Введение к работе
Актуальность проблемы.
Одним из основных путей сокращения затрат времени на сооружение скважин и уменьшения стоимости их строительства является улучшение показателей работы породоразрушающего инструмента, в том числе шарошечных долот, на которые приходится большая часть проходки при бурении нефтяных и газовых скважин.
Показатели работы шарошечных долот определяются эффективностью разрушения горных пород, которая зависит от многочисленных факторов: свойств горных пород, конструкции долота и ее соответствия проходимым породам, параметров режима бурения, глубины скважины, величины дифференциального давления, свойств буровых растворов, особенностей очистки забоя скважины от выбуренной породы и других факторов.
Значительная часть разрезов нефтяных и газовых месторождений в Западной Сибири и южных регионах России и СНГ представлена мягкими и мягко-средними породами, при разбуривании которых на вооружении шарошек образуется сальник, из-за чего значительно снижается эффективность разрушения горной породы, а вследствие этого и показатели работы долот. В связи с этим актуальной является разработка вооружения шарошечных долот, обеспечивающего при бурении в мягких и мягко-средних породах максимально возможное предотвращение сальникообразования одновременно с удалением сальника потоками промывочной жидкости.
Цель работы.
Повышение эффективности и снижение стоимости процесса углубления скважины за счет разработки эффективного вооружения шарошечных долот для разбуривания мягких и мягко-средних горных пород.
Основные задачи исследования:
-
Аналитическое исследование основных закономерностей влияния шлама на процессы разрушения горных пород шарошечными долотами.
-
Исследование условий и причин образования сальника на вооружении шарошечных долот.
-
Разработка конструкции вооружения шарошечных долот для разбуривания мягких и мягко-средних горных пород.
-
Промысловые испытания эффективности разработанных шарошечных долот для разбуривания мягких и мягко-средних горных пород.
Научная новизна:
1. Выявлены физические закономерности процессов, приводящих к образованию сальника на вооружении шарошечных долот.
2. Получены аналитические соотношения между показателями работы и конструктивными особенностями шарошечных долот, свойствами горных пород и параметрами режима бурения.
3. Разработан алгоритм расчета прогнозных показателей механического бурения, учитывающий влияние шлама на механизм взаимодействия вооружения долот с горными породами.
4. Определены основные направления повышения эффективности вооружения шарошечных долот для разбуривания мягких и мягко-средних горных пород.
Практическая ценность работы и реализация результатов
1. Разработаны методы использования полученных аналитических соотношений для интерпретации результатов бурения и прогнозной оценки эффективности шарошечных долот и параметров режима бурения.
2. Разработаны методы совершенствования вооружения шарошечных долот, обеспечивающие предотвращение сальникообразования.
3. Разработаны новые конструкции вооружения шарошечных долот для эффективного разбуривания мягких и мягко-средних горных пород.
4. Разработаны и испытаны в промысловых условиях шарошечные долота с новой конструкцией вооружения для разбуривания мягких и мягко-средних горных пород, использование которых позволило обеспечить улучшение показателей бурения.
Апробация результатов исследования
Результаты и основные положения диссертационной работы докладывались на научных конференциях и семинарах, в том числе на: Всесоюзной конференции по механике сплошных сред (Ташкент, 1979 год); IV Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ЗапСибНИГНИ (Тюмень, 1979 год); XII Областной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Харьков, 1979 год); XVIII Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ВНИИГАЗа (Москва, 1981 год); Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы и пути решения задач по длительной сохранности недр и окружающей среды на период более 500 лет в зоне ведения геологоразведочных и буровых работ, трубопроводостроения и разработки нефтегазовых месторождениях на суше и морских акваториях». (Тюмень, 1997 год); Межрегиональной научно-технической конференции по проблемам газовой промышленности России, посвященной 35-летию «СевКавНИПИгаза» (г. Ставрополь, 1997 год), а также на заседаниях секции «Строительство, эксплуатация скважин и промысловая подготовка углеводородов» Ученого Совета ООО «ВНИИГАЗ» (1981-2007 годы), Ученом Совете ОАО НПО «Буровая техника» – ВНИИБТ.
Публикации.
По теме диссертации автором в открытой печати опубликованы 18 печатных работ, в том числе в журнале, входящем в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий» ВАК, включая 4 авторских свидетельства и патента на изобретение СССР и РФ.
Структура и объем работы.
