Том 331 № 12 (2020)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2020/12/2936

ПРОЦЕДУРЫ И ИНСТРУМЕНТАРИЙ МОНИТОРИНГА ПРОЦЕССОВ И МЕХАНИЗМОВ ТРАНСПОРТА ШЛАМА ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

Актуальность работывызвана необходимостью идентифицировать, понять, прогнозировать и контролировать физические механизмы, сопровождающие процесс очистки скважин от бурового шлама. Риск некачественной очистки создает условия, обостряющие процессы заклинивания трубы, управления скважиной, снижения скорости бурения, износа бурового специального оборудования, особенно при увеличении количества отверстий, пробуренных под большими углами. Такие экстремальные ситуации характерны для протяженных горизонтальных скважинах. В настоящее время они получили широкое распространение в силу своей повышенной производительности и исключительной эффективности в способах достижения определенных продуктивных пластов. Все это характеризует проблему поиска и разработки эффективных методов очистки скважин как одну из важнейших задач современного бурения. Цель: глубже понять явления в масштабе модели и фактически разработать методы прогнозирования процессов при гидравлической очистке горизонтальных скважин от шлама для определения приоритетов будущих научных и практических разработок процессов очистки. Методы: современные методы теоретического и экспериментального моделирования течений твердых частиц с потоком вязкой среды в ограниченных областях, характерных для задач нефтегазовой отрасли; практические методы исследования таких вопросов, как седиментация, коагуляции, течение реологически сложных вязких сред в затрубном пространстве скважин с произвольной образующей ее ствола. Результаты. Представлен обзор и анализ современных экспериментальных и теоретических результатов моделирования процесса засорения продуктами выработки горизонтальных скважин. Численно исследованы процессы и механизмы транспорта шлама на базе оригинальных редко используемых в практике приложений математических моделей. По результатам мониторинга процессов сформулировано множество критериальных связей и эмпирических правил, которыми руководствуются при техническом проектировании элементов оборудования и прогнозах оптимальных режимов гидравлической очистки. Критически оценены возможности моделей, методов, инструментария опытного оборудования для регистрации, прогноза и управления режимами поступательно-вращательного движения смесей в скважинах с криволинейной образующей стенки. Даны объяснения противоречивости наблюдаемых и рассчитанных процессов при гидравлической очистке в рамках используемого оборудования.

Ключевые слова:

Шлам, частицы, скважина, очистка, моделирование, гидродинамика, реология, структура, напряжения

Авторы:

Сергей Николаевич Харламов

Мехран Джангхорбани

Скачать PDF