Введение к работе
Актуальность темы диссертации: Укрепление топливно-энергетического комплекса страны за счет добычи углеводородного сырья возможно только при постоянном наращивании объемов бурения. Суммарная проходка за первые восемь месяцев 2011 г. составила примерно 13 тыс.км, что на 10 % больше чем в предыдущем году. Большинство из пробуренных скважин имеют сложное пространственное положение, большой отход от устья и, как следствие, большую протяженность наклонно направленных участков. Так, например, в начале 2011 г. на месторождении «Одопту» пробурена скважина общей протяженностью 12345м, длина горизонтального участка 11475м. В таких условиях значительно увеличивается нагрузка на крюке, увеличиваются растягивающие нагрузки бурильных труб, что приводит к увеличению энергоемкости процесса бурения, росту количества осложнений и аварий.
На участках ствола с пространственным искривлением возникают значительные контактные нагрузки и сопротивления движению бурильной колонны при подъеме, которые приводят к протиранию обсадной колонны и повышенному износу бурильных труб, что в итоге значительно сокращает срок эксплуатации бурового оборудования, тому пример скважина СГ-3, где при подъеме колонны на 70% увеличивался вес на крюке.
Не менее актуальна задача снижения трения при бурении скважин для прокладки инженерных коммуникаций (подводные переходы при строительстве нефтегазопроводов, подземной прокладке труб для электро-, газо-, водоснабжения в условиях городской застройки и др.).
Смазывающую способность буровых растворов улучшают введением специальных смазочных добавок. Всего насчитывается более 100 наименований добавок, но большинство из них не находит применения из-за отсутствия стабильной сырьевой базы, низкой эффективности, неудобной товарной формы, высокой стоимости.
Все перечисленное свидетельствует о необходимости разработки эффективных, недорогих и экологически безопасных
растворов, уменьшающих негативное влияние указанных выше процессов.
Значительный вклад в развитие научных представлений о процессах трения в скважинах, а так же в разработку смазочных добавок к буровым растворам внесли отечественные и зарубежные исследователи: Александров М.М., Ангелопуло O.K., Кистер Э.Г., Жидовцев К.М., Яров АН., АхматовА.С, Конесев Г.В., Мавлютов М.Р., Мойса Ю.Н. Спивак А.И., Исмаков Р.А. Литвинец А.Б., Лукманов P.P., Taylor R., Rozenberg M. и др.
Актуальность темы подтверждается ее соответствием плану госбюджетных НИР кафедры бурения скважин СПГГУ.
Целью работы является повышение эффективности
строительства наклонно направленных скважин за счет разработки
буровых растворов с высокими смазывающими и
противоизносными характеристиками.
Идея работы заключается в использовании в составе буровых растворов реагента с высоким содержанием дитерпенов, являющихся отходом глубокой переработки древесины.
Задачи исследований.
обзор и анализ современного уровня изученности влияния смазывающих добавок на технологические параметры буровых растворов.
разработка составов промывочных жидкостей и проведение экспериментальных исследований влияния реагентов-понизителей трения на технологические параметры растворов.
теоретическое обоснование и разработка методики оценки триботехнических параметров буровых растворов.
технико-экономическая оценка предложенных разработок.
Методика исследований носила экспериментально-
теоретический характер, включающий в себя комплекс работ по
исследованию технологических параметров буровых растворов с
высокой смазывающей способностью и стендовые исследования
влияния смазочной добавки СДД на абразивный износ бурового
оборудования.
Научная новизна заключается в:
установлении зависимости смазывающей и противоизносной способности буровых растворов от концентрации в их составе отходов канифольно-терпентинового производства с высоким содержанием смоляных кислот ряда дитерпенов и положительного влияния указанных отходов на структурно-реологические параметры растворов;
разработке методики определения триботехнических свойств промывочных жидкостей, позволяющей раскрыть механизм смазочного действия исследуемого объекта.
Защищаемые научные положения.
Введение в состав буровых растворов отходов канифольно-терпентинового производства в количестве 0,6-1% способствует снижению коэффициента трения на 50-60% и на 30-50% водоотдачи малоглинистых растворов (3-5% дисперсной фазы) при сохранении требуемых структурно-реологических параметров.
Разработанная методика оценки триботехнических свойств промывочных жидкостей позволяет раскрыть механизм смазочного действия исследуемого реагента с образованием между трущимися поверхностями граничного разделительного слоя, снижающего износ бурильных и обсадных труб на 60-90%.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется современным уровнем аналитических и достаточным объемом экспериментальных исследований, удовлетворительной степенью сходимости их результатов и воспроизводимостью полученных данных.
Практическая значимость работы заключается в разработке составов буровых растворов с высокими смазочными и противоизносными свойствами для бурения наклонно направленных нефтяных, газовых и технических скважин.
Апробация работы. Основные положения, результаты теоретических и экспериментальных исследований, выводы и рекомендации докладывались на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых Санкт-Петербургского государственного горного университета (Санкт-
Петербург, 2010, 2011); на Международной конференции, посвященной 55-летию кафедры бурения скважин Томского государственного политехнического университета (Томск, 2009); на XIV Международном научном симпозиуме студентов и молодых ученых им. акад. М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2010); на XI международной молодежной конференции «Севергеоэкотех-2010» (Ухта, 2010); на Всероссийской научно-технической конференции «Нефтегазовое и горное дело» (Пермь, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 статьи опубликованы в журналах, входящих в перечень ведущих журналов и изданий, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, получено положительное решение на выдачу патента РФ.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка, включающего 102 наименования. Материал диссертации изложен на 142 стр., включает 10 табл., 64 рис. и 2 приложения.
Автор выражает особую благодарность своему научному руководителю Николаеву Николаю Ивановичу за наставления и помощь в организации исследований.
