Влияние высокой температуры на технологию бурения и состояние конструкции скважины и бурового инструмента

Осложнения, возникающие при сверхглубоком бурении в условиях высокой температуры горных пород, связаны с влиянием температуры на:

- свойства промывочной жидкости;

- износоустойчивость бурильных труб и рабочей части долот;

- устойчивость стенок скважин при циклических колебаниях температуры при спуско-подъемных операциях;

- работоспособность забойных двигателей и т.п.

Высокая температура горных пород отрицательно влияет на материалы, входящие в состав промывочной жидкости. Как химические реагенты, так и глины при высоких температурах становятся слабоактивными и нестабильными и не могут достаточно эффективно обеспечивать необходимый режим бурения. При прогреве химически не обработанных глинистых растворов до 140^°С происходит термодиспергирование глинистой фазы, что приводит к увеличению количества связанной воды и удельной поверхности дисперсной фазы – растворы загустевают до нетекучего состояния.

Установлено, что изменение структурной вязкости и СНС промывочной жидкости в зависимости от температуры сильно влияет на величину давления при пуске насоса.

Высокая температура существенно влияет на работоспособность токоподводящего кабеля, мощность электробуров.

В приствольной зоне рекомендуется поддерживать перепад температур промывочная жидкость – горный массив в пределах 40-60^°С в интервале 3000-4000м и 70-80^°С в интервале 5000-6000м.

Опыт глубокого бурения показывает, что при использовании промывочной жидкости большой плотности и высоком температурном градиенте возникающие напряжения могут быть причиной нарушения циркуляции, т.е. вызвать даже терморазрыв пласта.

Существенно влияет повышение температуры на поверхности трения между породоразрушающим инструментом и горной породой как на состояние породоразрушающего инструмента и горной породы, так и на эффективность бурения. При бурении глубоких скважин на поверхности контакта долота с забоем возникает высокая температура (450-650^°С и выше). Материал долота теряет прочность, изнашивается, теряются алмазы, твердосплавные вставки.

На рис.1.6 приведена зависимость температуры поверхности трения (сталь – горная порода) от температуры промывочной жидкости при промывке водой (рис.1.6-1) и 10%-м раствором КМЦ (рис.1.6-2).

С ростом температуры промывочной жидкости в обоих случаях температура поверхности трения увеличится по линейному закону.

Из рисунка рис.1.7 видно, что величина проходки при промывке холодной жидкостью, а, следовательно, при пониженной температуре породоразрушающего инструмента, значительно выше.

1 – 10^оС; 2 – 80^оС.

Рис.1.7

Дата добавления: 2014-11-29