Показатели эффективности удаления шлама при бурении наклонно направленных скважин

Очистка ствола по-прежнему является серьезной проблемой для большинства наклонно направленных скважин, несмотря на значительный прогресс, достигнутый в области буровых растворов, инструментов и полевой практики, а также развитие университетских и отраслевых исследований. Недостаточная очистка скважины вызывает нежелательные явления, проявляющиеся в виде различного рода осложнений. В связи с этим целью проведенного исследования являлось представление основных корреляций, определяющих характер и степень очистки кольцевого эксцентричного пространства скважины, а также анализ этих корреляций, представленных в виде показателей, с целью их улучшения. Объектом исследования в данном случае стала механика удаления шлама из наклонной или горизонтальной скважины. Механика в исследованиях математически отображается в виде показателей, фиксирующих ту или иную физическую сущность процесса удаления шлама. Методика исследования заключалась в анализе состава показателей, оценке значимости составляющих элементов показателя, выявлении количественного вклада показателя в степень очистки кольцевого пространства наклонно направленной скважины от продуктов разрушения в процессе углубления ее забоя. В результате исследования автором представлены такие показатели, как эквивалентная плотность циркуляции, скорость скольжения и индекс выноса шлама, проиллюстрирована физическая сущность показателей в их математической форме. Большее внимание уделено скорости скольжения. Определение данной скорости, устоявшееся среди специалистов, указывает на скорость омывания буровым раствором частиц шлама в процессе его транспортирования на дневную поверхность. Этот показатель является одним их основных элементов, определяющих гидродинамику процесса транспорта шлама. С целью упрощения его вычисления предложено использование безразмерного критерия Лященко.

1. Belavadi M. N., Chukwu G. A. Experimental study of the parameters affecting cutting transportation in a vertical wellbore annulus // SPE Western Regional Meeting. Long Beach, 1994. P. SPE-27880-MS.

2. Wang K., Yan T., Sun X., Shao S., Luan S. Review and analysis of cuttings transport in complex structural wells // The Open Fuels & Energy Science Journal. 2013. Vol. 6. P. 9–17. https://doi.org/10.2174/1876973X20130610001.

3. Cho H., Shah S. N., Osisanya S. O. A three-segment hydraulic model for cuttings transport in coiled tubing horizontal and deviated drilling // Journal of Canadian Petroleum Technology. 2002. Vol. 41. Iss. 6. P. PETSOC02-06-03. https://doi.org/10.2118/02-06-03.

4. Pigot R. J. S. Mud flow in drilling // Drilling and Production Practice. 1941. P. 91–103.

5. Pedrosa C., Saasen A., Ytrehus J. D. Fundamentals and physical principles for drilled cuttings transport-cuttings bed sedimentation and erosion // Energies. 2021. Vol. 14. Iss. 3. P. 545. https://doi.org/10.3390/en14030545.

6. Rehm B., Haghshenas A., Paknejad A. S., Al-Yami A., Hughes J. Underbalanced drilling: limits and extremes. Houston: Gulf Publishing Company, 2013. 629 p.

7. Caenn R., Darley H. C. H., Gray G. R. Composition and properties of drilling and completion fluids. Houston: Gulf Professional Publishing, 2011. 720 p.

8. Adari R. B., Miska S., Kuru E., Bern P., Saasen A. Selecting drilling fluid properties and flow rates for effective hole cleaning in high-angle and horizontal wells // SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Texas, 2000. P. SPE-63050-MS.

9. Bourgoyne Jr. A. T., Millheim K. K., Chevenert M. E., Young Jr. F. S. Applied drilling engineering. Richardson: Society of Petroleum Engineers, 1991. 502 p.

10. Alawami M., Bassam M., Gharbi S., Al Rubaii M. A real-time indicator for the evaluation of hole cleaning efficiency // SPE/IATMI Asia Pacific Oil & Gas Conference and Exhibition. Bali, 2019. P. SPE-196448-MS. https://doi.org/10.2118/196448-MS.

11. Larsen T. I., Pilehvari A. A., Azar J. J. development of a new cuttings-transport model for high-angle wellbores including horizontal wells // SPE Drilling & Completion. 1997. Vol. 12. Iss. 2. P. 129–135. https://doi.org/10.2118/25872-PA.

12. Ofesi S. F., Onwukwe S. I., Duru U. I. Optimizing hole cleaning using low viscosity drilling fluid // Advances in Petroleum Exploration and Development. 2017. Vol. 14. Iss. 1. P. 55–61. https://doi.org/10.3968/9658.

13. Hopkins C. J., Leicksenring R. A. Reducing the risk of stuck pipe in the Netherlands // SPE/IADC Drilling Conference. Amsterdam, 1995. P. SPE-29422-MS. https://doi.org/10.2118/29422-MS.

14. Abimbola M. O., Chukwu G. A., Khan F. I. Cuttings transport evaluation in deviated wells // The International Conference on Marine and Freshwater Environments. 2014. https://doi.org/10.13140/2.1.2562.5601.

15. Chien S.-F. Annylar velocity for rotary drilling operations // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts. 1972. Vol. 9. Iss. 3. P. 403–416. https://doi.org/10.1016/0148-9062(72)90005-8.

16. Okon A. N., Agwu O. E., Udoh F. D. Evaluation of the cuttings carrying capacity of a formulated syntheticbased drilling mud // SPE Nigeria Annual International Conference and Exhibition. Lagos, 2015. P. SPE-178263-MS. https://doi.org/10.2118/178263-MS.

17. Bybee K. Equivalent-circulating-density fluctuation in extended-reach drilling // Journal of Petroleum Technology. 2009. Vol. 61. Iss. 2. P. 64–67. https://doi.org/10.2118/0209-0064-JPT.

18. Dokhani V., Ma Y., Yu M. Determination of equivalent circulating density of drilling fluids in deepwater drilling // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2016. Vol. 34. P. 1096–1105. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2016.08.009.

19. Lin T., Wei C., Zhang Q., Sun T. Calculation of equivalent circulating density and solids concentration in the annular space when reaming the hole in deepwater drilling // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2016. Vol. 52. P. 70–75. https://doi.org/10.1007/s10553016-0674-5.

20. Кизевальтер Б. В. Теоретические основы гравитационных процессов обогащения. М.: Недра, 1979. 295 с.