Научные основы промывки разведочных скважин в сложных геологических условиях

Куликов, Владимир Владиславович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Научные основы промывки разведочных скважин в сложных геологических условиях
ВАК РФ 25.00.14, Технология и техника геологоразведочных работ

Автореферат диссертации по теме "Научные основы промывки разведочных скважин в сложных геологических условиях"

На правах рукописи

Куликов Владимир Владиславович

Научные основы промывки разведочных скважин в сложных геологических условиях

Специальность: 25.00.14 - Технология и техника геологоразведочных работ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2008

003453787

Работа выполнена на кафедре разведочного бурения имени проф. Б.И. Воздвиженского в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе» (РГГРУ)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Алексеев Виталий Васильевич доктор технических наук Будюков Юрий Евдокимович доктор технических наук, профессор Левицкий Александр Захарович

Ведущая организация: ОАО «Центргеология»

Защита состоится 24 декабря 2008 г. в 13.00 часов в ауд. 4-15л на заседании диссертационного совета Д 212.121.05 при Российском государственном геологоразведочном университете имени Серго Орджоникидзе.

Адрес: 117997, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 23, РГГРУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГГРУ.

Автореферат разослан «24» ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета у/7

кандидат технических наук Назаров А.П.

Актуальность работы

Сложность геологического строения и состояния горных пород характеризуется их раздробленностью, трещиноватостью, неустойчивостью, перемежаемостью, избирательной истираемостью, размываемостью и другими подобными свойствами. Она является основной причиной получения непредставительной геологической информации по результатам бурения скважин с отбором керно-вого материала.

Трудность получения кондиционной керновой пробы в указанных условиях выдвигает на передний план необходимость обоснования, разработки и внедрения в производственную сферу специализированной технологии производства буровых работ. При этом особое внимание следует обращать на режим промывки скважины, как на один из основных важнейших технологических факторов, определяющих количество и качество кернового материала, а, следовательно, достоверность и информативность результатов буровой разведки месторождений полезных ископаемых.

Несмотря на то, что бурение в сложных геологических условиях с промывкой имеет широкое распространение в практике геологоразведочных работ (колонковое бурение с прямой и обратной промывкой скважин, безнасосное бурение, бурение с использованием эрлифтных и эжекторных колонковых снарядов и др.), единый подход к обоснованию технологии промывки, научно обоснованные требования к показателям режима промывки (расходы, скорости и давления жидкости) отсутствуют не только в нормативных документах на ведение буровых работ (инструкции, руководства, регламенты и пр.), но и в научной литературе. Все это существенно сдерживает развитие технологии бурения, приводит к значительному увеличению временных и денежных затрат на разведку месторождений и снижает качество геологической информации о полезных ископаемых.

Научное обоснование технологии промывки при бурении разведочных скважин в сложных геологических условиях является актуальным научным направлением повышения эффективности бурения разведочных скважин в целом, а ее внедрение в практику буровых работ - важнейшей производственной задачей.

Цель работы

Повышение эффективности бурения разведочных скважин в сложных геологических условиях. Идея работы

Научное обоснование параметров потока очистного агента, учитывающих характеристики транспортируемой разрушенной горной породы (шлама) и значения зенитного угла для определения режимов промывки разведочных скважин при бурении в сложных геологических условиях. Основные задачи исследований

Для достижения поставленной цели в процессе научных исследований необходимо было решить следующие задачи:

• проанализировать возможные осложнения (места, причины, показатели, виды и условия проявления), вызываемые нарушениями технологического процесса промывки скважин и установить пути их предупреждения;

• разработать методику определения рациональной скорости восходящего потока очистного агента, в том числе, в условиях промывки наклонно направленных скважин при бурении с высокой механической скоростью;

• разработать методику определения давления, расходуемого на транспортирование шламонесущего потока, которая, в отличие от известных, учитывала бы зенитный угол и механическую скорость бурения скважины;

• разработать гидравлическую программу управления процессом промывки скважин при бурении эрлифтными снарядами;

• установить зависимость величины расхода восходящего потока жидкости в колонковом наборе при бурении эжекторными снарядами от глубины скважины и величины гидравлических сопротивлений;

• разработать конструкцию промывочной системы алмазных буровых коронок, способствующую поддержанию эжектируемого потока промывочной жидкости на забое скважины и, как следствие, повышению углубки скважины за рейс и выхода керна;

• установить закономерности, изменения давлений и расходов промывочной жидкости, позволяющие проводить анализ имеющихся и разрабаты-

вать новые, гидравлически наиболее совершенные, конструкции колонковых наборов для безнасосного бурения скважин. Методика исследований

Для решения поставленных задач применялись общие принципы методологии научных исследований, включающие в себя анализ и обобщение литературных источников, проведение экспериментальных и теоретических исследований. Использовались методики научных исследований и фундаментальные результаты технической гидромеханики. Расчеты проводились на ПЭВМ в системе МАТНСАЭ. Научная новизна диссертации

В диссертационном исследовании разработан единый научно обоснованный подход к установлению режимов промывки скважин при бурении в сложных геологических условиях, в результате которого:

• Выявлена зависимость величины коэффициента силы лобового сопротивления движению частиц шлама в промывочной жидкости (газе) от диаметра и плотности частиц, плотности, вязкости и начального напряжения сдвига жидкости, позволяющая определить рациональное значение скорости восходящего потока очистного агента, имеющего различные реологические свойства (в т.ч. воды, эмульсии, воздуха, глинистых растворов и др.).

• Установлена зависимость энергии, затрачиваемой восходящим потоком очистного агента (жидкости, газа) на транспортирование частиц шлама с забоя скважины на поверхность, от массового расхода жидкости (газа), массы шлама, скорости витания частиц, скорости восходящего движения и плотности очистного агента, а также от длины ствола скважины и ее зенитного угла, позволяющая с высокой точностью рассчитать дифференциальное давление агента на забой скважины с целью прогнозной оценки развития призабойных процессов (в т.ч. интенсивности поглощения жидкости и др.).

• Установлена зависимость величины объемной подачи воздуха компрессором при бурении эрлифтными снарядами от высоты столба жидкости в скважине в процессе ее углубки, объемного расхода и плотности жидко-

сти, коэффициента линейных гидравлических сопротивлений, превышения уровня смеси над уровнем жидкости в скважине, площадей сечения потока жидкости и коэффициента погружения смесителя под динамический уровень, позволяющая поддерживать постоянной скорость восходящего потока жидкости в колонковом наборе с целью сохранения керно-шламового материала и предупреждения досрочного прекращения рейса.

• Выявлена зависимость величины коэффициента полезного действия (КПД) эрлифтной установки для бурения эрлифтными снарядами от плотности и объемного расхода жидкости, превышения уровня смеси над уровнем жидкости в скважине, КПД компрессора, числа ступеней сжатия воздуха, объемного расхода, плотности, температуры и абсолютного давления воздуха при выходе из компрессора, позволяющая оперативно и достоверно оценивать энергетическую эффективность работы эрлифтной установки.

• Установлена зависимость величины расхода эжектируемого потока очистного агента при бурении эжекторными снарядами от глубины скважины, величины расхода рабочего потока, величины потерь давления в кольцевом пространстве скважины и в колонковом наборе, позволяющая прогнозировать режим обратной призабойной промывки и оперативного управлять им с целью повышения углубки скважины за рейс.

• Выявлены зависимости давления в колонковой трубе при безнасосном бурении скважин и потери давления при подъеме снаряда в процессе рас-хаживания от геометрических размеров колонкового набора, высоты его подъема, диаметров скважины и керна, плотности жидкости, коэффициента линейных гидравлических сопротивлений, времени заполнения жидкостью колонковой трубы и потери давления в буровой коронке, позволяющие сравнивать имеющиеся и разрабатывать новые, гидравлические наиболее совершенные, конструкции буровых снарядов безнасосного бурения скважин.

• Установлена зависимость давления, развиваемого в колонковой трубе при сбрасывании снаряда безнасосного бурения в процессе расхаживания от

плотности материала и диаметра шарового клапана, диаметра седла клапана, а также плотности и высоты столба жидкости над шаровым клапаном, позволяющая усовершенствовать конструкцию клапанного узла, уменьшить переток жидкости из внутреннего кольцевого пространства колонкового набора во внешнее кольцевое пространство скважины и предотвратить зашламование колонковой трубы.

Практическое значение

• Разработана классификация осложнений процесса промывки скважин, позволяющая оперативно прогнозировать потенциально опасный вид осложнения.

• Разработана методика определения рациональной скорости восходящего потока очистного агента, учитывающая параметры агента, шлама и скважины и позволяющая на стадии проектирования буровых работ обосновать необходимый расход агента, имеющего различные реологичесие свойства (вода, воздух, глинистый раствор и др.).

• Разработана методика определения давления, расходуемого на транспортирование шлама, учитывающая зенитный угол и механическую скорость бурения скважины и позволяющая более точно произвести выбор бурового насоса, а также свойств и состава очистного агента в условиях поглощения.

• Разработана гидравлическая программа процесса промывки при бурении скважин эрлифтными снарядами, позволяющая повысить качество буровых работ в сложных геологических условиях.

• Разработана гидравлическая программа поддержания постоянного расхода эжектируемого потока при бурении эжекторными снарядами, позволяющая увеличить длину рейса.

• Предложена рациональная конструкция промывочной системы алмазных буровых коронок для бурения эжекторными снарядами, способствующая поддержанию эжектируемого потока жидкости.

• Предложены пути усовершенствования конструкций снарядов безнасосного бурения скважин, позволяющие упростить и ускорить выполенение расчетов.

• Предложена обобщенная методика расчета концентраций компонентов промывочных жидкостей для бурения скважин в сложных геологических условиях.

• Результаты диссертационных исследований используются в учебном процессе в рамках курсов «Бурение разведочных скважин на твердые полезные ископаемые», «Промывочные жидкости и тампонажные смеси», «Гидравлика и гидропривод».

• Приведенные в диссертационной работе аналитические и экспериментальные зависимости рекомендуются к практическому применению в производственных условиях.

Достоверность научных положений, выводов а рекомендаций

Практические рекомендации и защищаемые научные положения обоснованы необходимым объемом теоретических и экспериментальных исследований, а также проверкой положений, выводов и рекомендаций в условиях, максимально приближенных к производственным, и достаточной сходимостью опытных данных с результатами ранее проведенных теоретических исследований. Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались на научных заседаниях. Второй международной научно-практической конференции «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX - XXI веков» (МГТА, ФТРиР, 2000 г.), VI Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (МГГРУ, 2003 г.), V Международной научно-практической конференции «Наука и новейшие технологии при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых» (РГГРУ, 2006 г.), VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (РГГРУ, 2007 г.), научно-практической конференции «Геоэкологические и инженерно-геологические проблемы развития гражданского и промышленного комплекса города Москвы» (РГТРУ, 2008 г.), на научных семинарах кафедры разведочного бурения им. проф. Б.И.Воздвиженского (РГГРУ, 2004, 2005, 2006, 2007,2008 г.г.), на межкафедральном научном семинаре кафедр факультета техники разведки и разработки месторождений полезных ископаемых (РГГРУ, 2008 г.).

Публикации

Основные положения диссертации содержатся в 59 публикациях, 30 из которых - в изданиях, рекомендованных ВАКом для защиты докторских диссертаций, а также в 2 заявках — на полезную модель и изобретение. Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из оглавления, введения, 6 глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной в работе литературы, включающего 206 наименований и 7 приложений. Диссертация содержит 219 страниц машинописного текста, 39 рисунков и 37 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ (по защищаемым научным положениям)

Существенный вклад в разработку теории и технологии бурения скважин внести такие ученые как Б.И. Воздвиженский, Н.И. Куличихин, С.А. Волков, С.С. Сулакшин, Е.А. Козловский, B.C. Федоров, Д.Н. Башкатов, А.Т. Киселев, А.Г. Калинин, Н.В. Соловьев, Б.Б. Кудряшов, Б.М. Ребрик, A.B. Панков, Л.А. Лачинян, П.П. Пономарев, В.И. Власюк, В.В. Васильев, В.Г. Кардыш, Н.Г. Егоров, В.А Каулин, В.И. Спирин, А.З. Левицкий, А.И. Осецкий, Н.И. Николаев, Ю.Е. Будюков, A.A. Волокитенков и многие другие как в нашей стране, так и за рубежом.

В теорию и технологию промывки скважин внесли значительный вклад: Р.И. Шищенко, Б.И. Есьман, Г.Г. Габузов, Б.С. Филатов, А.Х. Мирзаджанзаде,

A.И. Булатов, Ю.М. Проселков, В.Г. Беликов, Л.М. Ивачев, Л.К. Горшков, H.A. Гукасов, О.С. Брюховецкий, В.Ф. Чихоткин, Е.Г. Леонов, В.И. Исаев,

B.И. Липатов, Л.П. Шумилов, Е.М. Соловьев, М.Г. Бингаэм, A.C. Муррэй, Н. Маковей, X. Глот, А.К. Козодой, В.В. Алексеев, А.Я. Третьяк, К.А. Боголюб-ский, В.П. Дробаденко, Н.Г. Малухин, Н.И. Сердюк, А.Д. Башкатов, В.И. Ряб-ченко, Л.Д. Базанов, В.П. Дерусов, Н.С. Левченко, Т.М. Илларионова, М.И. Плеханов, H.H. Суманеев и многие другие.

В диссертационной работе автором были использованы некоторые экспериментальные и теоретические разработки в области гидромеханики, принадлежащие А.Д. Альтшулю, С.М. Таргу, Р.И. Шищенко, Б.И. Есьману и Г.Г. Габу-зову, Е.Я. Соколову и Н.М. Зингеру.

Первое защищаемое научное положение

Системный подход к разработке мероприятий по предупреждению возможных осложнений, возникающих при промывке в процессе бурения скважин в сложных геологических условиях, требует классификации осложнений, учитывающей место, причины, показатели, виды их проявления и возможную принадлежность к различным способам бурения.

При реализации технологического процесса промывки при бурении скважин в сложных геологических условиях часто возникают гидромеханические осложнения, приводящие к досрочному прекращению рейса, низкой эффективности, высоким энергетическим затратам и пр.

Единый системный подход к определению причин и разработке мероприятий по предупреждению осложнений в практике буровых работ и научных разработках отсутствует. В то же время, причины осложнений гидромеханической природы при различных способах бурения скважин в сложных геологических условиях едины.

Так, например, нерациональные значения скорости движения и объемного расхода промывочной жидкости, а также давления, вызванного гидравлическими сопротивлениями и весом столба жидкости в скважине могут приводить к размыву стенок скважины и их обрушению, разрушению керна, зашламованию колонкового набора, поглощению очистного агента, снижению механической скорости бурения и прижогу буровой коронки. В результате - досрочное прекращение рейса, наблюдаемое при бурении с прямой и обратной промывкой, при бурении эрлифтными и эжекторными буровыми снарядами, а также при безнасосном бурении и бурении скважин двойными колонковыми наборами.

Анализ теоретических разработок и производственных данных позволил выявить и классифицировать по различного рода систематизационным признакам технологические причины, приводящие к осложнениям при реализации промывки скважин в условиях потенциально низкого выхода керна.

Разработанная классификация представлена на рис. 1.

Представленная классификация позволяет системно подойти к оценке видов возможных осложнений, возникающих при промывке скважин и путей их предупреждения и, тем самым, обобщить, систематизировать и конкретизировать процесс совершенствования технологии промывки при бурении скважин в сложных геологических условиях.

Осложнения технологического процесса промывки скважин

по месту проявления в скважине |

в кольцевом пространстве ствола скважины и в колонне бурильных труб

в призабойной зоне ствола скважины и в колонковом наборе_

по виду причин, вызвавших осложнение |

вызванные скоростью движения потока очистного агента (смеси)

вызванные давлением очистного агента (смеси')_

вызванные скоростью, давлением и геометрией движения потока очистного агента (смеси')_

по виду показателей, характеризующих степень проявления причины осложнения

I скорость движенюП-I объемный расход | потеря давления при движении

статическое давление столба очистного агента

(смеси)

_| скорость движения | —I объемный расход | —I потеря давления при движении I

статическое давление столба жидкости (смеси)_

перепад давления |

йзмыв стенок скважины i

| разрушение керна

закупоривание отверстия переходника колонковой трубы

зашламование колонкового

набора

по виду проявления

поглощение очистного агента

снижение механической скорости бурения

обрушение стенок скважины

зашламование колонкового набора_

прекращение обратной призабойной циркуляции очистного агента

прижог буровой коронки

по возможной принадлежности к способам бурения)

при бурении с прямой и обратной промывкой по всей скважине

при бурении эрлифтными снарядами

при безнасосном бурении скважин

при бурении эжекторными снарядами_

при бурении двойными колонковыми снарядами

при бурении лакерными снарядами

Рис. 1. Классификация осложнений технологического процесса промывки скважин.

Второе защищаемое научное положение

Определение рациональной скорости движения восходящего потока очистного агента следует производить в соответствии с методикой, учитывающей параметры агента и характеристики частиц разрушенной горной породы (шлама), а также зенитный угол и механическую скорость бурения скважины.

Одним из возможных путей предохранения кернового материала и стенок скважины от разрушения потоком очистного агента при бурении легко разрушаемых горных пород низких категорий по буримости, характеризующихся потенциально недостаточным выходом керна, а также снижения влияния эффекта гидравлического подпора на механическую скорость бурения, является ограничение объемного расхода промывочной жидкости и, как следствие, скорости

движения восходящего потока (ограниченный, или щадящий, режим промывки).

Научно обоснованные рекомендации по определению технологии промывки

в данных условиях, учитывающие как направление скважины и возможные высокие значении механической скорости бурения, так и реологические свойства очистного агента, отсутствуют.

Исследования, проводившиеся многими учеными (Б.И. Есьманом, Б.С. Филатовым, Ю.С. Лопатиным, Г.Г. Габузовьм и др.) показали, что движению реальной частицы шлама в потоке промывочной жидкости наиболее близко отвечает движение шара эквивалентного объема.

Для определения рационального ограниченного режима промывки рассмотрим падение единичной частицы шлама в неподвижной ньютоновской жидкости (воде, воздухе). Форму частицы примем шаровой, а объем - равным объему реальной частицы, имеющей плотность рш, большую плотности жидкости р. Падение такой частицы является ускоренным.

Уравнение движения шлама:

(¡v (¡v „ „ _

т— = тг— = Г-ГА-ГС, (1)

где т - масса частицы; V - скорость шлама относительно жидкости; т- время падения; х - путь шлама в жидкости; сила тяжести; РА - подъемная сила

Архимеда; Рс - сила лобового сопротивления движению частицы шлама в жидкости.

(2)

Рл=тЕр/рщ, (3)

(4)

где g — ускорение силы тяжести; с - коэффициент силы лобового сопротивления; / - площадь проекции частицы шлама на направление, нормальное ее перемещению.

Подставляя в уравнение движения (1) зависимости (2) -н (4), после интегрирования и преобразований, получим решение С.М. Тарга:

где v, - предельное недостижимое значение скорости частицы шлама относительно жидкости; </ - диаметр частицы (он соизмерим с размером зазора между поверхностью забоя скважины и торцом буровой коронки); Л - гиперболический тангенс; ехр - экспоненциальная функция.

Скорость падения частицы относительно жидкости, согласно (5), возрастает по мере падения, лишь в пределе при т-> со (или при х -> оо) у V,.

Однако при оценке условий удаления шлама восходящим потоком ньютоновской жидкости пользоваться строгим решением (5) неудобно. Кроме того, по мере падения частицы ее ускорение стремится к нулю, а скорость относительного движения к некоторой предельной величине v,. Поэтому, как правило, в буровых расчетах промывки, с целью их упрощения, вводится условное понятие "скорость витания" ("гидравлическая крупность").

Под скоростью витания V, понимается условная скорость равномерного падения тела в неограниченной неподвижной жидкости (газе).

Если восходящему потоку сообщить скорость витания, то тело, находящееся в потоке, зависнет (остановится) на некотором уровне. Это зависание и называют витанием.

Уравнение (6) обычно называют формулой Риттингера. Характер изменения коэффициента лобового сопротивления в зависимости от величины числа Рей-нольдса Ле при обтекании шара экспериментально изучался многими исследователями (рис. 2). При Не » 2105 Па наблюдается кризис обтекания: резко уменьшается значение коэффициента лобового сопротивления.

Изменение коэффициента с при докризисном обтекании (Де < 2-Ю5, рис. 2), характерном для условий выноса шлама из скважины, аппроксимируется уравнением А.Д. Альтшуля:

с = 24/Яе+ 0,677с. (7) 1<?---------- --------------------------------

10г га' ю6

(

1Гг1 Ч шг' 10' 1В\ Юг И)3 10* М1 15' 10*

Рис. 2. Экспериментальная зависимость коэффициента лобового сопротивления от числа Рейнольдса при обтекании шара.

Уменьшение величины коэффициента лобового сопротивления при увеличении значения Ле вызвано изменением режима обтекания тела потоком: ламинарный режим сменяется турбулентным. При обтекании шара

Ке = ув-й-р/ц, (8)

где ц - абсолютная вязкость жидкости (газа).

с ч \ 1 - ! - • -

о Шшиф-ШшАл> №3 • /ь&ящг Я29 щ Алча* ИХХ7 • Лтягят Ш , » 13& --у^лаяыяят&юмш

{ \ К-

—

н V

V кг >* ш гс/ ч 4

>> ■ 'Н 1

р —

"ч,

и е «« ш !

\ 4

. г

1 и

Подставляя (6) и (8) в (7) и преобразуя результат, получим для ньютоновской жидкости:

г Л2

с =

36 ¡1

pgW-p)

+ 0,67

(9)

Для определения величины с при движении шлама в бингамовской жидкости (глинистом растворе) можно воспользоваться опытными формулами для ньютоновской жидкости (воды, воздуха), если в последних величину Яе заменить на так называемый модифицированный критерий Рейнольдса Яе*, предложенный Б.И. Есьманом и Г.Г. Габузовым:

Яе

Яе =

1 +

jodj

(10)

где то - начальное напряжение сдвига очистного агента (для ньютоновских жидкостей то = 0, для бингамовских т0 > 0).

Тогда подставляя (6) в (8), а результат - в (10) и заменяя в (7) Яе на Яе*, после преобразований окончательно получим [1; 19; 24; 34; 43; 46;52]:

•\2

с =

36м

+ 0,67

! 6г0 ~gd{pui~p)

(П)

Обобщенное выражение (11) справедливо как для ньютоновских, так и для бингамовских жидкостей (рис. 3) и при v, = const подтверждается экспериментальными исследованиями (рис. 2).

Но, в отличие от ньютоновской, в бингамовской может тонуть не каждая тяжелая (рш>р) частица шлама. По этой причине, в соответствии с известными решениями Р.И. Шищенко и Б.И. Есьмана, уравнения (6) и (11) справедливы для равномерного падения шлама в бингамовской жидкости только при выполнении следующего неравенства:

6r0<grf(pw-p). (12)

Рис. 3. Экспериментально-аналитическая зависимость величины коэффициента силы лобового сопротивления движению частицы шлама в жидкости от диаметра частицы:

. , ньютоновская жидкость

си = 1,8*10"5 Па-с; р = 1,2 кг/м3; рш = 3000 кг/м3); п □ ньютоновская жидкость

(р = 0,001 Па-с; р = 1000 кг/м3; рш = 3000 кг/м3); 0 0 бингамовская жидкость

{р = 0,01 Па-с; т0 = 0,8 Па; р = 1200 кг/м3; рш = 3000 кг/м3).

При 6т0Zgd(pш-p) (13)

частица шлама перемещаться относительно бингамовской жидкости не будет. Следовательно, в этом случае уравнение (6) неправомочно, V, = 0.

Следует учитывать, что шлам, движущийся вблизи оси восходящего потока, может перемещаться вверх со скоростью, большей, чем средняя скорость жидкости V, [1; 34; 43; 52].

Методика определения скорости движения восходящего потока очистного агента при бурении в сложных геологических условиях, учитывающая наклон скважины и механическую скорость бурения, заключается в следующем.

1. Для ньютоновской жидкости (го=0)по(11) определяется величина коэффициента силы лобового сопротивления. По (6) вычисляется скорость

витания. Затем рассчитывается необходимая скорость восходящего потока V! (рис. 4), имеющего площадь поперечного сечения/1:

1 + *0 соя в

(14)

где к0 — опытный коэффициент, показывающий, что скорость движения восходящего потока должна превосходить скорость витания на 10 - 30% (ко = 0,1-=-0,3); в- среднее значение зенитного угла скважины; VI-собО- вертикальная составляющая скорости движения очистного агента (подъему шлама способствует в наклонной скважине не вся скорость У|, а ее вертикальное значение).

Рис. 4. Силы, действующие на частицу шлама в наклонно-направленной скважине:

ГА, Г, Кс - силы выталкивающая (архимедова), тяжести и лобового сопротивления движению соответственно; в — зенитный угол скважины; VI -скорость движения восходящего потока жидкости; Ух'собО, VI -Бтв — вертикальная и горизонтальная составляющие скорости движения восходящего потока соответственно; () -объемный расход жидкости.

Тогда

Q=v)fl + vJi, (15)

где б ~ объемный расход очистного агента; гм - механическая скорость бурения скважины; /3 - площадь проекции забоя скважины на плоскость, нормальную ее оси; ум- - объемный расход, перемещаемый совместно с забоем скважины (может быть существен при высоких значениях V*).

Численные значения объемного расхода, установленные по (15), обеспечивают не только надежное транспортирование частиц разрушенных горных пород на по-

верхностъ, но и щадящее воздействие потока на керновый материал и стенки скважины.

2. Для бингамовской жидкости (я> > 0) при выполнении неравенства (12) расчет аналогичен таковому для ньютоновской жидкости. Если справедливо выражение (13), то у„ = 0. Расход очистного агента в этом случае определяется не условием удаления шлама (оно заведомо выполняется), а иными условиями (очистка забоя, охлаждение и пр.).

Разработанная методика определения рациональной скорости движения восходящего потока при бурении в сложных геологических условиях показывает, что инструктивно рекомендуемые значения скоростей движения промывочных жидкостей (0,5 - 0,8 м/с при алмазном бурении и 0,3 - 0,6 м/с при твердосплавном бурении) могут быть значительно снижены (на 20 - 50%) до расчетных значений. Это позволит сохранить керновый материал, снизить энергозатраты на процесс промывки и повысить механическую скорость бурения за счет снижения усилия противодавления при гидроподпоре бурового снаряда. Третье защищаемое научное положение

Величину дифференциального давления потока очистного агента на забой скважины и керн следует устанавливать с учетом закономерности изменения давления, расходуемого на перемещение шлама по стволу скважины, учитывающей как наклон скважины, так и механическую скорость бурения.

Количество шлама, находящегося в восходящем потоке, особенно в глубоких скважинах при бурении мягких пород с высокой механической скоростью, может быть весьма значительным. Работу по перемещению очистного агента, обогащенного шламом, выполняет буровой насос (компрессор). Давление, вызываемое весом шлама должно учитываться как при выборе насоса (компрессора), так и при расчете давления на забое скважины.

Величина давления, вызываемого собственно весом шлама, переменна в процессе углубки скважины и зависит от ряда показателей: механической скорости бурения ум, площади забоя скважины /„ массового расхода М и скорости

VI очистного агента, плотности шлама рш, а также зенитного угла в и длины ствола скважины £.

Обозначим механическое давление, расходуемое на перемещение шлама по стволу скважины, Рш. Примем при этом, что поток жидкости тратит часть своей мощности только на изменение потенциальной энергии положения шлама.

Тогда

М = Рша = Мш8Ьшсо$в, (16)

где N - мощность потока очистного агента, развивающего давление Рш; Мш - массовый расход транспортируемого шлама; ЬщСоэО - путь, проходимый шламом по вертикали.

М = = (17)

где М- массовый расход очистного агента.

С учетом (17) уравнение (16) примет вид:

Рш=Мш(%1шсо*в/М. (18)

За время т шлам пройдет вдоль скважины путь Ьш, а очистной агент - Ь:

^ = (19)

где Гщ.яр - продольная (вдоль оси скважины) скорость перемещения шлама.

Но ш.пр

/со$в, (20)

"ш =Г1СОХ0-Ув, (21)

где уш - вертикальная составляющая скорости перемещения шлама.

После подстановки (20) и (21) в (19) получим:

М1-^} <22)

Следовательно, для ступенчатой скважины, состоящей из п участков движения длиной £/, имеющих разные площади поперечных сечений /¡, в результате совместного решения (18) и (22) имеем [1; 15; 34; 43]:

'«-Ш1-^)*1'^ (2з) 1=1 4 ' '

где v,- скорость очистного агента на участке движения.

Массовый расход транспортируемого шлама:

Мш=ршУм/3. (24)

Тогда окончательно получим:

'--«й'-^К'-^}- <25>

В случае газообразного очистного агента V/ и р в уравнении (23) - средние значения скорости и плотности газа на участке движения.

Решая совместно уравнения (19) -г- (21) можно определить время, затрачиваемое на транспортирование шлама восходящим потоком от забоя к устью скважины:

(26)

cos0

Установленная закономерность изменения давления, расходуемого на транспортирование шлама, позволяет более точно и достоверно оценить величину давления потока очистного агента на забой скважины и керн и, следовательно, значение дифференциального давления, существенно влияющего на забойные процессы и их показатели (механическая скорость бурения скважины, интенсивность поглощения очистного агента и др.).

Четвертое защищаемое научное положение

Технологический процесс промывки скважин при бурении эрлифтными буровыми снарядами необходимо осуществлять в соответствии с гидравлической программой управления промывкой, основанной на поддержании постоянной скорости движения восходящего потока жидкости путем увеличения подачи воздуха по мере углубления скважины.

Для получения кондиционного выхода керна в породах, склонных к растворению, размыву и избирательному истиранию, применяется бурение эрлифтными снарядами. Жидкость в скважину подается либо с поверхности (из емкости), либо из водоносных пластов, пересекаемых скважиной (рис. 5).

В статике столб смеси высотой Н (рис. 5) уравновешен столбом воды высотой (Н -И). Приравнивая давления, получим:

А'—' (2?)

11 -п Рсмср

где р — плотность воды; рсчср - средняя плотность газожидкостной смеси (ГЖС).

Одной из важных характеристик работы эрлифтного бурового снаряда является величина коэффициента погружения смесителя под динамический уровень жидкости - к [10; 38; 39].

к = Н/1г. (28)

Рациональная область его изменения, как правило, лежит в диапазоне 1,6<А<3.

С учетом (28) выражение (27) примет вид

Н р к

Рис. 5. Расчетная схема эрлифтного бурового снаряда:

А0 - расстояние до отверстий излива

Н - '< Рсмср к~1 Откуда Рсмср = р(1 - 1/Аг).

(29)

(30)

С другой стороны, в соответствии с

жидкости; А - превышение уровня основным уравнением гидростатики

ГЖС над динамическим уровнем жид- ( п \ ( \

кости; Я - высота столба ГЖС; Нс - Рсмср = \р~ роУ\Мн)> (31)

высота столба жидкости в скважине; Ь „ „ „йлп„,„„,„„ „„„„„„„„ „

_ „ „ ' где Р — абсолютное давление у фор-

и а — больший и меньшии диаметры

потока жидкости соответственно. сунки; Р0 - атмосферное давлеш1е.

Статическая задача по определению давления столба смеси, имеющей эмульсионную структуру с неподвижными пузырьками воздуха, приводит [2; 38; 39] к решению Р.И. Шищенко и Б.И. Есьмана:

Р = Рг

*о

1 +

Ро

(32)

где - объемная концентрация воздуха в жидкости (степень аэрации) на устье скважины, т.е. при Р = Р0; Ро ~ плотность воздуха при Р = Р0, Ро ~ кг/м3.

?о=е<>/& (33)

где 0$ и б - объемные расходы воздуха и жидкости соответственно. Решая совместно уравнения (30)-(32) с учетом (28), получим:

РИ1>

9о

(34)

Ро

В статике эрлифтного снаряда избыточное давление воздуха у смесителя уравновешено (рис. 5) давлением столба смеси высотой Н, а смесь - давлением столба жидкости высотой (Н- й).

Приняв ,Р0 /(/»#)=10,2 <»10, получим приближенно:

Р/Р0 = ОДф-1)+1. (35)

Следовательно, при условии р0 / р = 0,0012 и малой величине произведения рфк/р, (34) примет вид [39]:

*0 = ю/«(о,1ф-1)-п)- (36)

В эрлифтных установках применяют в основном поршневые компрессоры. Пренебрегая потерей давления на трение в воздухопроводе и форсунке и принимая процесс сжатия воздуха в компрессоре политропным, имеем [39]:

яд(1=-/>0еог—т

Т} п

п-1 4 пг

-1

(37)

где N¿1, — расходуемая приводящим двигателем компрессора мощность; ц -полный коэффициент полезного действия (КПД), ц = 0,6-Ю,8; г -число ступеней сжатия воздуха в компрессоре; К - удельная газовая постоянная, для воздуха Я = 287 Дж/(кг*К); Т0 - абсолютная температура воздуха; и - показатель по-литропного процесса сжатия воздуха в компрессоре, и = 1,18-^1,2; <2о - объемный расход воздуха при Р-Ро.

Ч = Чп Пн Ч„- Ппр, (38)

где >/„, »/„ ;/„,, - коэффициенты полезного действия (КПД): нолитропный, наполнения цилиндров компрессора, механический и передачи от приводящего двигателя до компрессора соответственно.

Принимая равными объемную и расходную концентрация воздуха в воде, получим

<2о = <7о-& (39)

где 2 - объемная подача жидкости эрлифтным снарядом.

Отношение мощности восходящего потока жидкости потока N к расходуемой на привод мощности двигателя компрессора обозначим цэ (?/, - КПД эрлифтной установки, ц3 = 0,2-Ю,3).

ч,«

Одной из важнейших задач при бурении эрлифтными снарядами является поддержание постоянной скорости потока жидкости в процессе углубления скважины. Постоянная скорость, с одной стороны, позволяет сформировать и сохранить керновый материал, а с другой - предупредить досрочное прекращение рейса из-за зашламования колонкового набора.

Так как в процессе углубки скважины величина коэффициента погружения смесителя и производительность компрессора неизменны, то из-за роста гидросопротивлений скорость (и расход) потока жидкости снизится. Чтобы избежать этого, необходимо при углублении скважины в соответствии с разработанной программой процесса промывки [57] увеличивать подачу воздуха.

Так как движение потока обусловлено разницей давлений жидкости и смеси, то рВ(И-к)-Р = Ртр, (41)

где Ртр - потеря давления на трение.

Считая потери линейными, имеем:

нса

Ртр

(42)

где к - коэффициент линейных гидросопротивлений, Л = 0,07; Нс - длина потока жидкости; 0. — объемный расход жидкости; Л, — эквивалентный диаметр

потока;/г и/1 - площади поперечного сечения кольцевого и круглого потоков жидкости соответственно.

После подстановки (31)—(35) и (42) в (41), получим:

еь =

' Р0/п(0,и(к-1)+1))' (43)

где ()0 - величина подачи воздуха компрессором.

или е0=л-#с-е3+я.е, (44)

Лр ( 1 1

где Л = . /___/.————^ + —^

ШРИи /а

(45)

в=р0/и(одл(а-1)+1))' (46)

Следовательно, в соответствии с гидравлической программой управления технологическим процессом эрлифтной промывки, увеличение глубины скважины необходимо сопровождать прямопропорциональным увеличением производительности компрессора по закономерности (44), рис. 6, а.

Функцию управления технологическим процессом эрлифтной промывки и контроля реализации гидравлической программы можно осуществлять с помощью стабилизатора эрлифтной промывки (рис. 6, б).

По принципу действия стабилизатор является автоматической одноканальной следящей системой. Объектом автоматического регулирования является регулятор подачи воздуха РПВ компрессора. Условием стабилизации процесса эрлифтной промывки является поддержание равенства заданного расхода О,, обеспечивающего необходимую скорость восходящего движения жидкости, и

фактического расхода жидкости (2ф■

Стабилизатор работает следующим образом. Электрический сигнал (рщ

от расходомера, пропорциональный фактическому расходу жидкости поступающей из скважины, подается на один из входов блока сравнения БС, работающего по принципу нуль-усилителя.

ЗРЖ

Расходомер

<Роф .

БС

РД

Ян и

РПВ »--- МП *--- им

а б

Рис. 6. Гидравлическая программа управления технологическим процессом эрлифтной промывки:

а - рекомендуемая зависимость объемной подачи воздуха от высоты столба жидкости в скважине при работе эрлифтного бурового снаряда; <5 - функциональная схема стабилизатора эрлифтной промывки;

(?о - расход воздуха; Нс - высота столба жидкости в скважине; 0 — расход жидкости; 0.Ф, О, — фактический и заданный расходы жидкости соответственно;

-► - электрический канал связи;---*- - механический канал связи; <р(),р, <рф,

Л<р- электрические сигналы.

На другой вход БС подается сигнал <рф, пропорциональный заданной (необходимой) величине расхода жидкости. Если сигналы ф(>ф и <Рф равны, то на выходе БС сигнал Аср = (рф - <р@ф отсутствует, т.е. А<р — 0. Если же с увеличением глубины скважины значение расхода ()ф изменится, то полярный сигнал Л<р на выходе БС включит реверсивный двигатель РД, который через исполнительный механизм ИМ (редуктор) и механизм переключения МП (фрикцион: если включен — автоматическое управление, выключен - ручное) будет поворачивать РПВ компрессора до тех пор, пока расход жидкости на изливе Qф не станет равен заданному О,. При этом сигнал А<р на выходе БС будет нулевым и регулирование подачи воздуха прекратится.

Пятое защищаемое научное положение

Технологический процесс промывки скважин при бурении эжекторными буровыми снарядами необходимо осуществлять в соответствии с гидравлической программой управления обратным эжекторным потоком в колонковом наборе.

Для получения кондиционного выхода керна при бурении интенсивного трещиноватых, разрушенных и переслаивающихся горных пород VI - XII кате-

горий по буримости используются эжекторные колонковые снаряды различных конструкций (рис. 7).

Как показывают результаты многочисленных экспериментальных и производственных исследований, основной причиной досрочного прекращения рейса, а также препятствием к применению в породах низких категорий по бури-мости (I - V), является снижение расхода обратного восходящего эжектируемо-го потока очистного агента в колонковом наборе из-за неуправляемого роста величины гидравлических сопротивлений в последнем по мере заполнения колонковой трубы керно-шламовым материалом.

Для установления закономерности изменения величины эжектируемого потока и установления путей снижения гидросопротивлений в колонковом наборе воспользуемся результатами экспериментально-теоретических исследований работы струйных аппаратов, полученными Е.Я. Соколовым и Н.М. Зингером, и применим их к работе эжекторных снарядов на примере обобщенной технологической схемы движения жидкости (рис. 8):

камеры к площади выходного сечения рабочего сопла; АРр / АРс - относительный перепад давления, создаваемый эжектором; и = ()н/()р - объемный коэффициент эжекции; £?„ и ()р - объемные расходы эжектируемого и рабочего потоков соответственно.

где ЛРр и АРС - перепады давления рабочего потока и создаваемый эжектором соответственно; ЛРр = Рр - Р„, АРС = Рс- Рн; Рр, Р„ и Рс - абсолютные давления рабочего, эжектируемого и смешанного потоков соответственно.

Решая (47), имеем: = 0,23 • 0_р ■ [ЛРр /АРС),

(48)

Р„ =Р0+ ^Ьсохб

(49)

(50)

(51)

(52)

Р =Р +Р 1 р 11

> л. р _ Р

л т * нас 1 тр бт >

Р — Р г нас тр бт

+ ЛРС + Р1

тркп>

Р - Р + Р + Р ' с 1 н ^ тр кл Т1 I

тркн'

где Ра - атмосферное давление; р - плотность промывочной жидкости; g -ускорение силы тяжести; Ь - длина ствола скважины; в — среднее по длине скважины значение зенитного угла; Ртс - давление, развиваемое буровым насосом; Рщрбт, Ртрт, Ртркн ~~ потери давления на трение при движении жидкости в колонне бурильных труб, в кольцевом пространстве скважины и в колонковом наборе соответственно.

а б

Рис. 7. Технологические схемы движения жидкости при бурении эжектор-ными колонковыми снарядами:

а - одинарный эжекторный снаряд; б - двойной эжекторный снаряд; Ор, О,,, (?с — объемные расходы рабочего, эжектируемого и смешанного потоков соответственно; Рр, Р„, Рс - абсолютные давления рабочего, эжектируемого и смешанного потоков соответственно.

После совместного решения (49) - (52), получим:

ЛРр/ЛР^Х + и^ + Р^/Р^). (53)

Учитывая гидравлические сопротивления [23; 44], получим:

8-Я-рО^Ь-соБв

(»с-Обт) Л°с

где X - коэффициент линейных гидросопротивлений; Дг и Б6т — диаметры скважины и бурильных труб (внешний) соответственно.

Рис. 8. Обобщенная технологическая схема движения жидкости в скважине при бурении эжекторными снарядами:

Ор, Он, Ос ~ объемные расходы рабочего, эжектируемого и смешанного потоков в соответственно; Рр, Рн, Рс, Р0, Рщ,саб - абсолютные давления рабочего, эжектируемого, смешанного потоков, атмосферное и при выходе из бурового насоса соответственно; Ь - длина ствола скважины; 1 - нисходящий поток в колонне бурильных труб; 2 - обратный восходящий эжектаруемый поток в колонковом наборе; 3 — восходящий поток в кольцевом пространстве скважины.

Уравнение (54) удобнее представить в виде:

Р =С О2 Ь (55)

тр кп Мр

где С = ,_ _ ч , V (56)

8 -Х- р-соьв

(Рс ~ ^бт)'71^ ' (Рс ~ ^бт

Тогда (48) примет вид

0Н = 0,23-е, "(1 + 1/(1 + рткш/(с• 01 ■ £))). (57)

Анализ полученной зависимости (57) показывает:

1. Чем меньше глубина скважины, тем меньше расход эжектируемого потока.

Это объясняется тем, что восходящее движение жидкости в колонковом наборе обусловлено, при прочих равных, разницей давлений Рс и Р„, т.е. величиной ЛРС. Чем меньше глубина скважины, тем меньше давление Рс и, соответственно, меньше величина 0„.

Следовательно, наблюдаемые в производственных условиях досрочные прекращения рейсов при бурении на малых глубинах могут быть вызваны недостаточным расходом О,, обусловленным малым давлением столба жидкости в скважине. Увеличить величину 0„ можно путем увеличения Ор - количества подаваемой буровым насосом жидкости.

2. Чем выше величина подачи бурового насоса Ор, тем выше величина эжектируемого потока 2«.

Следовательно, возможность оперативного управления величиной расхода Ор в широком диапазоне изменения его значений - обязательное условие успешного использования эжекторных снарядов в сложных геологических условиях.

3. Чем выше гидравлические сопротивления при движении жидкости в колонковом наборе Рщ, тем меньше величина эжектируемого потока Он. Потеря давления в колонковом наборе складывается из потери давления в

зазоре между керном и колонковой трубой и потери давления в буровой коронке. Первая из потерь (в колонковой трубе) уменьшается при снижении расхода Ом. Вторая же (в буровой коронке) - вполне может быть уменьшена при целенаправленном изменении конструкции промывочной системы коронки и неизменном значении 0^.

При вращении коронки, имеющей промывочную систему произвольной конфигурации, поток жидкости в промывочном канале также вращается. Другими словами, вращающаяся коронка в скважине, заполненной жидкостью, выполняет конструктивно незапланированную функцию центробежного насоса. При обратной промывке поток (или создаваемый перепад давлений), образуемый за счет вращения коронки, препятствует движению жидкости в колонковую трубу. Причем, чем выше частота вращения, тем сильнее проявляет себя насосный центробежный эффект. Для того, чтобы исключить центробежный эффект, существенно (на величину до 0,1 МПа) увеличивающий гидросопро-

тивления в колонковом наборе и уменьшающий эжектируемый поток и, напротив, конструктивно обеспечить центростремительное (внутрь колонкового набора) движение жидкости, промывочные каналы алмазных буровых коронок следует выполнять по профилю, обратному профилю лопаток колеса центробежного насоса, отогнутых назад против направления его вращения (рис. 9) [56]. Углы между векторами абсолютной и переносной скоростей движения жидкости при входе и выходе из промывочного канала должны составлять 8 -15° и 25 - 30° соответственно.

Рис. 9. Конструкция промывочной системы алмазной буровой коронки (профиль промывочных каналов, обратный профилю лопаток колеса центробежного насоса, отогнутых назад против направления его вращения), обеспечивающая центростремительное движение промывочной жидкости:

ал - угловая скорость вращения коронки; уп, у0 и V - переносная, относительная и абсолютная скорости движения жидкости в промывочном канале соответственно; а\ и аг — углы между векторами абсолютной и переносной скоростей движения жидкости при входе и выходе из промывочного канала соответственно, Я1 = 8 - 15°, а2 = 90°; Р\ и рг - углы между векторами относительной и переносной скоростей движения жидкости при входе и выходе из промывочного канала соответственно, /?, = 25 - 40°, Рг = 25 - 30°.

Для этого профиль набегающей кромки сектора буровой коронки должен иметь форму, близкую к логарифмической спирали.

Данный профиль промывочных каналов будет способствовать не только поддержанию восходящего эжектируемого потока, но и эффективному перемещению разрушенной породы в колонковую трубу.

Разработанный комплекс технологических мероприятий (применение наиболее высоких значений расхода рабочего потока при бурении на малых глубинах, регулирование подачи рабочего расхода в широком диапазоне и использование буровых коронок, имеющих специализированный профиль промывочных каналов) позволит расширить область применения эжекторных снарядов и увеличить длину рейса.

Шестое защищаемое научное положение

Минимальные значения давления в колонковом наборе и потери давления при подъеме бурового снаряда безнасоспого бурения из скважины, а такисе минимальное давление открытия шарового клапана при сбросе снаряда в процессе расхюкиванин, являются одними из главных факторов, обеспечивающих формирование и сохранность керно-шламового материала.

При безнасосном бурении обратное восходящее движение жидкости в колонковой трубе создается за счет принудительного расхаживания бурового снаряда с помощью лебедки, вращателя бурового станка или специального механизма для расхаживания.

Этот метод по механизму действия схож с работой своеобразного поршневого насоса с неподвижным поршнем (его роль играет керн) и подвижным цилиндром (в его качестве выступает перемещающаяся колонковая труба). Штоком цилиндра служит колонна бурильных труб, а клапаном - шарик. При движении бурового снаряда вверх клапан закрывается, внутри колонковой трубы уменьшается давление и из внешнего кольцевого пространства (между стенками скважины и колонковой трубой) поток жидкости в результате перепада давления, преодолевая гидравлические сопротивления внешнего и внутреннего (между колонковой трубой и керном) кольцевых зазоров, а также буровой коронки, устремляется в освободившееся под керном пространство (рис. 10).

Эффективность без насосного бурения скважин в значительной степени зависит от величины гидравлических сопротивлений на пути движения жидкости. С одной стороны, чем меньше величина сопротивлений движению жидкости при подъеме снаряда и меньше давление в колонковом наборе, тем выше расход жидкости, а, с ле довате л ьно, транспортирующая способность потока и, в конечном счете, выход керна. С другой стороны, чем меньше при опускании снаряда величина гидр осопр оти вл е пий движению жидкости через шаровой клапан и

Рис. 10. Схема снаряда без насосного Далее - к отверстиям в шламопрово-

бурення скважины: дящей трубе, тем выше расход в этой

1 - буровая коронка; 2 - колонковая

труба; 3 - керн; 4 - переходник; 5 - гидролинии, меньше давление в ко-

лонковой трубе, меньше расход жид-

ниппель; 6 - шаровой клапан; 7 -шламолроиодяшая труба; 8 - отверстие в шламопроводящей трубе; 9 - кости в направлении от внутреннего

штифт; 10 - бурильная колонна; И - КОльцевого пространства к внешнему, высота столба жидкости над шаровым

клапаном а, а результате, выше сохранность

кернового материала. Рассмотрим подъем снаряда при расхаживаниии. В начале подъема шарик прижат к седлу. Давление в колонковой трубе над керном:

Л = +й?(1-*!)#«*,> (58)

где Р\ - абсолютное давление па уровне торцевой поверхности керна; Р(1 - атмосферное давление; р — плотность жидкости; £ — ускорение силы тяжести; к{ ~ степень заполнения колонковой трубы керном; Ншя - длина колонковой трубы.

кх=Вк/Нт, (59)

где Нк - длина керна.

Объем воды в колонковой трубе обозначим

У1=л-Нкт{^ш-к1111)/4, (60)

где (1К - диаметр керна; - внутренний диаметр колонковой трубы. При подъеме снаряда над забоем на высоту А над керном освободится (при условии, что жидкость сразу не заполнит свободное пространство) объем к -(¡\1г/4, а давление снизится до значения Рг. Тогда в силу закона Бойля — Мариотта (изотермическое расширение)

Рг/Рг^/Уу, (61)

или р1 /р2 =(у{ +71-. (62)

Решая (62), получим:

Рг = (Ро + 1 ~ К К™ )--* „ ,, (63)

1 -а (ку-Н/Н,^)

где а = (1К / акт. (64)

Результаты исследований представлены на рис. 11.

Полученные результаты свидетельствуют, что с увеличением диаметра коронки давление в колонковом наборе при подъеме уменьшается, а с уменьшением степени заполнения колонковой трубы керном - увеличивается. Следовательно, следует ожидать более высокий выход керна при использовании буровых коронок больших диаметров. Несмотря на то, что с увеличением степени заполнения колонковой трубы керном давление в последней понижается при подъеме снаряда, но одновременно возрастают сопротивления движению жидкости в колонковом наборе.

При подъеме снаряда основная доля потерь давления вызвана линейными гидросопротивлениями во внешнем и внутреннем кольцевых пространствах, а также в буровой коронке. Применяя формулу Дарси - Вейсбаха и считая коэффициент линейных сопротивлений постоянной величиной, получим:

Ркт=9ХрН1

ктя2

Ркор кт)[Ркор ^кт^

+_11_

+ Р,

кор>

где Ртр — потеря давления на трение; X - коэффициент линейных гидросопротивлений; б - объемный расход жидкости при подъеме снаряда; Ртр - потеря давления в буровой коронке.

0,19 0,18 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,1

Р2,МПа

11 2

з 3

-В-

-е-

76 -т»г-

112 -в—

112

132

151

1?2

46 Э-

-е-

76 -9-

93 -6-

112 —в—

"I " 80

100

120

132

151

Ркот ММ

140

160

Рис. 11. Зависимость минимального значения абсолютного давления в колонковом наборе при подъеме снаряда от диаметра буровой коронки; Ль 1-0,1; 2-0,5; 3-0,9

6 = ж/к2/|/(4/), (66)

где / —время заполнения жидкостью освободившегося объема в колонковой трубе.

Подставив (66) в (65), получим:

Ртр ^0,51рНктс1Ак-~

{Ркор Вкт ) {ркор О к,п ^

к™ -А2)2,

+ Р,

кор-

Результаты исследований приведены на рис. 12.

Таким образом, максимальной потере давления на трение соответствуют диаметры буровых коронок от 112 до 151 мм, а минимальной - от 46 до 112 мм. Это объясняется тем, что при увеличении диаметров коронки и колонковой трубы эквивалентные диаметры потоков, определяющие величину гидросопротивлений, изменяются непропорционально. Наиболее высокие показатели по выходу керна можно ожидать при бурении скважин безнасосным способом буровыми коронками с внешним диаметром 76-112 мм.

40 60 80 100 120 140 160

Рис. 12. Зависимость потери давления на трение при подъеме бурового снаряда от диаметра буровой коронки; к\. 1 - 0,1; 2 - 0,5; 3 - 0,9

Рассмотрим опускание снаряда вниз в процессе расхаживания. Поступившая при подъеме жидкость будет удалена из колонкового набора. Поэтому

б, /(4', )> (68)

где 0\ - объемный расход жидкости при опускании снаряда на забой скважины; /1 - время опускания снаряда.

При вытеснении жидкости из колонковой трубы развивается избыточное давление Р, необходимое для открытия шарового клапана (рис. 13).

Р = 4, (69)

где F- сила давления жидкости в колонковой трубе при сбросе снаряда, необходимая для уравновешивания шара; </с - диаметр седла клапана. В соответствии с рис. 13:

Г = + (70)

где .р! и - силы давления жидкости на шаровой клапан; тш - масса шара.

4, (71) где - диаметр шара; Н - высота столба жидкости над шаром.

*2 =«•(<£-¿е3^?Я/4. (72)

После подстановки (69), (71) и (72) в (70), имеем:

(73)

где Р - необходимое избыточное дав-

„ „ _ ление в колонковой трубе при сбросе

Рис. 13. Схема сил, действующих на

шаровой клапан в начальный мо- снаряда; рш - плотность материала

мент сброса бурового снаряда: „ ______„ „____ ,„

, 1 •'г , * шарового клапана.

аш - диаметр шара; ас - диаметр седла

клапана; Я - высота столба жидкости Анализ уравнения (73) показы-над шаром. вает, что для уменьшения давления Р,

а, следовательно, для уменьшения перетока жидкости из внутреннего кольцевого пространства колонкового набора во внешнее кольцевое пространство скважины и сохранения керна, необходимо увеличивать диаметр седла клапана, а, основное, уменьшать вес шара. Проведенный анализ позволяет сделать выводы;

1. Минимальными гидравлическими сопротивлениями среди используемых для безнасосного бурения колонковых наборов обладают те, в состав которых входят буровые коронки с внешним диаметром 76 - 112 мм.

2. При разработке новых специализированных конструкций колонковых наборов для безнасосного бурения скважин необходимо учитывать их гидродинамические характеристики. Наиболее гидравлически совершенные конструкции должны обеспечивать минимальное значение давления в колонковой трубе (63) и минимальные потери давления на трение (67) при подъеме снаряда из

скважины при расхаживании.

3. Для уменьшения перетока жидкости из внутреннего во внешнее кольцевое пространство при сбрасывании снаряда безнасосного бурения в процессе расхаживания конструкция клапанного узла должна отвечать следующим требованиям: диаметр отверстия седла клапана конструктивно должен быть максимально допустимым, а вес шарового клапана должен быть минимально достаточным для быстрого и надежного перекрытия отверстия седла клапана.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Рациональные значения скорости восходящего потока и расхода промывочной жидкости (газа) при бурении скважин в сложных геологических условиях следует определять с учетом величины коэффициента силы лобового сопротивления движению шлама, зенитного угла скважины и механической скорости бурения скважины в соответствии с разработанной методикой.

2. Величину дифференциального давления очистного агента на забой скважины и давление, развиваемое насосом (компрессором) следует устанавливать с учетом величины давления, расходуемого на транспортирование шлама восходящим потоком очистного агента по установленной зависимости.

3. Углубку скважины при бурении эрлифтными снарядами следует сопровождать пропорциональным увеличением расхода воздуха, подаваемого компрессором в соответствии с разработанной гидравлической программой процесса промывки.

4. Функцию управления технологическим процессом эрлифтной промывки и контроля реализации гидравлической программы следует осуществлять с помощью стабилизатора эрлифтной промывки.

5. Поддержание рационального значения объемного расхода эжектируемого потока жидкости в колонковом наборе при бурении эжекторными снарядами в процессе углубки скважины следует осуществлять путем управления расходом рабочего потока в соответствии с разработанной гидравлической программой процесса промывки скважины.

6. Конструкция промывочной системы алмазных буровых коронок, применяемых при бурении эжекторными снарядами, должна иметь профиль, обратный профилю лопаток колеса центробежного насоса, отогнутых назад против направления его вращения. Углы между векторами абсолютной и переносной скоростей движения жидкости при входе и выходе из промывочного канала должны составлять 8 -15° и 25 - 30° соответственно.

7. Конструкция колонкового набора для безнасосного бурения скважин должна обеспечивать минимальные значения давления в колонковом наборе и потери давления при подъеме бурового снаряда из скважины, а также минимальное давление открытия шарового клапана при сбросе снаряда в процессе расхаживания.

4. 8. Для уменьшения перетока жидкости из внутреннего кольцевого

пространства колонкового набора во внешнее кольцевое пространство скважины при сбрасывании снаряда безнасосного бурения в процессе расхаживания и обеспечения формирования и сохранности керно-шламового материала конструкция клапанного узла должна отвечать следующим требованиям: диаметр отверстия седла клапана конструктивно должен быть максимально допустимым, а вес шарового клапана должен быть минимально достаточным для быстрого и надежного перекрытия отверстия седла клапана.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ СОДЕРЖАТСЯ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

Учебник:

1. Куликов В.В. Буровая гидроаэромеханика и элементы гидропнемоприво-да. / Глава 5, с. 258 - 298. В кн.: Бурение разведочных скважин. Учебник для вузов. // Н.В. Соловьев, В.В. Кривошеев, Д.Н. Башкатов и др. Под общ. ред. Н.В. Соловьева. - М.: Высш. шк., 2007. - 904с.

2. Соловьев Н.В., Куликов В.В. Технология бурения с использованием газожидкостных смесей. / Подраздел 6.6, с. 347 - 362. В кн.: Бурение разведочных скважин. Учебник для вузов. // Н.В. Соловьев, В.В. Кривошеев, Д.Н. Башкатов и др. Под общ. ред. Н.В. Соловьева. - М.: Высш. шк., 2007.-904с.

3. Тунгусов A.A., Куликов В.В. Шнековое бурение. / Подраздел 8.6, с. 444 -457. В кн.: Бурение разведочных скважин. Учебник для вузов. // Н.В. Соловьев, В.В. Кривошеев, Д.Н. Башкатов и др. Под общ. ред. Н.В. Соловьева. - М.: Высш. шк., 2007. - 904с.

Учебные пособия:

4. Букалов A.A., Куликов В.В. Методические указания по курсовому проектированию для студентов геологоразведочных специальностей. Учебное пособие. -М.: МГРИ, 1992. - 60с.

5. Базанов Л.Д., Боголюбский К.А., Куликов В.В. Методические рекомендации по курсу «Гидравлика и гидропривод» для заочного обучения по специальности 01.08. -М.: МГГА, 1994. - 9с.

6. Куликов В.В., Тунгусов A.A. Методическое руководство по составлению курсового проекта по бурению геологоразведочных скважин (для студентов-заочников геологоразведочных специальностей). Учебное пособие. -М.:МГГА, 1995.-34с.

7. Куликов В.В. Методическое руководство по составлению курсовой работы по дисциплине «Гидравлика и гидропривод» для студентов специальности 0806 очного, вечернего и заочного обучения. - М.: МГГ А, 1998. - 16с.

8. Куликов В.В. Методическое руководство по составлению курсовой работы по дисциплине «Техническая термодинамика» для студентов специальности 0806 очного, вечернего и заочного обучения. - М.: МГТА, 1998. - 20с.

9. Куликов В.В., Тунгусов A.A., Назаров А.П. Учебно-методическое пособие по составлению курсового проекта по бурению геологоразведочных скважин. - М.: MITA, 2000. - 57с.

Ю.Сердюк Н.И., Кравченко А.Е., Куликов В.В и др. Технология проектирования разведочно-эксплуатационнных скважин на воду. Учебное пособие по курсовому проектированию. - М.: МГГРУ, 2003. - 60с.

П.Куликов В.В., Тунгусов A.A., Назаров А.П. Учебно-методическое пособие по составлению курсового проекта по бурению геологоразведочных скважин. -М.: РГГРУ, 2005. - 57с.

12.Куликов В.В., Тунгусов A.A., Тунгусов С.А., Кравченко А.Е. Проектирование разведочных скважин. Учебное пособие. -М.: РГГРУ, 2008. -71с.

13.Куликов В.В., Гидравлика и гидропривод. Учебное пособие. -М.: РГГРУ, 2008.-31с.

Н.Куликов В.В. Теплотехника. Учебное пособие. -М.: РГГРУ, 2008. - 22с.

Монография:

15.Бурение скважин различного назначения. // Н.И. Сердюк, В.В. Куликов, A.A. Тунгусов и др. Под ред. Н.И. Сердюка. -М.: РГГРУ, 2006. - 624с.

Научные статьи, доклады и тезисы докладов:

16.Букалов A.A., Базанов Л.Д., Горохов H.A., Куликов В.В. Станция автоматизированного исследования технологии процесса бурения. // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 1987, №7. -с.117-119.

17.Куликов В.В. Разделение потока промывочной жидкости под коронкой при алмазном бурении. // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 1993, №6. - с. 149.

18.Куликов В.В. Потери давления в каналах некруглого поперечного сечения при промывке скважин. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 1997, №8+9. - с. 10-11.

19.Куликов В.В. Расчетная оценка условий выноса шлама из скважины. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 1997, №10-11.-с.19.

20.Куликов B.B. Снижение потерь напора при промывке скважин ступенчатых конструкций. // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 1999, №2. -с. 156-157.

21.Башкатов Д.Н., Куликов В.В., Кюнцель P.A. Динамоэрлифт для откачки воды из гидрогеологических скважин. // Вторая международная научно-практическая конференция «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX — XXI веков». Материалы конференции. - М.: МГТА, ФТРиР, 2000. - с.57.

22.Соловьев Н.В., Ганджумян P.A., Назаров А.П., Куликов В.В., Бронников И.Д., Тунгусов A.A. Итоги работы над проектом «Фобос-грунт». // VI Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле». Материалы конференции. Том 4. - М.: МГТРУ, 2003. - с.24.

23.Куликов В.В., Габдрахманова М.С., Пенкевич C.B. Использование эр-лифтно-струйных водоподъемников - перспективное направление при гидрогеологических откачках. Н Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 2003, №5. - с.63-66.

24.Минаков С.И., Шибанов Б.В., Куликов В.В., Сердюк Н.И. Расчетная оценка условий очистки ствола скважины от шлама. H Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 2004, N°l. - с.65-66.

25.Куликов В.В., Минаков С.И., Сердюк Н.И., Шибанов Б.В. Применение кавитационной эрозии при бурении скважин. // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 2004, №4. - с.54-56.

26.Калинин А.Г., Куликов В.В., Мартынов В.П. Совершенствование проектирования трасс горизонтальных нефтяных скважин. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2006, №3. - с.2-6.

27.Куликов В.В., Тунгусов С.А. Компьютерные технологии при решении задач буровой гидроаэромеханики. // V Международная научно-практическая конференция «Наука и новейшие технологии при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых». Материалы конференции. - М.: РГГРУ, 2006. - с.44.

28.Мартынов В.П., Куликов В.В. Эксплуатация нефтяных скважин при оптимальном дебите. // V Международная научно-практическая конферен-

ция «Наука и новейшие технологии при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых». Материалы конференции. - М.: РГТРУ, 2006.-c.45.

29.Мартынов В.П., Куликов В .В., Сердюк Н.И., Панков A.A., Голобоков К.С. Стендовое исследование гидромеханических вибрационно-импульсных воздействий на призабойную зону нефтяной скважины. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2006, №6. - с.22-26.

30.Куликов В.В., Сердюк Н.И., Мартынов В.П., Панков A.A. Лабораторные исследования скважинной гидродинамической обработки нефтяного пласта. // Юбилейный сборник научных статей «55 лет кафедрам горного дела и разведочного бурения». - М.: РГТРУ, ФТРиР, 2006. - с. 110-123.

31.Куликов В.В. Определение количества подвижных ветвей талевой оснастки грузоподъемных устройств. // V Международная научно-практическая конференция «Наука и новейшие технологии при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых». Сборник избранных научных трудов. - М.: РГТРУ, 2006. - с.176-179.

32.Мартынов В.П., Куликов В.В. Экологические аспекты охраны земных недр при проектировании траекторий и эксплуатации горизонтальных нефтяных скважин. // Экологические системы и приборы. - 2006, №10. — с.36-40.

33.Куликов В.В. Расчет оснасток талевых систем буровых установок. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2007, №2.-с.15-17.

34.Куликов В.В. Удаление шлама из ствола скважины восходящим потоком очистного агента. // Строительство нефтяных и газовых с^жин на суше и на море. - 2007, №4. - с. 19^21.

35.Гуляк C.B., Куликов В.В., Сердюк Н.И. Проведение откачек воды из гидрогеологических скважин тандемными погружными насосными установками. // VIII Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле». Доклады. Том 7. - М.: РГТРУ, 2007. - с.148.

36.Куликов В.В., Тунгусов С.А. Совершенствование гидродинамических характеристик буровых снарядов безнасосного бурения скважин. // VIII Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле». Доклады. Том 7.-М.: РГГРУ, 2007. - с. 155-158.

37.Куликов В.В. Выбор оснасток талевых систем для выполнения спуско-подъемных операций. // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 2007, №2. - с.76^78.

38.Куликов В.В. Параметры газожидкостного очистного агента (ГЖС) для условия вскрытия продуктивного пласта на равновесии и депрессии. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2007, №5. - с.42-43.

39.Куликов В.В. О принципе действия эрлифта и теоретических предпосылках инженерного расчета некоторых его характеристик. // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 2007, №3. - с.76-78.

40.Куликов В.В., Тунгусов A.A., Тунгусов С.А. Вопросы гидравлики безнасосного бурения скважин. // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 2007, №4. - с.75-78.

41.Куликов В.В. Определение длины горизонтальной нефтяной скважины при проектировании ее траектории. // Бурение и нефть. - 2007, №12.-с.16ч-17.

42.Куликов В.В. Количество подвижных струн талевых систем буровых установок. // Инженер-нефтяник. - 2008, №1. - с.26-27.

43.Куликов В.В. Расчет транспортирования шлама в скважине восходящим потоком промывочной жидкости. // Инженер-нефтяник. - 2008, №1.-с.28-29.

44.Куликов В.В. Расчет коэффициентов полезного действия скважинных нефтяных насосов и установок центробежного и струйного принципов действия. // Бурение и нефть. - 2008, №1. - с.30-32.

45.Куликов В.В. Расчет основных параметров аэрированной жидкости для вскрытия продуктивных пластов. // Инженер-нефтяник. - 2008, №2. - с.28.

46.Куликов В.В. Влияние зенитного угла на процесс транспортирования шлама по стволу скважины. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2008, №2. - с.28-29.

47.Куликов В.В. Расчетное определение концентраций компонентов промывочных жидкостей методом пропорций. // Инженер-нефтяник. - 2008, №2. - с. 29-30.

48.Куликов В.В. Практическое применение пропорций при расчете концентраций компонентов буровых растворов. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2008, №2. - с.40-42.

49.Куликов В.В. Разделение потока очистного агента при его ориентированном перетоке в кольцевое пространство скважины. // Геоэкологические и инженерно-геологические проблемы развития гражданского и промышленного комплекса города Москвы. Материалы научно-практической конференции. - М.: РГТРУ, 2008. - с.129-130.

50.Куликов В.В. Временные откачки воды из гидрогеологических скважин погружными тандемными насосными установками. // Разведка и охрана недр. - 2008, №3. - с.48-51.

51.Куликов В.В. Освоение и опробование гидрогеологических скважин погружными тандемными насосными установками. // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 2008, №2. - с.66-70.

52.Куликов В.В. Механика взаимодействия восходящего потока очистного агента с транспортируемым шламом. // Бурение и нефть. - 2007, №5.-с.21—23.

53.Куликов В.В., Калинин А.Г. Депрессионно-силовое воздействие потока промывочной жидкости на ствол скважины в местах его локального искривления. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2008, №6. - с.26^29.

54.Куликов В.В. Механика движения шламонесущего восходящего потока бурового раствора в местах локального искривления скважины. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2008, №7. -с.31-33.

55.Куликов B.B. Коэффициенты полезного действия скважинных центробежных и водоструйных насосов и насосных установок. // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 2008, №3. - с.72-74.

56. Куликов В.В. Рациональная конструкция промывочной системы буровых коронок при бурении эжекторными снарядами в сложных геологических условиях. // Горный информационно-аналитический бюллетень. Деп. Изд-ва МГГУ. Спр. №656/11-08 от 04.08.2008. - 6с.

57.Куликов В.В. Гидравлическая программа процесса промывки скважин при бурении эрлифтными буровыми снарядами в сложных геологических условиях. // Горный информационно-аналитический бюллетень. Деп. Изд-ва МГГУ. Спр. №657/11-08 от 04.08.2008. - 4с.

58.Куликов В.В. Транспортирование шлама по стволу наклонной скважины. // Инженер-нефтяник. - 2008, №3. - с. 18^-19.

59.Куликов В.В., Калинин А.Г. Гидромеханика потока промывочной жидкости в местах локального искривления ствола скважины. // Инженер-нефтяник. - 2008, №3. - с. 23-25.

Патенты на полезную модель и изобретение:

60.Куликов В.В., Соловьев Н.В., Тунгусов A.A. и др. Колонковый снаряд для бурения с внутренней циркуляцией жидкости. // Решение ФГУ ФИПС о выдаче патента на полезную модель. Заявка на полезную модель № 2008128273/22(034802) от 14.07.2008.

61.Куликов В.В., Соловьев Н.В., Тунгусов A.A. и др. Колонковый снаряд для вращательного бурения с внутренней призабойной циркуляцией жидкости. // Уведомление ФГУ ФИПС о рассмотрении ходатайства о проведении экспертизы заявки на изобретение по существу. Заявка на изобретение № 2008127493/03(033727) от 09.07.2008.

Подписано в печать 10. 10. 2008 г. Объем 2,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 335 119991, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 6; Издательство МГГУ; тел. (095) 236-97-80; факс (095) 956-90-40

Содержание диссертации, доктора технических наук, Куликов, Владимир Владиславович

Введение

Глава 1. Современные технологические достижения в области разработки, обоснования и совершенствования промывки разведочных скважин в сложных геологических условиях

1.1. Факторы, влияющие на выход керпа и его качество

1.2 . Схемы циркуляции очистного агента в скважине. Анализ основных преимуществ и недостатков

1.3. Параметры технологического процесса очистки скважин: скорость течения, объемный (массовый) расход и давление очистного агента

1.3.1 Параметры технологического процесса промывки разведочных скважин при бурении на твердые полезные ископаемые

1.3.2 Параметры технологического процесса продувки разведочных скважин при бурении на твердые полезные ископаемые

1.3.3 Параметры технологического процесса промывки глубоких разведочных скважин при бурении на жидкие и газообразные полезные ископаемые

1.4. Технология промывки разведочных скважин при бурении эрлифтыми буровыми снарядами

1.5. Технология бурения разведочных скважин эжекторными буровыми снарядами

1.6. Технология безнасосного бурения разведочных скважин

1.7 Выводы

Глава 2. Методика определения расхода очистного агента различной реологии для очистки ствола разведочной наклонно направленной скважины от шлама при бурении в сложных геологических условиях

2.1. Систематизация осложнений технологического процесса промывки разведочных скважин при бурении в сложных геологических условиях

2.2. Относительное движение тяжелого тела (частицы шлама) и очистного агента (жидкости, газа) по стволу скважины

2.2.1 Равномерное движение частицы шлама в ньютоновской жидкости

2.2.2 Обобщенная модель механического взаимодействия ньютоновской и бингамовской жидкости с частицами транспортируемого шлама

2.3. Методика определения рациональной скорости движения восходящего потока очистного агента различной реологии

2.4. Давление, расходуемое па перемещение шлама по стволу наклонно направленной скважины

2.5. Механика движения шлама в местах локального искривления ствола скважины

2.6. Совершенствование промывки скважин ступенчатых конструкций

2.7. Выводы

Глава 3. Повышение эффективности промывки разведочных скважин при бурении эрлифтными буровыми снарядами

3.1. Буровое оборудование и конструкции эрлифтных буровых снарядов

3.2. Параметры газожидкостной смеси (ГЖС), образуемой при работе эрлифтного бурового снаряда

3.3. Расчет параметров работы эрлифтной буровой установки

3.4. Гидравлическая программа процесса промывки скважин при бурении эрлифтными буровыми снарядами в сложных геологических условиях

3.5. Выводы

Глава 4. Повышение эффективности промывки разведочных скважин при бурении эжекторными буровыми снарядами

4.1. Конструкции эжекторных буровых снарядов

4.1.1 Одинарные эжекторные колонковые снаряды

4.1.2 Двойные эжекторные колонковые снаряды

4.2. Принцип действия и основные параметры работы эжекторных буровых снарядов

4.3. Управление эжектируемым потоком очистного агента в колонковом наборе

4.4. Рациональная конструкция промывочной системы буровых коронок при бурении эжекторными снарядами в сложных геологических условиях

4.5. Выводы

Глава 5. Повышение эффективности безнасосного бурения разведочных скважин в сложных геологических условиях

5.1. Конструкции буровых снарядов для безнасосного бурения скважин

5.2. Принцип действия бурового снаряда безнасосного бурения

5.3. Анализ и пути совершенствования гидродинамических характсрис I ик снарядов безнасосного бурения скважин

5.4. Выводы

Глава 6. Методика расчета коцентраций компонентов промывочных жидкостей для бурения скважин в сложных геологических условиях 178 Основные выводы по диссертационной работе и рекомендации 187 Приложения 189 Направления получения экономического эффекта 200 Список литературы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научные основы промывки разведочных скважин в сложных геологических условиях"

Сложность геологического строения и состояния горных пород, характеризующаяся раздробленностью, трещиноватостью, неустойчивостью, перемежаемостью, избирательной истираемостью, размываемостью и другими подобными свойствами, является основной причиной получения непредставительной геологической информации по результатам бурения скважин с отбором кернового материала.

Научное обоснование технологии промывки при бурении разведочных скважин в сложных геологических условиях является важнейшей производственной задачей и, одновременно, актуальным научным направлением повышения эффективности бурения разведочных скважин в целом.

Таким образом, целью работы является повышение эффективности бурения разведочных скважин в сложных геологических условиях за счет научного обоснования технологии промывки скважин.

Идея работы заключается в использовании параметров очистных агентов, характеристик транспортируемой разрушенной горной породы (шлама) и значений зенитного угла для научно обоснованного определения режимов промывки разведочных скважин при бурении в сложных геологических условиях.

Для достижения поставленной цели в процессе научных исследований необходимо было решить следующие задачи:

• проанализировать возможные осложнения технологического процесса промывки скважин (места, причины, показатели, виды и условия проявления) и установить пути их предупреждения;

• установить закономерности, позволяющие сравнивать имеющиеся и разрабатывать новые, гидравлически наиболее совершенные, конструкции колонковых наборов для безнасосного бурения скважин.

Практические рекомендации и защищаемые научные положения обоснованы достаточным объемом теоретических и экспериментальных исследований, а также проверкой положений, выводов и рекомендаций в экспериментальных условиях, максимально приближенных к производственным, и достаточной сходимостью опытных данных с результатами ранее проведенных теоретических исследований.

Основные положения диссертации докладывались на научных заседаниях Второй международной научно-практической конференции «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX - XXI веков» (МГГА, ФТРиР, 2000 г.), VI Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (МГГРУ, 2003 г.), V

Международной научно-практической конференции «Наука и новейшие технологии при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых» (РГГРУ, 2006 г.), VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (РГГРУ, 2007 г.), научно-практической конференции «Геоэкологические и инженерно-геологические проблемы развития гражданского и промышленного комплекса города Москвы» (РГГРУ, 2008 г.), на научных семинарах кафедры разведочного бурения им. проф. Б.И.Воздвиженского (РГГРУ, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008 г.г.), на межкафедральном научном семинаре кафедр факультета техники разведки и разработки месторождений полезных ископаемых (РГГРУ, 2008 г.).

Положения диссертации содержатся в 61 публикации.

Диссертационная работа выполнена на кафедре разведочного бурения имени проф. Б.И. Воздвиженского в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе» (РГГРУ).

Автор выражает благодарность коллективу кафедры разведочного бурения имени Б.И. Воздвиженского РГГРУ за консультации и поддержку в процессе подготовки и выполнения диссертационной работы.

Заключение Диссертация по теме "Технология и техника геологоразведочных работ", Куликов, Владимир Владиславович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

3. Углубку' скважины при бурении эрлифтными снарядами следует сопровождать пропорциональным увеличением расхода воздуха, подаваемого компрессором в соответствии с разработанной гидравлической программой процесса промывки.

8. Для уменьшения перетока жидкости из внутреннего кольцевого пространства колонкового набора во внешнее кольцевое пространство скважины при сбрасывании снаряда безнасосного бурения в процессе расхаживания и обеспечения формирования и сохранности керно-шламового материала конструкция клапанного узла должна отвечать следующим требованиям: диаметр отверстия седла клапана должен быть максимально допустимым; диаметр шарового клапана должен приближаться к диаметру отверстия седла; средняя плотность материала шарового клапана должна быть близка к плотности пульпы.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Куликов, Владимир Владиславович, Москва

1. Алексеев В.В., Брюковецкий О.С. Горная механика. Уч. для вузов. М.: Недра, 1995.

2. Алексеев В.В., Сердюк Н.И. Рациональный выбор средств для подъема воды (раствора) по гидрогеологическим скважинам. Уч. пособие. М: МГГРУ, 2005.

3. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М: Недра, 1982.

4. Альтшуль А.Д., Животовский Л.С., Иванов Л.П. Гидравлика и аэродинамика Уч. для вузов. М.: Стройиздат, 1987.

5. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика (Основы механики жидкости). Уч. пособ. для вузов. М.: Стройиздат, 1975.

6. Арене В. Ж., Исмагилов Б.В., Шпак Д.Н. Скважинная гидродобыча твердых полезных ископаемых. М.: Недра, 1980.

7. Бабец М.А., Нечаев Н.Д. Способ бурения скважин с реверсивным направлением потока промывочной жидкости. / Техн. и технол. ГРР, орг. про-ва. ЭИ, вып. 3. -М.: ВИЭМС, 1981.

8. Бажутин А.Н., Шагин Г.П. Методика расчета эрлифта для бурения скважин с обратной промывкой. / Изв. вузов. Горный журнал. № 8, 1977.

9. Базанов Л.Д. Исследование гидравлических сопротивлений при промывке ГРС малого диаметра. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М.: МГРИ, 1970.

10. Базанов Л.Д. Технология промывки и продувки скважин геологоразведочного бурения. Уч. пособие. М.: МГРИ. 1977.

11. Базанов Л.Д. Экспериментальные измерения гидравлических сопротивлений в кольцевом пространстве. / Повышение произв. труда на ГРР на основе соверш. орг-ии труда и упр-ия производством. Новосибирск, 1969.

12. Базанов Л.Д., Боголюбский К.А., Куликов В.В. Методические рекомендации по курсу «Гидравлика и гидропривод» для заочного обучения по специальности 01.08: М.: МГГА, 1994. - 9с.

13. Базанов Jl. Д., Кравченко В. Л., Назаров А .Г. Потери давления промывочной жидкости в буровых коронках. / Техн. и технол. ГРР. № 4, М.: 1980.

14. Базанов Л.Д., Сергиенко И.А. Определение гидравлического подпора при бурении алмазными коронками малых диаметров. / Разведка и охрана недр. № 3, 1973.

15. Башкатов Д.Н. Оптимизация процесса бурения. Уч. пособие. М.: МГГРУ, 2005.

16. Башкатов Д.Н. Планирование эксперимента в разведочном бурении. -М.: Недра, 1985.

17. Башкатов Д.Н., Кочкарев A.B. Современные представления о механизме самозаклинивания керна. / Техн. и технолог. ГРР, орг. про-ва. Обзор. -М.: ВИЭМС, 1987.

18. Башкатов Д.Н., Панков A.B., Коломиец А.М. Прогрессивная технология бурения гидрогеологических скважин. -М.: Недра, 1992.

19. Беликов В.Г., Булатов А.И., Уханов Р.Ф. Промывка при бурении, крепление и цементировании скважин. М.: Недра, 1974.

20. Белов Б.А. Характеристики эрлифта и инженерный метод его расчета. / Изв. вузов. Геология и разведка. № 11, 1975.

21. Блинов Г.А., Васильев В.И., Глазов М.Г. и др. Алмазосберегающая технология бурения. Л.: Недра, 1989.

22. Бобров А.К. К вопросу об обратной промывке при колонковом бурении. / Разведка и охрана недр. № 7, 1974.

23. Боголюбский К.А., Соловьев Н.В., Букалов A.A. Практикум по курску «Промывочные жидкости и тампонажные смеси с основами гидравлики». Уч. пособие. -М. МГРИ, 1991.

24. Бревдо Г.Д. Проектирование режима бурения. М.: Недра, 1988.

25. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М. Наука, 1986.

26. Брюховецкий О.С. Технологические схемы и оборудование гидромеханизации подземных горных работ. Уч. пособ. М.: МГРИ, 1984.

27. Букалов A.A., Базанов Л.Д., Горохов H.A., Куликов В.В. Станция автоматизированного исследования технологии процесса бурения. // Науч-но-метод. журнал «Известия вузов. Геология и разведка». — М.: МГРИ, 1987, №7.-с. 117-М 19.

28. Букалов A.A., Куликов В.В. Методические указания по курсовому проектированию для студентов геологоразведочных специальностей. Учебное пособие. М.: МГРИ, 1992. - 60с.

29. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. В 2-х томах. -М.: Недра, 1985.

30. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Рябченко В.И. Технология промывки скважин. М.: Недра, 1981.

31. Бурение разведочных скважин. Уч. для вузов. / Н.В. Соловьев, В.В. Кривошеев, Д.Н Башкатов и др. Под общ. ред. Н.В. Соловьева. -М.: Высш. шк., 2007.

32. Бурение скважин различного назначения. Уч. пособие. / Н.И. Сердюк, В.В. Куликов, A.A. Тунгусов и др. Под ред. Н.И. Сердюка. М.: РГГРУ, 2006.

33. Бухарев H.H. Методическая разработка «ДКТ для алмазного бурения». -М.: Мингео, 1990.

34. Варжель Б.И., Бухарев H.H., Ридер А.Ю. Новые ДКН для алмазного бурения. / Техн. и технол. ГРР, орг. пр-ва. Отеч. произ. опыт. ЭИ. М.: ВИЭМС, 1988, вып. 5.

35. Винниченко В.М., Максименко H.H. Технология бурения геологоразведочных скважин. Спр. бурильщика. М.: Недра, 1988.

36. Воздвиженский Б.И., Волков С.А., Волков A.C. Колонковое бурение. Уч. пособ. для вузов. М.: Недра. 1982.

37. Волков A.C., Волокитенков A.A. Бурение скважин с обратной циркуляцией промывочной жидкости. М.: Недра, 1970.

38. Волков С.А., Базанов Л.Д., Хромин Е.Д. Измерение утечки промывочной жидкости через соединения бурового снаряда. / Разведка и охрана недр. № 4, 1975.

39. Волков С.А., Боголюбский К.А. Безнасосное бурение. / Труды МГРИ. Т. XXX. — М.: Госгеолтехиздат, 1956.

40. Волков С.А., Волков A.C. Справочник по разведочному бурению. М.: Госгеолтехиздат, 1963.

41. Волков С.А., Соловьев Н.В. Температурный режим при алмазном бурении. / Технол. и техн. ГРР, вып. 3. М.: МГРИ, 1979.

42. Волков С.А., Соловьев Н.В., Глоба В.А. Утечка промывочной жидкости в соединениях бурового снаряда. / Разведка и охрана недр. № 10, 1976.

43. Волков С.А., Сулакшин С.С., Андреев М.М. Буровое дело. М.: Недра, 1965.

44. Габузов Г.Г. Научные и методические основы разработки и реализации гидравлических программ при бурении скважин. Дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. Краснодар, 1989.

45. Ганджумян P.A. Математическая статистика в разведочном бурении. Спр. пособие. М.: Недра, 1990.

46. Ганджумян P.A. Практические расчеты в разведочном бурении. М.: Недра, 1978.

47. Ганджумян P.A., Калинин А.Г., Никитин Б.А. Инженерные расчеты при бурении глубоких скважин. Спр. пособие. / Под ред. А.Г. Калинина.

48. М.: ОАО Изд-во Недра, 2000.

49. Ганджумян P.A., Калинин А.Г., Сердюк Н.И. Расчеты в бурении. Спр. пособие. / Под ред. А.Г. Калинина. М.: РГГРУ, 2007.

50. Гейер В.Г., Дулин B.C., Заря А.Н. Гидравлика и гидропривод. Уч. для вузов. -М.: Недра, 1991.

51. Гланц A.A., Алексеев В.В. Справочник механика геологоразведочных работ. -М.: Недра, 1987.

52. Горбаченков В.А., Каулин В.А., Пономарев П.П., Варжель Б.И., Ридер А.Ю. Применение ДКС новых конструкций при бурении скважин в сложных геологических условиях. / Техн. и технол. ГРР, орг. пр-ва. Отеч. произ. опыт. ЭИ, вып. 6. М.: ВИЭМС, 1986.

53. Городецкий И.М. О гидравлических сопротивлениях в кольцевом канале «корпус коронки стенки скважины». / Техн. и технол. разведочных работ в Казахстане. - Алма-Ата, 1984.

54. Горшков JT.K. Гидравлическая мощность как технологический параметр алмазного бурения. / Проблемы разведочного бурения. Записки ЛГИ, 1981.

55. Горшков Л.К. Рациональный расход промывочной жидкости при алмазном бурении. / Пути повышения эффективности применения ПРИ, армированного CA и СТМ. Сб. научных трудов. М.: ВПО Союзгеотех-ника, 1983.

56. Горшков Л.К. Температурный фактор и прогнозирование в алмазном бурении. / Технол. и техн. ГРР, вып. 3. М.: МГРИ, 1979.

57. Горшков Л.К., Гореликов В.Г. Температурные режимы алмазного бурения. -М.: Недра, 1992.

58. Гребенюк A.A., Городецкий И.М. Получение керна при твердосплавном бурении в сложных геологических условиях. / Тех. и технол. ГРР, орг. пр-ва. ЭИ. № 12-13.-М.: ВИЭМС, 1977.

59. Гукасов H.A. Краткий справочник по гидродинамике при креплении скважин. -М.: Недра, 1987.

60. Гукасов H.A. Механика жидкости и газа. Уч. пособ. для вузов. М.: Недра, 1996.

61. Гукасов H.A. Практическая гидравлика в бурении. Справочник. М.: Недра, 1984.

62. Гукасов H.A. Справочное пособие по гидравлике и гидродинамике в бурении. -М.: Недра, 1982.

63. Гукасов H.A., Брюховецкий О.С., Чихоткин В.Ф. Гидродинамика в разведочном бурении. Уч. пособ. для вузов. М.: ООО Недра - Бизнесцентр, 1999.

64. Гукасов H.A., Кочнев A.M. Гидравлика в разведочном бурении. Спр. пособие. -М.: Недра, 1991.

65. Гуляк C.B., Куликов В.В., Сердюк Н.И. Проведение откачек воды из гидрогеологических скважин тандемными погружными насосными установками. // VIII Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле». Доклады. Том 7. -М.: РГГРУ, 2007. с.148.

66. Деру сов В.П. Обратная промывка при бурении геологоразведочных скважин. -М.: Недра, 1984.

67. Егоров Н.Г. Бурение скважин в сложных геологических условиях. Тула. ИПП Гриф и К, 2006.

68. Егоров Н.Г. Научное обоснование методов повышения эффективности технологии бурения и опробования разведочных скважин в сложных геологических условиях. Дисс. в виде научн. докл. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук. М.: МГГА, 1999.

69. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика. Уч. для вузов. М.: Машиностроение, 1987.

70. Есьмап Б.И. Термогидравлика при бурении скважин. М.: Недра, 1982.

71. Есьмап Б.И., Габузов Г.Г. Термогидравлические процессы при бурении скважин. -М.: Недра, 1991.

72. Ибрагимов Л.Х., Мищенко И.Т., Челоянц Д.К. Интенсификация добычи нефти. М.: Наука, 2000.

73. Иванов K.M. Разработка коронок для бурения с гидротранспортом керна. / Разработка и совершенствования алмазного ПРИ. М.: Союзгео-техника, 1982.

74. Ивачев JIM. Методические указания к гидравлическим расчетам в бурении по курсу «Технол. и техн. разведочного бурения». Донецк. ДПИ, 1983.

75. Ивачев J1.M. Промывочные жидкости и тампонажпые смеси. Уч. для вузов. М.: Недра, 1987.

76. Игнатьев В.И. Организация и проведение эксперимента в бурении. М.: Недра, 1978.

77. Илларионова Т.М. Методика расчета гидравлических сопротивлений в алмазных коронках. / Методика и техника разведки. JL: ОНТИ. ВИТР. №97, 1975.

78. Илларионова Т.М., Шаньгин Л.П. Техника и технология алмазного бурения с эрлифтной промывкой в осложненных условиях. Л.: ОНТИ. ВИТР, 1975.

79. Инструктивные указания по алмазному бурению- ГРС на ТГТИ. / В.И. Васильев, Г.А. Блинов, П.П. Пономарев и др. Л.: ВИТР, 1987.

80. Калинин А.Г., Ганджумян P.A., Мессер А.Г. Справочник инженера — технолога по бурению глубоких скважин. / Под ред. проф. А.Г. Калинина. М.: ООО Недра - Бизнесцентр, 2005.

81. Калинин А.Г., Куликов В.В., Мартынов В.П. Совершенствование проектирования трасс горизонтальных нефтяных скважин. // Научно-техн. журнал «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2006, № 3. - с.2^6.

82. Калинин А.Г., Ошкордин О.В., Питерский В.М., Соловьев Н.В. Разведочное бурение. Учеб. для вузов. М.: ООО Недра - Бизнесцентр, 2000.

83. Кардыш В.Г., Молчанов В.И. Потери давления промывочной жидкости при высоких числах оборотов бурильной колонны. / Разведка и охрана недр. № 7. 1974.

84. Кардыш В.Г., Мурзаков Б.В., Окмянский A.C. Техника и технология бурения ГРС за рубежом. М.: Недра, 1989.

85. Каулин В.А., Пономарев П.П., Денисов М.А., Васильев В.В. Исследование процесса износа керна при алмазном бурении. / Техн. и технол. ГРР, орг. пр-ва. Обзор. -М.: ВИЭМС, 1986.

86. Квенцель A.JI. Исследование и совершенствование эжекторных снарядов для вращательно-ударного бурения геологоразведочных скважин диаметром 59 мм. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М.: МГРИ, 1991.

87. Кичигин В.А., Сергеев В.А. Повышение качества отбора проб при бурении скважин в условиях Восточного Казахстана. / Техн. и технол. ГРР, орг. пр-ва. ЭИ. № 12 13., - М. ВИЭМС, 1977.

88. Козловский А.Е. Оптимизация процесса бурения (структура и элементы управления). СПб. ВСЕГЕИ, 2000.

89. Козловский Е.А. Оптимизация процесса разведочного бурения. — М.: Недра, 1975.

90. Козловский Е.А. Принципы и методы экономической оценки оптимальных режимов бурения. / Методика и техника разведки. № 90, 1974.

91. Козловский Е.А., Гафиятулин Р.Х. Автоматизация процесса геологоразведочного бурения. -М.: Недра, 1977.

92. Колесников H.A., Коваль О.Г., Симоненков И.Д., Волонсевич С.А. Влияние твердой фазы бурового раствора на механическую скорость бурения. / Техн. и технол. ГРР, орг. пр-ва. ЭИ, вып. 15. -М.: ВИЭМС. 1982.

93. Кудряшов Б.Б., Кирсанов А.И. Бурение разведочных скважин с применением воздуха. М.: Недра, 1990.

94. Кудряшов Б.Б., Яковлев A.M. Бурение скважин в осложненных условиях. Уч. пособие для вузов. М.: Недра, 1987.

95. Кузьмин И.В. Твердосплавные коронки для бурения с гидротранспортом керна. / Техн. и технол. бурения с гидротранспортом керна и шлама.-Л.: ВИТР, 1985.

96. Куликов В.В. Влияние зенитного угла на процесс транспортирования шлама по стволу скважины. // Научно-техн. журнал «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». М.: ОАО «ВНИИО-ЭНГ», 2008, № 2. - с.28-29.

97. Куликов В.В. Временные откачки воды из гидрогеологических скважин погружными тапдемными насосными установками. // Разведка и охрана недр. 2008, №3. - с.48-51.

98. Куликов В.В. Выбор оснасток талевых систем для выполнения спуско-подъемпых операций. // Научно-метод. журнал «Известия вузов. Геология и разведка». М.: РГГРУ, 2007, № 2. - с.76-78.

99. Куликов В.В. Гидравлика и гидропривод. Учебное пособие. М.: РГГРУ, 2008.-31с.

100. Куликов В.В. Закономерности распределения давлений и расходов промывочной жидкости в системе «буровой снаряд скважина» при алмазном бурении. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. -М.: МГГА, 1994.

101. Куликов В.В. Количество подвижных струн талевых систем буровых установок. // Научно-техн. журнал «Инженер-нефтяник». М.: ООО «Инеллект Дриллинг Сервисиз», 2008, № 1. - с.26-^27.

102. Куликов В.В. Коэффициенты полезного действия скважинных центробежного и водоструйного насосов и насосных установок. / Изв. вузов. Геология и разведка. № 3, 2008.

103. Куликов В.В. Методическое руководство по составлению курсовой работы по дисциплине «Гидравлика и гидропривод» для студентов специальности 0806 очного, вечернего и заочного обучения. М.: МГГА, 1998.- 16с.

104. Куликов В.В. Методическое руководство по составлению курсовой работы по дисциплине «Техническая термодинамика» для студентов специальности 0806 очного, вечернего и заочного обучения. М.: МГГА, 1998.-20с.

105. Куликов В.В. Механика взаимодействия восходящего потока очистногоагента и транспортируемым шламом. / Бурение и нефть. № 4. 2008.

106. Куликов В.В. Определение длины горизонтальной нефтяной скважины при проектировании ее траектории. // Специализир. журнал «Бурение и нефть». -М.: ООО «Бурнефть», 2007, № 12. с. 16-47.

107. Куликов В.В. О принципе действия эрлифта и теоретических предпосылках инженерного расчета некоторых его характеристик. // Научно-метод. журнал «Известия вузов. Геология и разведка». М.: РГГРУ, 2007, № 3. - с.76+78.

108. Куликов В.В. Освоение и опробование гидрогеологических скважин погружными тандемными насосными установками. // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 2008, №2. - с.66+70.

109. Куликов В.В. Потери давления в каналах некруглого поперечного сечения при промывке скважин. // Научно-техн. журнал «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 1997, №8+9.-с. 10+11.

110. Куликов В.В. Практический расчет концентраций компонентов промывочных жидкостей. / Изв. вузов. Геология и разведка. № 4, 2008.

111. Куликов В.В. Практическое применение пропорций при расчете концентраций компонентов буровых растворов. // Научно-техн. журнал «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2008, № 2. - с.40+42.

112. Куликов В.В. Разделение потока промывочной жидкости под коронкой при алмазном бурении. // Научно-метод. журнал «Известия вузов. Геология и разведка». -М.: МГГА, 1993, № 6. с. 149.

113. Куликов В.В. Расчет коэффициентов полезного действия скважинных нефтяных насосов и установок центробежного и струйного принципов действия. // Специализир. журнал «Бурение и нефть». М.: ООО «Бур-нефть», 2008, № 1. - с.30-32.

114. Куликов В.В. Расчетная оценка условий выноса шлама из скважины. // Научно-техн. журнал «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 1997, № 10-11. - с.19.

115. Куликов В.В. Расчетное определение концентраций компонентов промывочных жидкостей методом пропорций. / Инженер — нефтяник, № 3, 2008.

116. Куликов В.В. Расчет оснасток талевых систем буровых установок. // Научно-техн. журнал «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2007, № 2. - с. 15-17.

117. Куликов В.В. Расчет основных параметров аэрированных жидкостей (АЖ) для вскрытия продуктивных пластов. / Инженер нефтяник. № 3, 2008.

118. Куликов В.В. Расчет транспортирования шлама в скважине восходящим потоком промывочной жидкости. // Научно-техн. журнал «Инженер-нефтяник». М.: ООО «Интеллект Дриллинг Сервисиз», 2008, № 1. -с.28-29.

119. Куликов В.В. Снижение потерь напора при промывке скважин ступенчатых конструкций. // Научно-метод. журнал «Известия вузов. Геология и разведка». -М.: МГГА, 1999, № 2. -с. 156-И 57.

120. Куликов В.В. Совершенствование промывки скважин ступенчатых конструкций. / Разведка и охрана недр. № 6, 2008.

121. Куликов В.В. Теплотехника. Учебное пособие. М.: РГГРУ, 2008. - 22с.

122. Куликов В.В. Удаление шлама из ствола скважины восходящим потоком очистного агента. // Научно-техн. журнал «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2007, №4.-с. 19-21.

123. Куликов В.В., Минаков С.И., Сердюк Н.И., Шибанов Б.В. Применение кавитационной эрозии при бурении скважин. // Научно-метод. журнал «Известия вузов. Геология и разведка». М.: МГГРУ, 2004, № 4. -с.54-56.

124. Куликов В.В., Тунгусов A.A. Методическое руководство по составлению курсового проекта по бурению геологоразведочных скважин (для студентов-заочников геологоразведочных специальностей). Учебное пособие. М.: МГГА, 1995. - 34с.

125. Куликов В.В., Тунгусов С.А. Совершенствование гидродинамических характеристик буровых снарядов безпасосного бурения скважин. // VIII

126. Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле». Доклады. Том 7. М.: РГГРУ, 2007. - с. 155-158.

127. Куликов В.В., Тунгусов A.A., Назаров А.П. Учебно-методическое пособие по составлению курсового проекта по бурению геологоразведочных скважин. М.: МГГА, 2000. - 57с.

128. Куликов В.В., Тунгусов A.A., Назаров А.П. Учебно-методическое пособие по составлению курсового проекта по бурению геологоразведочных скважин. М.: РГГРУ, 2005. - 57с.

129. Куликов В.В., Тунгусов A.A., Тунгусов С.А. Вопросы гидравлики безнасосного бурения скважин. // Научно-метод. журнал «Известия вузов. Геология и разведка». М.: РГГРУ, 2007, № 4. - с.75-78.

130. Куликов В.В., Тунгусов A.A., Тунгусов С.А. Проектирование разведочных скважин. Учебное пособие. М.: РГГРУ, 2008. - 71с.

131. Куликов И.В., Воронов В.Н., Николаев И.И. Пневмоударное бурение разведочных скважин. -М.: Недра, 1989.

132. Лев А.М., Дробаденко В.П., Малухин Н.Г. Эрлифтный подъем и его особенности. / Мат. V междун. научп.-пр. конф. «Наука и новейшие технологии при поисках, разведке и разработке МПИ». М.: РГГРУ, 2006.

133. Леонов Е.Г., Исаев В.И. Гидроаэромеханика в бурении. Уч. для вузов. -М.: Недра, 1987.

134. Леонов Е.Г., Исаев В.И., Лукьянов И.П. Теория и методика расчета расхода бурового раствора различной реологии для очистки от шлама ствола наклонно-направленных скважин. / Стр-во нефтяных и газов, скв. на суше и на море. ВНИИОЭНГ. № 8, 2006.

135. Лобанов Д.П., Смолдырев А.Е. Гидромеханизация геологоразведочных и горных работ. М.: Недра, 1974.

136. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973.

137. Лопатин Ю.С., Осипов Г.М., Перегудов A.A. Бурение взрывных скважин на карьерах. М.: Недра, 1979.

138. Лямаев Б.Ф. Гидроструйные насосы и установки. Л.: Машиностроение, 1988.

139. Маковей Н. Гидравлика бурения. М.: Недра, 1986.

140. Межлумов А.О. Использование аэрированных жидкостей при проводке скважии. -М.: Недра, 1976.

141. Минаков С.И., Шибанов Б.В., Куликов В.В., Сердюк Н.И. Расчетная оценка условий очистки ствола скважины от шлама. // Научно-метод. журнал «Известия вузов. Геология и разведка». М.: МГГРУ, 2004, № 1. — с.65-66.

142. Мирзаджанзаде А.Х., Ентов В.М. Гидродинамика в бурении. М.: Недра, 1985.

143. Михайлова H.Д. Техническое проектирование колонкового бурения. -М.: Недра, 1985.

144. Михин В.Н., Цехмистренко Н.М., Щадрин И.А. Технические средства для бурения скважин с обратной призабойной циркуляцией промывочной жидкости. М.: ВИЭМС, 1976.

145. Новиков И.И. Термодинамика. Уч. пособие для втузов. М.: Машиностроение, 1984.

146. Оношко Ю.А. Анализ технических средств для опробования скважин при колонковом разведочном бурении и рекомендации по их внедрению. / Техн. и технол. ГРР, орг. про-ва. ЭИ. № 12 13. - М.: ВИЭМС. 1977.

147. Пенкевич C.B. Методические указания к расчету эрлифта при откачке из гидрогеологических скважин. М.: МГГРУ, 2003.

148. Панкевич C.B. Методические указания по расчету струйных насосов при откачке воды из гидрогеологических скважин. М.: МГГРУ, 2003'.

149. Перро К. Разведочное бурение с очисткой забоя сжатым воздухом. — М.: ОНТИ. ВИМС, 1959.

150. Плеханов М.И., Будюков Ю.Е.Конструктивные особенности алмазных коронок для бурения с гидротранспортом керна. / Технические ср-ва для прогрессивных способов бурения. М.: ВПО Союзгеотехника, 1983.

151. Плеханов М.И., Суманеев H.H. Результаты внедрения снарядов ОЭС. / Разведка и охрана недр. № 5, 1975.

152. Плеханов М.И., Суманеев H.H. Эжекторные колонковые снаряды для алмазного бурения. Обзор. М.: ВИЭМС, 1973.

153. Повышение эффективности колонкового алмазного бурения. / Б.И. Воздвиженский, Г.А. Воробьев, JI.K. Горшков и др. М.: Недра, 1990.

154. Пономарев П.П., Каулин В.А. Отбор керна при колонковом геологоразведочном бурении. JL: Недра, 1989.

155. Пути повышения выноса керна в роторном бурении. / П.И. Колесников, С.И. Антаманов, Б.К. Челомбиев и др. М.: ВНИИОЭНГ, 1986.

156. Рабинович Н.Р. Инженерные задачи механики сплошной среды в буре167168169170171172173174175176177178нии.-М.: Недра, 1989.

157. Ребрик Б.М. Бурение инженерно-геологических скважин. Справочник. -М.: Недра, 1990.

158. Ребрик Б.М. Механика в разведочном бурении. Спр. пособие. М.: Недра, 1992.

159. Рекомендации по производству буровых работ при инженерно-геологических изысканиях для строительства. / ПНИИИС. М.: Строй-издат, 1970.

160. Соловьев Н.В. Исследования режима промывки и его влияние на эффективность алмазного бурения. Дисс. на соиск. уч. ст. каид. техн. наук. М.:1. МГРИ, 1976.

161. Соловьев H.B. Научные основы ресурсосберегающей технологии алмазного бурения в сложных геологических условиях с применением ГЖС. Дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. М.: МГГА, 1995.

162. Соловьев Н.В., Ганджумян P.A., Назаров А.П., Куликов В.В., Бронников И.Д., Тунгусов A.A. Итоги работы над проектом «Фобос-грунт». // VI Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле». Материалы конференции. Том 4. М.: МГГРУ, 2003. - с.24.

163. Соловьев Н.В., Чихоткин В.Ф., Богданов Р.К., Закора А.П. Ресурсосберегающая технология бурения в сложных геологических условиях.

164. Специальные работы при бурении и оборудовании скважин на воду. / Д.Н. Башкатов, JI.C. Драхлис, В.В. Сафонов и др. М.: Недра, 1988.

165. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин. В 2-х томах. Под ред. проф. Е.А. Козловского. М.: Недра, 1984.

166. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. — СПб.: ООО Недра, 2000.

167. Справочник по бурению и оборудованию скважин на воду. /В.В. Дубровский, М.М. Керченский, В.И. Плохов и др. Под. ред. В.В. Дубровского. М.: Недра, 1972.

168. Справочник по бурению скважин на воду. / Д.Н. Башкатов, С.С. Сулакшин, C.J1. Драхлис, Г.П. Квашнин. Под ред. Д.Н. Башкатова. М.: Недра, 1979.

169. Справочное руководство мастера геологоразведочного бурения. / Г.А. Блинов, В.И. Васильев, Ю.В. Бакланов и др. JL: Недра, 1983.

170. Спутник инженера-буровика. Спр. издание. / И.С. Афанасьев, П.П. Пономарев, В.А. Каулин и др. СПб: ВИТР, 2003.

171. Степанов П.М., Рябинин А.И., Салаев В.А. Бурение скважин с продувкой при разведке многолетнемерзлых россыпей. / Техн. и технол. ГРР, орг. пр-ва. ЭИ, вып. 17.-М.: ВИЭМС, 1975.

172. Сулакшин С.С. Бурение геологоразведочных скважин. Спр. пособие.1911921931941951961971981992002012022032041. М.: Недра, 1991.

173. Сулакшин С.С. Бурение геологоразведочных скважин. Уч. для вузов. -М.: Недра, 1994.

174. Сулакшин С.С. К вопросу качественного отбора керновых проб ДКС. / Изв. вузов. Геология и разведка. № 4, 1965.

175. Терминологический словарь по бурению скважин. / С.И. Голиков, А.Г. Калинин, Ю.С. Костин и др. Под ред. С.И. Голикова и А.Г. Калинина. -М.: РГО, ООО Геоинформмарк, 2005.

176. Шишмаков В.Т., Шур Л.М. Одинарные эжекторные снаряды для горизонтального бурения. ЭИ. № 116. М.: ВИЭМС, 1970.

177. Шищенко Р.И., Есьман Б.И. Практическая гидравлика в бурении. М.: Недра, 1966.

178. Яковлев A.M., Коваленко В.И. Бурение скважин с пеной на твердые полезные ископаемые. JL: Недра, 1987.I

Информация о работе

Куликов, Владимир Владиславович
доктора технических наук
Москва, 2008
ВАК 25.00.14

Диссертация

Научные основы промывки разведочных скважин в сложных геологических условиях - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы