animateMainmenucolor
 
Малогабаритные буровые установки
 
 
Вездеходы Арго
 
 
Каталог предприятий
 
 
Сделай заказ
 
 
Наличие на складе
 
 
Буровые установки
 
 
Буровое оборудование
 
 
Буровой инструмент
 
 
Запчасти к буровым установкам
 
 
Технология бурения скважин
 
 
Расчеты в бурении
 
 
Горные породы
 
 
Природные ресурсы
 
 
Техника для содержания скважин
 
 
Бурильно-крановые машины
 
 
Буровые вышки
 
 
Насосное оборудование
 
 
Оборудование водопонижения
 
 
Нефтегазопромысловое оборудование
 
 
Нефтегазопромысловая спецтехника
 
 
Горнодобывающее оборудование
 
 
Геофизическое оборудование
 
 
Геологоразведка
 
 
Добыча золота
 
 
Словарь
 
 
Реклама
 
 
Инженерно-геологические изыскания
 
 
Инженерно-геодезические изыскания
 
 
Учебные заведения
 
 
Дополнительное оборудование
 
 
Фотографии
 
 
Заказать буровое оборудование, станок СКБ 4
 
 
Карта сайта
 
 
{продукция}
{компания}

Температура горных пород и бурового раствора

Поведение горных пород на стенках скважины зависит от температуры горных пород и бурового раствора. Поэтому для решения различных технико-технологических задач бурения глубоких скважин необходимо знать температуру горных пород данного района и температуру циркулирующего бурового раствора на различных участках ствола скважины. Это объясняется тем, что высокая температура в процессе бурения может оказывать существенное влияние: на свойства бурового раствора и химических реагентов; на условия разрушения горных пород; на работу забойных двигателей, долот, буровых насосов и других элементов циркуляционной системы буровой установки.

Геостатическая температура пород ТГ (°С) - это температура в естественных условиях залегания пород в земной коре, т.е. до начала бурения или после весьма длительного простоя скважины без промывки.

С увеличением глубины залегания пород ниже нейтрального слоя (ближайший к дневной поверхности слой породы, температура которого не изменяется при суточных и сезонных колебаниях температуры атмосферного воздуха) она возрастает, причем интенсивность роста, как правило, изменяется чаще в сторону уменьшения.

В районах, где геотермический градиент с глубиной изменяется весьма незначительно, распределение геостатических температур приближенно можно рассчитать по формуле

ТГ≈Тпл-Г(Нпл-Н),    (1.37)

где Тпл - известная температура на глубине Нпл, °С; Г - геотермический градиент - прирост ТГ на каждый мегр глубины залегания породы, °С/м (с глубиной несколько изменяется).

Поток бурового раствора (в бурильной колонне) на протяжении своего движения получает тепло от восходящего потока бурового раствора (через стенки бурильной колонны) и поэтому постепенно нагревается: на устье скважины он имеет минимальную температуру, а на выходе из долота максимальную; при прочих равных условиях эта температура повышается по мере увеличения глубины скважины.

На протяжении своего движения восходящий поток раствора (в кольцевом пространстве) отдает тепло нисходящему потоку, а начиная с некоторой глубины - и стенкам скважины; до этой глубины (на которой температура бурового раствора равна температуре стенок скважины) восходящий поток получает тепло от стенок скважины. Таким образом, циркулирующий раствор при движении от забоя до указанной глубины нагревается, а при движении от указанной глубины до устья скважины охлаждается. Таким образом, температуру бурового раствора следует рассматривать как важнейший параметр, определяющий режим бурения и который частично можно регулировать.

Расчет распределения температур бурового раствора и стенок скважины во время бурения достаточно сложен. Этот вопрос послужил предметом многочисленных работ с использованием числовых расчетов. Однако их практическое применение чаще проблематично.

Для ориентировочной оценки распределения температур в скважине при промывке можно воспользоваться экспресс-методикой ВНИИКР нефти(1976).

Температура на забое скважины после нескольких циклов циркуляции

T3≈0.33T0 + 0,67Tпл             (1.38)

0 - температура нейтрального слоя Земли, °С); температура выходящего из скважины потока

Твых≈0.67Т0 + 0,33Tпл;                 (1.39)

температура бурового раствора, закачиваемого в бурильную колонну (температура нисходящего потока на входе в бурильную колонну)

Твхвых-∆Твых                 (1.40)

(∆Твых  -уменьшение температуры раствора в наземной циркуляционной системе, зависящее от температуры атмосферы и конструкции этой системы и равное 7°С);

средняя температура восходящего и нисходящего потоков при промывке соответственно

                  (1.41)

Тср.н≈0,5(Тпл0+∆Твых);                   (1.42)

средняя температура в скважине

Тср.с≈0.53Тпл+0.45Т0                      (1.43)

Температуру циркулирующего бурового раствора на любой глубине h в скважине можно вычислить и по формуле

Тh = T0 + 0,14Гh + 0.43ГH.                      (1.44)

По данным выполненных расчетов строятся кривые распределения температур в нисходящем и восходящих потоках бурового раствора.

Мерзлые горные породы в зависимости от того, как долго они находятся в мерзлом состоянии, делятся на сезонно-мерзлые (месяцы) и многолетнемерзлые породы (годы, сотни и тысячи лет). Мощность последних в северных и северо-восточных районах России измеряется сотнями метров, а температура достигает - 7+ - 12°С

Обломочные водонасыщенные рыхлые и слабосцементированные горные породы при замерзании и оттаивании резко изменяют свои свойства: при замерзании цементируются льдом и отличаются высокой прочностью (σсж≤2,5 МПа) и непроницаемостью; при оттаивании они переходят в переувлажненное состояние. Прочность мерзлых песчаных пород значительно выше, чем прочность мерзлых глинистых пород.

Пример 1.11 Оценить значение геостатической температуры, измеренной на глубине Н=1800 м, если величина Тг, измеренная на глубине 1500 м, составляет 64°С, а средний геотермический градиент равен 0,037°С/м.

Решение. По формуле (1.37)

Тг=64-0,037( 1500-1800)=75,1°С.

Пример 1.12 Построить график распределения температур в потоке бурового раствора при окончании бурения скважины для следующих условий: глубина скважины Н=3200 м; геостатическая температура Тг=102°С; температура нейтрального слоя Земли Т0=8°С; уменьшение температуры бурового раствора в наземной циркуляционной системе ∆Твых≈7°С.

Решение. Температура на забое скважины по формуле (1.38) Т3≈0,33·8+0,67·102=71 °С.

Температура выходящего из скважины потока по формуле (1.39) Твых≈0,67·8+0,33·102=39°С.

Температура бурового раствора, закачиваемого в бурильную колонну, по формуле (1.40)

Твх≈39-7=320°С.

Средняя температура восходящего и нисходящего потоков из выражений (1.41) и (1.42) соответственно

Тср.в≈4/9·8 + 5/9·102 = б0°С;
Тср.н ≈0,5(102 - 8 + 7) = 50,5 °С.

Средняя температура в скважине по формуле (1.43)

Тср.с≈0.53·102+ 0.45·8 = 58°С.

Пример 1.13. Вычислить температуру на забое скважины для условий предыдущего примера, если геотермический градиент Г=0,37°С.

Решение. По формуле (1.44)

Тh =8 + 0,14·0,037·3200 + 0,43·0,037·3200 = 75,5 °С.

Кривые распределения температур в нисходящем и восходящем потоках приводятся на рис. 1.2

 

Рис. 1.2. Кривые распределения температур в нисходящем (1) и восходящем (2) потоках при промывке скважины для условий примера 1.12.

Торговый дом АУМАС