Метою даної роботи є підвищення ефективності піногенеруючих пристроїв насосно-циркуляційних систем бурових установок. Поставлена мета досягається через реалізацію наступних задач: - проведення аналізу і селективного відбору теоретичних та експериментальних результатів, геометричних параметрів, режимів роботи піногенеруючих пристроїв; - виконання теоретичних досліджень з виявлення та визначення впливу найбільш суттєвих факторів і вибір оптимальних геометричних параметрів та режимів роботи піногенеруючих пристроїв, які б забезпечили найвищу ефективність промивання свердловини пінами; - проведення експериментальних досліджень для встановлення взаємозв'язку між геометричними формами, параметрами, режимами роботи піногенеруючих пристроїв та ефективністю піноутворення; - розроблення та обґрунтування раціональної схеми обв'язки обладнання і пристроїв для промивання нафтогазових свердловин пінами. Об'єкт дослідження. Процеси аерації та піноутворення, що протікають в піногенеруючих пристроях насосно-циркуляційної системи. Предмет дослідження. Вдосконалення та вибір характеристик піногенеруючих пристроїв ежекційного типу насосно-циркуляційних систем бурових установок. ЗМІСТ ВСТУП 5 РОЗДІЛ 1 СТАН ПРОБЛЕМИ. МЕТА І ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ 11 1.1 Актуальність проблеми промивання свердловин пінистими розчинами 11 1.2 Аналіз роботи устаткування для промивання свердловин пінистими розчинами 19 1.2.1 Аналіз умов роботи циркуляційної системи бурової установки при використанні пінистого розчину 19 1.2.2 Аналіз основних вимог до роботи піногенеруючих пристроїв з врахуванням методик вибору параметрів процесу промивання 21 1.3 Аналітичний огляд конструктивних вирішень устаткування для промивання свердловин пінистими розчинами 28 1.3.1 Існуючі схеми циркуляційних систем бурових установок при використанні пінистого розчину 28 1.3.2 Аналіз конструкцій піногенеруючих пристроїв 31 1.4 Аналіз праць, пов'язаних з дослідженням устаткування для промивання свердловин пінистими розчинами 37 Мета і задачі досліджень 41 РОЗДІЛ 2 ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ПРОМИВАННЯ СВЕРДЛОВИН ПІНИСТИМИ РОЗЧИНАМИ 42 2.1 Дослідження руху потоків в піногенеруючих пристроях ежекційного типу 42 2.2 Дослідження процесу піноутворення в піногенеруючих пристроях ежекційного типу 46 2.3 Аналіз зміни властивостей піни в процесі її руху в циркуляційній системі під час буріння 72 2.4 Теоретичні засади раціонального підготування пінистого розчину для повторної подачі його у свердловину та вибір необхідного устаткування 75 2.5 Аналіз теоретичних досліджень та обґрунтування напрямків комп'ютерних експериментальних досліджень 77 Висновки до розділу 91 РОЗДІЛ З КОМП'ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПІНОГЕНЕРУЮЧОГО ПРИСТРОЮ ЕЖЕКЦІЙНОГО ТИПУ 92 3.1 Вибір моделей та параметрів для дослідження піногенеруючого пристрою 92 3.2 Дослідження односоплового ежекційного піногенеруючого пристрою 98 3.3 Дослідження багатосоплового ежекційного піногенеруючого пристрою 114 3.4 Аналіз результатів комп'ютерного дослідження піногенеруючого пристрою 120 Висновки до розділу 123 РОЗДІЛ 4 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ПРОМИВАННЯ СВЕРДЛОВИНИ ПІНИСТИМИ РОЗЧИНАМИ 124 4.1 Задачі експериментальних досліджень 124 4.2 Конструктивне вирішення досліджуваного устаткування та експериментальної установки 124 4.3 Методика експериментальних досліджень 128 4.4 Експериментальні дослідження та їх результати 132 4.5 Аналіз результатів експериментальних досліджень 139 Висновки до розділу 144 РОЗДІЛ 5 ПРОМИСЛОВІ ВИПРОБУВАННЯ УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ПРОМИВАННЯ СВЕРДЛОВИНИ ПІНИСТИМИ РОЗЧИНАМИ 145 5.1 Програма і методика промислових випробувань 145 5.2 Підготовка устаткування до промислових випробувань 145 5.3 Промислові дослідження і випробування устаткування для промивання свердловин пінистими розчинами 148 5.4 Аналіз результатів промислових випробувань та рекомендації щодо використання піногенеруючого пристрою 159 Висновки до розділу 163 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 164 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 166 ДОДАТКИ 179