При бурении шарошечными долотами очистка скважины может влиять на скорость проходки тем, что высокая концентрация шлама в затрубном пространстве может вызывать налипание. Скорость, с которой частица попадает сквозь буровой раствор в затрубном пространстве, называется скоростью проскальзывания. Чтобы выбуренная частица достигла поверхности, скорость проскальзывания должна быть меньше скорости в затрубном пространстве. Концентрация шлама во флюиде затрубного пространства зависит от скорости проскальзывания и скорости проходки. Наиболее важным компонентом вязкости, влияющим на скорость проскальзывания шлама вместе с
буровым раствором в ламинарном потоке, является предельное напряжение сдвига. Многие скважины полностью или частично бурят буровым инструментом: алмазными коронками, используют при этом ключи буровые, пробки вертлюжные,
с промывкой забоя водой, имеющей нулевое предельное напряжение сдвига. Частицы шлама различных форм и размеров, содержащиеся в восходящем потоке воды, сталкиваются и тем самым мешают беспрепятственному осаждению отдельных частиц. Было показано, что скорость в затрубном пространстве 120 футов/мин обеспечивает достаточную очистку скважины водой в турбулентном потоке. Замечено, что увеличение предельного напряжения сдвига часто повышает способность очищать скважину для конкретного бурового раствора. Это повышение, возможно, вызывается изменением режима потока в затрубном пространстве с турбулентного на ламинарный. Считается, что это изменение может улучшать перенос шлама, поскольку шлам стремится выбрасываться в более скоростную часть ламинарного потока посредством вращения бурильной трубы и шарошечного долота. Скважина диаметром выше номинального может стать серьезным источником ошибок в расчетах очистки скважины. Например, скорость нагнетания, которая обеспечивает скорость в затрубном пространстве около 120 футов/мин в скважине диаметром 10 дюймов, содержащей бурильную трубу диаметром 5 дюймов, обеспечит скорость в затрубном пространстве при использовании бурильной трубы 5 дюймов только 60 футов/мин, если увеличить диаметр скважины до 1321/4 дюйма. Очистка скважины редко создает проблему в скважине диаметром весьма близким к номинальному. Отношение переноса шлама, показанное по вертикальной оси, представляет собой отношение скорости бурового раствора в затрубном пространстве к восходящей скорости шлама в процентах. Скорость, с которой твердое тело падает через данную суспензию, служит прямым показателем скорости проскальзывания. Обратите внимание, что нулевая скорость проскальзывания получается вместе с асбестом при низкой «вязкости», тогда как сравнительно более высокие скорости проскальзывания получаются при использовании глин более высокой вязкости. Это явно аномальное поведение, связанное с помехами между частицами, используется для повышения эффективности очистки скважины. Проблемы с очисткой скважины при бурении с промывкой чистой водой обычно можно устранить, добавив асбест в концентрации 224 фунта/баррель к водной системе при небольшом, если оно вообще имеется, снижении скорости проходки. Во многих случаях скважину можно поддерживать достаточно чистой, время от времени закачивая порции бурового раствора с высокой концентрации асбеста. При этом затрубное пространство очищается от шлама, частицы которого являются слишком крупными, чтобы их можно было вынести на поверхность одним только буровым раствором.
