ільшість вітчизняних і зарубіжних дослідників вважає, що основна причина прихватів полягає в дії перепаду тиску і гідростатичного тиску, адгезійних сил і заклинювання долота в нерозширена і звужених ділянках стовбура свердловин, а також заклинювання колони труб внаслідок скупчення в стовбурі шламу в результаті недостатньої промивки.
На виникнення прихватів суттєво впливають фізичні властивості фільтраційних кірок (липкість, міцність структури, зв'язаність частинок, пористість, проникність), що контактують з бурильних інструментом.
Деякі дослідники встановлюють пряму залежність прихвата колон труб від водовіддачі розчину. Встановлено, що водовіддача розчинів, оброблених УЩР, збільшується з ростом тиску, причому особливо інтенсивно в межах від 0 до 1,0 МПа. Для розчинів, оброблених лігносульфонату, характерно, що, починаючи з деякого значення, подальше підвищення тиску призводить до зниження водовіддачі; пояснюється це здатністю глинистих корок, утворених з таких розчинів, стискатися більшою мірою в порівнянні з фільтраційними корками з інших розчинів. Зростання ступеня стисливості пов'язаний з коагулююча впливом лигносульфонатов. Відповідно до зазначеного явищем очевидна залежність ступеня стисливості кірок від виду реагенту, яким обробляють розчин.
Оскільки прихват бурильного інструменту зазвичай відбувається в процесі циркуляції бурового розчину, важливим показником є ??динамічна водовіддача, яка більше статичної. У разі нормальної циркуляції бурового розчину через певний час між процесами освіти глинистої кірки і її розмиву встановлюється динамічна рівновага. При цьому товщина кірки і водовіддача розчину в проникні пласти стабілізуються. Визначено, що динамічна рівновага встановлюється тим швидше, чим вище швидкості потоку бурового розчину.
Значення сили тертя спокою між глинистої кіркою і металевою трубою залежить від кількості прокачується рідини. При структурному режимі течії рідини збільшення подачі насоса призводить до зменшення сили тертя внаслідок інтенсивного розмиву пухкого шару кірки, прилеглого до труби, і в результаті до зменшення площі контакту між трубою і кіркою. При турбулентному режимі течії збільшення витрати прокачується рідини викликає підвищення гідродинамічного тиску, отже, і перепаду тиску, а також сили тертя.
Збільшення вмісту утяжелителя призводить до зростанню коефіцієнта тертя, а профілактичні добавки нафти до бурового розчину в кілька разів знижують коефіцієнт тертя і зменшують зв'язаність частинок в глинистої кірці.
Однак нафта при високих температурах і тиску втрачає свої мастильні властивості. У цих умовах краще використовувати мастила на основі окисленого петролатума, жирних кислот, суміші гудронів, а також натуральних жирів. Більш ефективно (для зниження коефіцієнта тертя) спільне використання мастильних і поверхнево-активних речовин.
Поліпшити мастильні властивості бурових розчинів можна добавками, що містять сульфовані солі лужних металів, а також тризаміщений оксіамін і ненасичені карбонові кислоти з 12 атомами вуглецю в молекулі і більше, одержувані з бавовняного, лляного, касторової, пальмової, соєвої масел.
На виникнення прихватів під дією перепаду тиску суттєво впливають структурно-механічні властивості бурових розчинів. Однак регулювання цих властивостей не завжди допомагає запобігти прихвати інструменту, що знаходиться без руху в інтервалі залягання добре проникних порід. Оскільки прихвати такого виду широко поширені, а ліквідація їх, особливо на великих глибинах, пов'язана зі значними труднощами, розгляд факторів, що призводять до їх виникнення, представляє безперечний інтерес.
Вперше теорія виникнення прихвата під дією перепаду тиску висунута в 1944 г.А.І. Малишевим, а за кордоном (у США) розроблена і підтверджена К.С. Пенфілдом, В.Є. Хелміком і А.Д. Лонглі Результати експериментальних робіт показали, що сила прихвата бурильного інструменту складається з двох складових, що залежать від властивостей бурового розчину: перший сила пропорційна перепаду тиску, коефіцієнту тертя металу об скелет кірки і площі поверхні прихвата інструменту, а друга - сила зчеплення (у кілька разів менша , ніж перша) - побічно залежить від перепаду тиску в зоні прихвата.
Для виявлення ролі перепаду тиску у виникненні прихвата В.Є. Хелмнк і А.Д. Лонглі провели досліди і встановили:
) сила прихвата зростає зі збільшенням перепаду тиску в місці прихвата і часу перебування бурильного інструменту в нерухомому стані;
прихват колона труба бурильний
2) сила прихвата складається з двох складових - сили, що виникає під дією перепаду тиску (сила взаємодії), і сили прилипання (адгезії) труби до глинистої кірці. Досліди показали, що для подоланн...
