К ВОПРОСУ КЛАССИФИКАЦИИ ПРОМЫВКИ СКВАЖИНЫ

докт. техн. наук. Кожевников А.А, канд. техн. наук Филимоненко Н.Т,
Донецкий национальный технический университет

Источник : Науковий вісник Национа-льного гірничого університету. – Дніпропетровськ:, НГУ, 2010. вип.:11–12(121–122) С. 57-62.

   Приведена интегрированная классификация промывок скважины применительно к процессу ее углубки и вне технологического процесса бурения. Статья может быть интересна для специалистов, занимающихся вопросами промывки скважин.

   Классификация способов промывки скважин имеет свою историю. До 1955 г. такой классификации не было. Использовалось понятие «система промывки», которую разделяли на два вида – прямую и обратную в зависимости от направления циркуляции промывочной жидкости по отношению к породоразрушающему инструменту [1].

   Позже некоторые исследователи стали делить систему промывки на четыре вида: прямую, обратную, периодическую и совмещенную (комбинированную) [2]. При этом основным объектом классификации стала обратная промывка. Так, А. С. Волков и Ф.Ф. Волокитенков [3], в зависимости от схемы гидравлического контура скважины разбили все разновидности обратной промывки на две большие группы: 1) система обратной промывки с выходом промывочной жидкости на дневную поверхность; 2) внутрискважинная обратная промывка без выхода промывочной жидкости на дневную поверхность. Затем они классифицировали эти две группы по способам их создания. Недостаток этой классификации заключался в том, что в нее не входит комбинированная промывка.

   Более дробную классификацию систем обратной промывки предложил Л.Д. Базанов [1], который разделил их по месту создания на три группы: 1) по всему стволу скважины; 2) в призабойной зоне; 3) комбинированную по стволу скважины. Каждую из этих групп он дифференцтровал по разным принципам: первую - по принципам создания (принудительную с поверхности, весом столба жидкости в кольцевом пространстве); вторую – по характеру движения жидкости (пульсирующая, равномерная); третью – по виду промывочного агента (промывочная жидкость, воздух, газ). Классификация Л. Д. Базанова дала возможность установить определенную связь между вариантами обратной промывки.

   В. П. Дерусов учел преимущества и недостатки этой классификации и разработал свою [1], в которой впервые разделил ее на три группы: нагнетательную, всасывающую и нагнетательно-всасывающую (комбинированную) с подробным описанием каждого способа ее создания.

   Однако позже в классификационном признаке «система промывки» начала наблюдаться путаница. Так, в [4] по этому признаку система промывки разделяется на прямую, обратную и комбинированную, а в [5] этот признак дифференцирует уже не системы промывки, а схемы.

   В настоящее время классификационный признак «система промывки» разделяет ее на системы: 1) с выходом промывочной жидкости на дневную поверхность, 2) без выхода (внутрискважинная циркуляция). При этом разделение промывки на прямую, обратную и комбинированную выполняет классификационный признак «схема промывки (циркуляции)» [5]. Такие важнейшие характеристики промывки, как назначение, состав промывочной жидкости, возможность наличия в скважине двух жидкостей (промывочной и технологической) рассматриваются отдельно и не являются классификационными признаками. Технические средства для создания промывки, их количество, расположение и комбинация упоминаются только в схемах создания промывки. Не смотря на то, что насосы постоянно совершенствуются, характер подачи, создаваемой ими, не интегрирован в классификацию промывки скважины. Отдельно рассматривается промывка скважины, осуществляемая вне технологического процесса ее углубки. Таким образом, интегрированная классификация промывки скважин отсутствует. Рис.1 Классификация промывки скважины

   Принимая во внимание тот факт, что производственный цикл сооружения скважины должен обеспечивать высокие технико-экономические показатели буровых работ независимо от условий бурения, а так же то, что в состав производственного цикла входят процессы, эффективность которых во многом зависит от правильности выбора промывки скважины, новые способы реализации которой постоянно совершенствуются и расширяются (например, импульсная промывка), весьма актуальной становится задача совершенствования классификации промывки.

   Цель настоящей статьи – предложить интегрированную классификацию промывки (рис.1), которая включает классификационные признаки применительно к промывке в процессе углубки скважины и вне технологического процесса бурения.

   Классификационные признаки применительно к промывке в процессе углубки скважины сведены в три группы.

   Первая группа объединяет три признака, дифференцирующие промывку соответственно по назначению (промывка (очистка) скважины, предупреждение осложнений и привод забойных машин); составу (гомогенная или гетерогенная); количеству промывочных жидкостей в скважине (одна - промывочная или две - промывочная и технологическая (например, при бурении комплексом КГК)).

   Все функции промывочной жидкости, которые приведены в [6], одновременно не могут быть реализованы. Поэтому в таблице 1 приведены характеристики функций промывочной жидкости, которые должны гарантированно выполняться при конкретном ее назначении, определяющимся классификационным признаком «по назначению промывочной жидкости».

   Вторая группа классификационных признаков включает четыре признака. Они разделяют промывку соответственно по применяемым техническим средствам для ее реализации (насос поршневой, плунжерный, центробежный); количеству насосов (однонасосная или двухнасосная); их расположению (поверхностный или погружной), а так же по характеру расхода промывочной жидкости (стационарный, импульсный (переменным, пульсирующим, прерывистым и реверсивным потоком жидкости)) и комбинированный.

   В таблице 2 приведена характеристика расхода жидкости при промывке применительно к каждому из возможных его видов, по которым дифференцирует промывку четвертый классификационный признак «по характеру расхода промывочной жидкости». Таблица 2 Характеристика расхода жидкости при промывке

   В третью группу входят четыре признака. В таблице 3 приведены схемы промывки и их описание, дифференцированные первым классификационным признаком «по движению потока промывочной жидкости в бурильной колонне (колоннах)», включенным в эту группу. Таблица 3 Схемы промывки по классификационному признаку «по движению потока промывочной жидкости в бурильной колонне (колоннах)» и их описание

   Второй классификационный признак – «по направлению потока промывочной жидкости» позволяет дифференцировать промывку на прямую, обратную и комбинированную. В таблице 4 приведены схемы промывки и их описание.

Таблица 4 Схемы промывки по классификационному признаку «по направлению потока промывочной жидкости» и их описание

   Третий классификационный признак - «по длине ствола скважины», входящий в третью группу, показывает, что промывка может осуществляться как по всей ее длине, так и по части (локально). В таблице 5 приведены схемы промывки и их описание. Таблица 5 Схемы промывки по классификационному признаку «по длине ствола скважины» и их описание

   Четвертый классификационный признак «по движению потока жидкости в плоскости забоя» третьей группы, дифференцирует направление потока промывочной жидкости в плоскости забоя на однонаправленное и реверсивное. В таблице 6 приведены схемы промывки и их описание. Таблица 5 Схемы промывки по классификационному признаку «по движению потока жидкости в плоскости забоя» и их описание

   Четвертая группа объединяет восемь классификационных признаков и относится применительно к углубке скважины вне технологического процесса бурения. Здесь речь идет о промывке:

   - перед началом рейса или после его окончания;

   - при дохождении до забоя (по керну или при обвалах);

   - перед спуском или цементацией обсадной колонны;

   - перед проведением геофизических или гидрогеологическтх ислледований;

   - при освоении скважин.

   Каждый из видов промывки скважин, осуществляемый вне технологического процесса бурения, достаточно исследован и реализуется при режимных параметрах промывки, отличных от режимных параметров при углубке скважины.

Выводы:

   Предложенная классификация промывок скважины:

   1. Интегрирует в себе классификационные признаки, ранее не рассматривавшиеся при классификации или только упоминающиеся при описании схем промывок.

   2. Дифференцирует классификационные признаки на те, которые относятся к промывке в процессе углубки скважины и вне технологического процесса бурения.

   3. Позволяет упорядочить выбор и описание промывки, осуществляя которые необходимо придерживаться предложенной последовательности классификационных признаков в конкретной их группе, начиная с первой.

   4. Дает возможность системно провести обзор промывок скважин, выявить их преимущества, недостатки и области применения, а так же наметить пути совершенствования.

Литература

   1. Дерусов В.П. Обратная промывка при бурении геологоразведочных скважин /В.П. Дерусов - М.: Недра, 1984. 184 с.

   2. Николаенко А.Т. Бурение шахтных стволов и скважин большого диаметра. Справочник инжененра шахтостроителя. том 2 / А.Т. Николаенко - М.: Недра, 1972.

   3. Волков А. С. Бурение скважин с обратной циркуляцией промывочной жидкости / А. С. Волков, А. А. Волокитенков - - М.: Недра, 1970. *** с.

   4. Ивачев Л. М. Промывочные жидкости в разведочном бурении / Л. М. Ивачев. - М.: Недра, 1975. - 215 с.

   5. Ивачев Л. М. Промывочные жидкости и тампонажные смеси / Л. М. Ивачев: Учебник для ВУЗов. - М.: Недра, 1987. - 242 с.

   6. Дудля Н. А. Промывочные жидкости в бурении / Н. А. Дудля, А. Я. Третьяк. - Ростов Н/Д: Изд-во Северо-Кавказского научного центра высшей школы, 2001. - 363 с.