Способность эффективно выносить из скважины шлам выбуренной породы
Важное свойство пен при использовании их в качестве очистного агента в бурении — способность эффективно выносить из скважины шлам выбуренной породы. При этом существенную роль играют поверхностные явления (поверхностное натяжение, угол смачивания), создающие прочную связь системы «частица шлама — пузырек воздуха».
Интенсивная очистка забоя скважины от шлама при использовании пены происходит в результате действия гидродинамической силы потока промывочной жидкости в сочетании с эффектом флотации шлама.
В процессе бурения с применением пены условия для удержания частиц выбуренной породы на поверхности пузырька более сложны, чем при прекращении циркуляции, когда движение пены в кольцевом канале обусловлено только ее упругими свойствами. Двух- и трехфазные пены, хотя и относятся к псевдопластичным телам, существенно отличаются от глинистых растворов, прежде всего упругими свойствами. Структурная вязкость и предел текучести этих растворов непостоянны и зависят от глубины скважины. На пути от забоя до устья пена увеличивает свой объем вследствие увеличения размеров пузырьков при снижении давления. Одновременно выделяется часть растворенного газа, изменяются густота пены, скорость ее потока, структурная вязкость и предел текучести.
Структурно-механические свойства пены по мере приближения ее к устью скважины подвергаются изменениям вследствие снижения плотности и увеличения скорости потока, структурной вязкости и напряжений сдвига. Обобщенное число Рейнольдса для потока пены в кольцевом канале будет тем больше, чем ниже давление. Следовательно, вынос шлама пеной происходит более эффективно, чем другими видами растворов.
