгосрочном договоре на бурение с профилактическим обслуживанием указывается промывка, то ценник может быть снижен.

www.syl.ru

За счет циркуляции промывочной жидкости, закачиваемой в скважину, осуществляется следующее:

• очистка забоя от частиц выбуренной породы;

• охлаждение породоразрушающего инструмента;

• обеспечение устойчивости стенок скважины, предупреждение их от об­ рушения и вспучивания;

• смазывание трущихся о стенки скважины частей бурового снаряда;

• привод в действие гидроударников и забойных гидродвигателей.

При колонковом разведочном бурении в основном применяются следующие схемы циркуляции промывочной жидкости:

прямая промывка — заключается в том, что промывочная жидкость насосом подается к забою скважины через буровой снаряд и выходит на поверхность по кольцевому зазору между снарядом и стенками скважины;

комбинированная схема промывочной жидкости применяется обычно для повышения выхода керна. Сущность ее в том, что с помощью специальных уст­ройств, эжекторных или других прямая промывка в призабойной части скважины преобразуется в обратную.

В настоящее время для промывки скважин применяют: 1) техническую во­ду; 2) глинистые растворы; 3) специальные промывочные жидкости; 4) естествен­ные промывочные жидкости на основе выбуренных пород.

Вода используется при бурении в устойчивых и неразмывающихся породах. Если доставка технической воды к скважине не ограничивается, возможно буре-

36

37

ние в трещиноватых породах с частичной или даже полной потерей циркуляции. Применение воды в благоприятных условиях позволяет улучшить технико-экономические показатели бурения по сравнению с использованием других видов промывочной жидкости.

Глинистые растворы, закрепляющие стенки скважины одновременно с ее углубкой, применяют при бурении слабосвязных пород осадочного комплекса, а также нарушенных трещинами и перемятых кристаллических пород.

Специальные промывочные жидкости имеют целенаправленное назначе­ние. К ним относятся солевые, меловые, эмульсионные, аэрированные, ингибиро-ванные, утяжеленные, полимерные буровые растворы и растворы на нефтяной ос­нове.

При разведке месторождений минеральных солей во избежание растворения керна скважины бурят с промывкой водными растворами соответствующих со­лей.

В условиях многолетней мерзлоты по рыхлым, сцементированным льдом породам бурят с промывкой охлажденными растворами поваренной соли.

Меловые растворы, обработанные химическими реагентами, целесообразно применять в процессе бурения водорастворимых неглинистых отложений при вскрытии минерализованных подземных вод.

Эмульсионные растворы широко используются при алмазном бурении с вы­сокой частотой вращения снаряда. Высокие смазывающие свойства эмульсион­ных промывочных жидкостей позволяют снизить вибрацию, износ бурового сна­ряда и уменьшить затраты мощности на вращение колонны бурильных труб, по­высить производительность бурения.

Аэрированные растворы – это вода или глинистый раствор, насыщенные воздухом. Они имеют пониженную плотность и применяются для борьбы с по­глощением промывочной жидкости в скважине.

Ингибированные растворы применяют для предупреждения размокания и набухания пересекаемых скважиной глинистых пород, предотвращения перехода в промывочную жидкость частиц глины из пород, слагающих стенки скважины. В качестве ингибиторов, добавляемых в промывочную жидкость (вода или глини­стый раствор), используют жидкое стекло, гипс, гашеную известь и хлористый кальций.

Естественные промывочные жидкости получают непосредственно в сква­жине при промывке водой, которая насыщается частицами разбуренной породы. В зависимости от того, по каким породам бурят, различают естественные раство­ры: глинистые, карбонатные (на основе известняков, доломитов), сульфатные (на базе гипса и ангидрита).

Роль промывочных жидкостей для борьбы с осложнениями в скважине.

Довольно часто скважины приходиться бурить по геологическим разрезам, представленным слабоустойчивыми, трещиноватыми, перемятыми, легко отслаи­вающимися при обнажении, многолетнемерзлыми породами, водо-, нефте- или

газоносными пластами. В таких условиях могут происходить осложнения, наибо­лее распространенные из которых: 1) потеря (поглощение) промывочной жидко­сти; 2) осыпи, обвалы породы со стенок скважины.

Если своевременно не принять предупредительных мер, осложнения, как правило, приводят к затяжным и тяжелым авариям.

В случае частичного поглощения промывочной жидкости, наблюдающе­гося при пересечении скважиной пористых и трещиноватых пород, применяют глинистый раствор, имеющий наименьшую плотность (1060 – 1100 кг/м’), вяз­кость от 35 – 40 с до ” не течет” по ВБР-1 и хорошие структурные свойства. По­добный глинистый раствор можно приготовить добавлением к нормальному рас­твору до 25 – 30% порошка бентонитовой глины или обработкой его реагентами, увеличивающими вязкость (кальцинированная сода, каустик, жидкое стекло, не­гашеная известь и д р.).

Хорошие результаты для борьбы с поглощением промывочной жидкости в скважине дает применение аэрированных глинистых растворов, имеющих высо­кую вязкость и низкую плотность (до 700 – 800 кг/м ). Аэрирование раствора производится в процессе бурения путем систематического добавления воздуха в циркулирующую промывочную жидкость от компрессора, при помощи специаль­ного устройства – аэратора, работающего по принципу эжекции или путем обра­ботки раствора поверхностно-активными веществами.

Если зоны поглощения известны заранее, то необходимо заблаговременно заменять промывочную жидкость на специальную за 20 – 25 м до вскрытия по­глощающего пласта.

Полное поглощение происходит при пересечении пластов галечника, гра­вия, пород с большими трещинами, горных выработок, каверн и протоков под­земных вод. Для ликвидации полного поглощения прибегают к промывке сква­жины глинистым раствором с различными наполнителями или закачиванию в скважину глиноцементных смесей (гельцементов).

В качестве наполнителей, позволяющих запечатать трещины в породах, ис­пользуют измельченные асбест, слюду или кожу, опилки, кордное волокно и пр.

Гельцемент представляет собой смесь тампонажного цемента с глинистым раствором, соотношение между которыми подбирается в лаборатории соответст­венно конкретным условиям применения. Ориентировочно к 1 м^? глинистого рас­твора плотностью р_ж= 1100 – 1200 кг/м¹ добавляют 800 – 1000 кг портланд­цемента. Гельцемент легко прокачивается по бурильным трубам к месту ухода промывочной жидкости из скважины, а при оставлении в покое на 2-гЗ мин обра­зует весьма прочный гель. В результате крупные трещины в породах стенок сква­жины надежно закупориваются, и циркуляция промывочной жидкости восстанав­ливается.

Обвалы в скважинах возникают при бурении рыхлых, сыпучих, а также сланцеватых и раздробленных скальных пород. Основная мера борьбы с обвалами – применение для промывки скважин глинистых растворов с минимальной водо­отдачей и повышенной плотностью.

Водоотдачу глинистых растворов снижают (до 3-5 и даже 1-2 см^Л за 30 мин) путем их обработки соответствующими реагентами. Плотность раствора до­водят до р_ж = 1500-И6ОО кг/м³ за счет повышения его концентрации. Дальнейшее увеличение плотности до р_ж= 2500 кг/м возможно за счет добавления порошка утяжелителя. Кардинальная мера борьбы с обвалом – крепление обсадными тру­бами данного интервала скважины.

Очистка промывочной жидкости от шлама.

—2008-

*/ г

SQQ8

Выходящая из скважины промывочная жидкость направляется в очистную систему, где освобождается от частиц внесенного с забоя шлама, буровым насо­сом вновь нагнетается в скважину.

,Рис. 12. Схема очистной системы промывочной жидкости

Очистная система (рис. 12) состоит из желобов 2 с перегородками 3 и от­стойников 4, по которым промывочная жидкость транспортируется от устья скважины до приемной емкости 1.

На стационарных буровых установках желоба обычно изготовляют из до­сок. Работая на самоходных установках, используют разборные желоба из листо­вого железа.

Наилучшие условия для очистки от шлама глинистого раствора нормально­го качества создаются при скорости его движения IS-15 см/с, что обеспечивается установкой желобов с уклоном 1/100 – 1/125.

Общая длина желобов при колонковом бурении с промывкой глинистым раствором в зависимости от глубины скважины принимается от 15 до 30 м. Жело­ба делаются высотой 20-25 см и шириной 30-40 см. По дну желоба через 1,5-2 м устанавливаются перегородки 3 высотой 15-18 см, способствующие разруше­нию структуры раствора и более полному отделению из него шлама.

Отстойник представляет собой емкость размером 1,2×1,2×1,5 или 1,5×1,5×2 м, предназначенную для отстоя промывочной жидкости. Однако глинистый рас­твор, заполняющий отстойник, застуденевает и в циркуляции не участвует. По­ступающие из желоба свежие порции промывочной жидкости движутся по его поверхности. Включение отстойника в работу достигается установкой в нем пере­городок сложных конфигураций и затрудняющих очистку от отстойника шлама. Поэтому часто очистную систему сооружают без отстойников.

В зависимости от геологических условий бурения и необходимого резерва промывочной жидкости очистная система имеет одну или две приемные емкости размером 1,5×1,5×2 м каждая. Работая в зимних условиях, целесообразно приме-ня”лкомпактную очистную систему без отстойников с зигзагообразным располо­жением желобов. Размещают такую систему под полом бурового здания, что улучшает ее утепление. Желоба и отстойники должны регулярно очищаться от шлама.

В настоящее время, кроме желобных систем, для очистки промывочной жидкости от шлама применяют гидроциклоны и вибрационные сита.

studfiles.net