При бурении в условиях депрессии весьма важное значение имеет предварительная оценка поведения пены в скважине
При бурении в условиях депрессии весьма важное значение имеет предварительная оценка поведения пены в скважине с точки зрения обеспечения эффективного удаления выбуриваемой породы и пластовых жидкостей и предупреждения образования пробок в кольцевом пространстве, вызывающих повышение давления на забое. Поэтому расчеты качества пены должны основываться на предполагаемых соотношениях объемов газа и жидкости в забойных условиях.
При предполагаемой несжимаемости жидкости заполняемое газом пространство изменяется в зависимости от давления и температуры. Для расчета эквивалентного объема газа в скважине используется кубическое уравнение состояния. Полученное значение затем используется для расчета качества пены.
Реологические свойства вспененной жидкости определяются на основе анализа потерь напора на трение потока. Потери на трение при движении пены обычно выше, чем при движении отдельной жидкости. Если потери давления на трение ниже ожидавшихся, это свидетельствует о том, что стойкость пены недостаточна. Причиной недостаточной стойкости пены может явиться неудовлетворительное смешивание состава пены или неправильная концентрация ПАВ.
Эффективное генерирование пены обеспечивается в условиях турбулентного потока при правильной концентрации ПАВ. Однако при низких темпах закачки компонентов пенного состава турбулентный поток может не создаваться. Если потери давления на трение свидетельствуют о том, что имеет место ламинарный поток и смешивание пенного состава неудовлетворительно, может потребоваться применение пенообразователя (пеногенератора). Возможны три режима течения пены, обусловленные ее качественным состоянием. Первый режим создается при качестве пены от 0 до 52% и характеризуется как движение ньютоновской жидкости. Взаимодействие между газовыми пузырьками недостаточно для увеличения вязкости. Такое состояние пены соответствует состоянию газонасыщенной жидкости.
Второй режим течения пены создается при достижении показателя ее качества 53%, т.е. когда пена становится стойкой. С ростом показателя качества пены (до предельного уровня 96%) возрастают ее вязкость и стойкость. Такой режим течения пены характеризуется как движение жидкости, подчиняющейся степенному закону.
И, наконец, третий режим течения пены создается, когда показатель качества пены превышает 96%. Жидкая фаза пены становится дисперсной (прерывной) внутренней фазой, а газовая фаза - диспергирующей (непрерывной) внешней фазой. Такое состояние пены характеризуется как состояние распыленной жидкости.