Для обеспечения высоких скоростей бурения скважин к буровым растворам можно предъявить следующие основные требования:
жидкая основа растворов должна быть маловязкой и иметь небольшое поверхностное натяжение на границе с горными породами;
концентрация глинистых частиц в твердой фазе раствора должно быть минимальной, а средневзвешенное по объему значение плотности твердой фазы — максимальным;
буровые растворы должны быть недиспергирующими под влиянием
изменяющихся термодинамических условий в скважинах и иметь стабильные показатели;
буровые растворы должны быть химически нейтральными по отношению к разбуриваемым породам, не вызывать их набухание;
буровые растворы не должны быть многокомпонентными системами, а используемые для регулирования их свойств химические реагенты, наполнители и добавки должны обеспечивать направленное изменение каждого технологического показателя при неизменных других показателях;
смазочные добавки должны составлять не менее 10 %.
Выполнение на практике сформулированных общих требований к буровому раствору — необходимое, но не достаточное условие для достижения высоких показателей работы породоразрушающего инструмента и наилучших показателей бурения. Надо выполнять также общие требования к основным показателям бурового раствора.
3. Расчет режимов промывки скважин.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОМЫВКИ СКВАЖИНЫ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТЬЮ
Точность гидравлического расчета процесса промывки скважины зависит в первую очередь от достоверности исходной информации.
Некоторые исходные данные к расчету могут быть определены приближенно. К таким данным относятся: диаметр необсаженного ствола скважины, реологические свойства промывочной жидкости, шероховатость стенок труб и скважины и т.д. Поэтому при расчете следует пользоваться оценками, позволяющими удовлетворить всем технологическим и геологическим условиям бурения. Так, оценкой снизу для гидродинамического давления в кольцевом пространстве скважины, исходя из условий создания противодавления на продуктивные пласты, является гидростатическое давление столба промывочной жидкости. Для оценки сверху распределения давлений, исходя из условия недопущения гидроразрыва (поглощения) пластов, и при определении давления в насосе целесообразно применять расчетные соотношения и исходные данные, дающие несколько завышенные значения перепада (потерь) давления в различных элементах циркуляционной системы.
При определении расхода промывочной жидкости, обеспечивающего очистку забоя и транспорт шлама в кольцевом пространстве, необходимо знать среднюю скорость течения жидкости в затрубном пространстве ук, обеспечивающую вынос выбуренной породы из скважины. При промывке первых скважин на площади скорость ук выбирают по расчету. По мере разбуривания площади и накопления опыта значение ук может уточняться с учетом других факторов (тип разбуриваемых пород, способ бурения, конструкция долот и т.п.). Обычно эта скорость находится в диапазоне 0,7 — 1,4 м/с.
По известному значению ук определяется расход О промывочной жидкости, необходимый для выноса шлама:
(6.1)
где с1с — диаметр скважины, м; йн — минимальный наружный диаметр труб бурильной колонны, м.
Полученное значение О уточняется проверкой условия, обеспечивающего очистку забоя от шлама:
(6.2)
где а = 0,35+0,5 м/с при роторном способе и электробурении; а = 0,5+ -ИЗ,7 м/с при бурении гидравлическими забойными двигателями.
При выборе диаметра цилиндровых втулок насоса значение О подбирают, ориентируясь на вынос шлама, а диаметры цилиндровых втулок бурового насоса окончательно выбирают из справочных таблиц. Суммарную подачу насосов определяют по формуле
где т — коэффициент заполнения; п — число насосов; Он — подача насоса при данном диаметре втулок, м3/с.
Коэффициент т выбирается в зависимости от условий всасывания жидкостей. При наличии подпора на всасывание т = 1. Если всасывание осуществляется из емкостей в грунте, то при промывке водой т = 0,9 и глинистым раствором т = 0,8.
При выборе плотности промывочной жидкости, применяемой при раз-буривании заданного интервала, необходимо учитывать следующие два условия: создание противодавления, препятствующего притоку в скважину пластовых флюидов, и предотвращение гидроразрыва.
Первое условие имеет вид
(6.3)
где р — плотность промывочной жидкости, кг/м3; кр — коэффициент резерва; Рид — пластовое давление, Па; д — ускорение силы тяжести, м/с2; 1к — глубина залегания кровли пласта с максимальным градиентом пластового давления, м; Лрр - потери давления.
Согласно существующим правилам рекомендуются следующие значения .кр и Лрр:
кр = 1,1 + 1,15; Лрр = 1,5 МПа при Lк< 1200 м;
кр = 1,05 + 1,1; Лрр = 2,5 МПа при 1200 м < Lк < 2500 м;
кр = 1,04 + 1,07; Лрр =3,5 МПа при. Lк > 2500 м.
Рассчитанную по формуле (6.3) плотность р необходимо проверить на соответствие второму условию, из которого следует, что давление промывочной жидкости в затрубном пространстве против каждого пласта должно быть меньше давления гидроразрыва данного пласта. Второе условие записывается следующим образом:
(6.4)
где рг — давление гидроразрыва (поглощения) пласта, Па; 
— потери давления при движении промывочной жидкости в затрубном пространстве на пути от подошвы рассматриваемого пласта до устья скважины, Па;
— содержание жидкости в шламожидкостном потоке без
учета относительных скоростей; рш — плотность шлама, кг/м3; 1„ — глубина залегания подошвы рассматриваемого пласта, м; ум — механическая скорость бурения, м/с.
Поскольку значения 
и ф зависят от расхода промывочной жидкости, то проверить второе условие можно только после установления подачи насосов.
При выборе турбобура расход промывочной жидкости О, кроме очистки забоя и выноса шлама, должен обеспечить работу турбобура с заданным для разрушения породы моментом Мр. Поэтому по справочнику необходимо подобрать турбобур такого типа, который удовлетворяет следующим условиям: диаметр корпуса меньше диаметра долота более чем на 10 мм; расход жидкости при номинальном режиме работы О^ близок к принятой подаче насоса; крутящий момент Мт не менее чем на 20 % больше заданного Мр, необходимого для разрушения породы.
Крутящий момент турбобура при работе на жидкости плотностью р и подаче насоса О определяется из соотношения
где 
— соответственно тормозной момент на валу турбобура, плотность и расход жидкости при номинальном режиме его работы.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему