Все гидродинамические эффекты (спускоподъемные операции, про­мывка ствола скважины, его проработка, спуск обсадной колонны, цемен­тирование последней и т.д.) наблюдаются при бурении скважины и вскры­тии продуктивных пластов. Если в первом случае нас интересует безава­рийная проводка скважины с минимумом затрат времени и средств, то во втором случае, т.е. при вскрытии пластов, определяющим фактором должна быть сохранность продуктивного пласта в состоянии, максимально при­ближенном к естественному.

Возникновение осложнений при бурении и заканчивании скважин в значительной мере зависит от изменения гидродинамических давлений. Механическая скорость проходки, состояние призабойной зоны, изменение (снижение) проницаемости продуктивного пласта, наконец, его возможный гидроразрыв с проникновением в него бурового раствора существенно оп­ределяются колебаниями гидродинамического давления, которое в отличие от гидростатического может изменяться в широких пределах.

Увеличение гидродинамического давления на стенку скважины и за­бой прослеживается сразу же после включения насосов, но еще до восста­новления циркуляции бурового раствора его величина зависит от плавно­сти запуска бурового насоса, предельного напряжения сдвига раствора, за­зора между стенкой скважины и бурильными трубами, а также от глубины скважины.

Дополнительное давление Ар, которое определяется значением пре­дельного напряжения сдвига бурового раствора до возобновления циркуля­ции, находят из выражения

∆ð = 4lτ0(D — d),

где / — глубина соприкосновения бурильного инструмента в скважине с буровым раствором; х0
— предельное напряжение сдвига бурового раство­ра (которое с известными допущениями можно заменить на статическое напряжение сдвига); D — диаметр скважины; d — наружный диаметр бу­рильных труб.

В глубоких скважинах Ар может достигать больших значений.

В соответствии с расчетами общее давление при запуске буровых на­сосов может быть существенным, поэтому в случае разбуривания продук­тивного пласта, представленного непрочными породами, запускать насосы следует плавно, причем предельное напряжение сдвига должно быть мини­мально допустимым.

Достаточно глубоко изучено изменение гидродинамического давления на стенку скважины и забой при спускоподъемных операциях (А.М. Пир-вердян, Н.А. Гукасов, М.К. Сеид-Рза и др.). Оно определяется физико-механическими свойствами раствора, скоростью спуска и подъема буриль­ных и обсадных труб, величиной зазора кольцевого пространства, диамет­рами труб и скважины, неровностями поверхностей и др.). С увеличением скорости спуска бурильного инструмента и с повышением физико-механической характеристики бурового раствора гидродинамическое дав­ление повышается.

В зависимости от скорости движения бурильного инструмента меняет-

ся и скорость движения раствора. В период разгона (вниз) свечи возникает дополнительное гидростатическое давление.

При движении колонны труб вниз значения прироста давления дости­гают 50 % первоначального (для / = 1000 м, р = 1,25 г/см3, х0 = 30 Па, первоначальной скорости спуска 98 см/с).

При отрицательном ускорении давление на стенку скважины может снижаться до значения ниже гидростатического. Эти изменения гид­родинамического давления создают знакопеременные нагрузки на пласты.

Естественно, при включении насосов или в случае спускоподъемных операций рост гидродинамического давления, причем значительный, отме­чается в случае образования сальника на долоте. Возникают давления, дос­таточные для гидроразрыва продуктивного пласта. Проработка ствола (в том числе под спуск обсадной колонны) также может быть причиной по­вышения гидродинамической нагрузки на продуктивный пласт при про­мывке, особенно если в процессе последнего рейса скважина недостаточно очищалась от шлама или происходили осыпи или обвалы стенки сква­жины.

Некоторые исследователи склонны обращать внимание на повышение (и понижение) давления при восстановлении циркуляции бурового раство­ра в начале вращения инструмента.

Значение модуля градиента гидроразрыва в более общем случае зави­сит от типа горной породы, степени анизотропии, пластового (порового) давления, толщины покрывающих пластов, тектонического строения в пре­делах данной площади, наличия и качества фильтрационной корки и, как уже отмечалось, от физико-механических свойств жидкости.

Определять градиент гидроразрыва можно прямым и косвенными ме­тодами. Прямой метод основан на установлении давления, необходимого для разрыва породы, и давления распространения образовавшейся трещи­ны. При это методе вводом бурового раствора повышают давление в сква­жине до предела, при котором произойдет разрыв пласта. К этому пре­дельному значению прибавляют значение гидростатического давления. Сумма этих значений и представляет собой искомую величину.

К косвенным (расчетным) относятся метод Хубера и Уиллиса, метод Мэтьюза и Келли, метод Итона, метод Кристмана и др.

При заканчивании скважин гидравлический разрыв может произойти и часто происходит при пуске насосов, бурении, промывке, проработке, спуске бурильного инструмента, особенно когда плотность бурового рас­твора завышена.

Следствием гидроразрыва газового пласта (как и всякого иного) явля­ется падение гидростатического давления и поступление в скважину газа, часто с трагическим исходом.