Передача гидравлической энергии
Во время промывки, буровой раствор с очень большой скоростью выбрасывается через насадки бурового долота. Эта гидравлическая сила удаляет выбуренную породу с контактирующей долотом поверхности. Если шлам не удаляется, то долото начинает перемалывать старый шлам и таким образом снижает скорость проходки. Успешное удаление шлама с поверхности долота зависит от физических свойств бурраствора и его скорости прохождения через насадки долота.
В некоторых ситуациях гидравлическая сила бурового раствора используется для вращения долота.
СРЕДА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАРОТАЖНЫХ ДИАГРАММ
Хотя буровой раствор и нарушает первоначальные характеристики пластов, его присутствие необходимо для всевозможных каротажных диаграмм, используемых для оценки пласта.
Использование этих диаграмм требует, чтобы бурраствор был проводящей электричество жидкостью, которая проявляет электрические свойства и отличается от пластовых флюидов. Правильная оценка пласта довольно таки трудна, если жидкая фаза бурраствора проникает глубоко в пласт, или раствор, химическим или физическим путем подверг скважину эрозии.
КОРРОЗИЯ КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ И ОБСАДНЫХ ТРУБ
Буровой раствор может создавать коррозийную среду для стальных труб, используемых ниже поверхности. Этот эффект может быть сведен к минимуму посредством правильной химической обработки раствора или посредством нанесения защитной пленки (химической или физической) на поверхность стали. Некоторые буровые растворы (по большей части на углеводородной основе), некорродирующие. В особых случаях бурраствор фактически может защищать трубы от коррозийных материалов, находящихся под землей.
ПУЛЬСАЦИЯ, ПОРШНЕВАНИЕ И ДАВЛЕНИЕ ЦИРКУЛЯЦИИ
Проблемы, связанные с пульсацией в скважине, поршневанием и давлением циркуляции, могут быть вызваны повышенной вязкостью, прочностью геля (СНС) и твёрдой фазы. Эти проблемы усугубляются, если толстая глинистая корка на стенках скважины, появившаяся из-за плохого контроля водоотдачи, сужает сважину.
Чрезмерное поршневание увеличивает опасность гидравлического удара и возможность открытого выброса. Чрезмерная пульсация в скважине или давление циркуляции могут привести к поглощению бурового раствора. Густой раствор с высоким содержанием твердой фазы уменьшает гидравлическую энергию, активную на долоте, ускоряет износ насоса, а в особых случаях может быть и не прокачиваемым.
СТАБИЛЬНОСТЬ ПРИ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ И ДАВЛЕНИИ
Буровой раствор в некоторых скважинах подвергается температуре свыше 300 градусов по Фаренгейту и давлению более 15000 фунт/дюйм. Многие химикаты, используемые в буррастворах, восприимчивые к понижению температуры, в то время как другие становятся неэкономичными и непрактичными в тяжелых системах. Неспособность бурраствора поддерживать стабильность при условиях работы на забое может быть ущербным для бурильных операций.
МАССА РАСТВОРА (ПЛОТНОСТЬ)
Пластовые давления уравновешиваются гидростатическим давлением бурраствора. Гидростатическое давление – это действие глубины и плотности бурраствора (или масса бурраствора). Масса раствора равна массе поделенной на единицу объёма, и может выражаться фунтами на галлон (ppg), фунтами на фут^3 (pcf), удельной массой (sg), или килограммами/метр^3 (kg|m^3). Масса раствора может определяться градиентом давления (давление на единицу глубины) в фунтах на квадратный дюйм поделенных на фут (psi/ft), или килоПаслями на метр (kp/m).
Вес бурраствора определяется при помощи весов для определения плотности бурраствора. Весы состоят из чашки (с крышкой), подвешенной на конце измерительной шкалы. Чтобы сбалансировать чашку с раствором, скользящий груз можно двигать от или к призматической опоре. Потом вес считывается точно.
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Измерение реологических свойств бурраствора важно для вычисления потери напора от трения, для определения способности раствора поднимать шлам на поверхность, для анализа загрязнения раствора твердыми частицами, химикатами или температурой, для определения изменений давления в стволе скважины во время спускоподъёмных операций. Вязкоть и прочность геля – важные реологические свойства.
ВИСКОЗИМЕТР МАРША
Вискозиметр Марша то простой рабочий инструмент для получения представления о вязких свойствах бурраствора. Фактическая скорость сдвига и соответствующее касательное напряжение меняются при падении уровня жидкости в вискозиметре. Рассчитанная во времени скорость потока (сек\кварт) измеряет среднее отношение касательного напряжения к скорости сдвига. Результат называется вязкостью по вискозиметру Марша (условной вязкостью). Она относится к вязкости, обсуждаемой выше, и ее возрастание вызывает возрастание кажущейся вязкости.
Условная вязкость полезна, т.к. Она указывает на состояние бурраствора, и это в состоянии понять любой из персонала буровой установки. Однако, для вязкопластичных жидкостей информация, полученная по вискозиметру Марша, не полная и не дает полной картины реологии жидкости.