Прогнозирование и предупреждение осложнений, обусловленных упругим смещением стенок скважины

Булюкова, Флюра Зиннатовна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Прогнозирование и предупреждение осложнений, обусловленных упругим смещением стенок скважины
ВАК РФ 25.00.15, Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации по теме "Прогнозирование и предупреждение осложнений, обусловленных упругим смещением стенок скважины"

На правах рукописи

Булюкова Флгора Зиннатовна

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОСЛОЖНЕНИЙ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ УПРУГИМ СМЕЩЕНИЕМ СТЕНОК СКВАЖИНЫ

Специальность 25.00.15 - "Технология бурения и освоения скважин"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

УФА 2011

4852386

Работа выполнена на кафедре "Нефтегазопромысловое оборудование" Уфимского государственного нефтяного технического университета

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Попов Анатолий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Конесев Геннадий Васильевич;

кандидат технических наук, доцент Самигуллин Валерий Хакимович.

Ведущая организация

ООО «СамараНИПИнефть»

Защита состоится 28 июня в 12.00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул.Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан 27 мая 2011 года.

Ученый секретарь совета

В.У. Ямалиев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Осложнения при бурении скважин сопровождаются большими потерями времени и средств на их ликвидацию. Поэтому вопросам предупреждения осложнений уделяется большое внимание. Основные решения по предупреждению осложнений были получены для вертикальных и наклонных скважин с небольшими углами искривления. Бурение пологих скважин (с большими углами искривления) и скважин с горизонтальным окончанием ставит перед буровиками новые задачи. Полученные ранее решения не полностью удовлетворяют изменившимся условиям бурения.

Асимметричное напряженное состояние горных пород, окружающих наклонную и особенно горизонтальную скважину, обусловливает неравномерное смещение ее стенок в результате деформирования пород после вскрытия скважиной. Это обстоятельство существенно изменяет условия как бурения и крепления скважины, так и, в частности, работы долот. Особенно это относится к скважинам, которые бурятся в мягких и средней твердости горных породах, характеризующихся низкими значениями модуля упругости и соответственно значительной величиной упругой деформации, а также высокой склонностью к проявлению вязкости в виде упругого последействия и ползучести. В диссертации рассмотрено только упругое деформирование.

Для совершенствования технологических и технических методов предупреждения осложнений, обусловленных деформацией вскрытой скважиной горной породы, нужны количественные оценки величины и характера смещения стенок поперечного сечения ствола скважины, образованного долотом, по мере удаления от него долота. Методика таких расчетов должна базироваться на стандартных методах определения показателей механических свойств горных пород. Но такая методика отсутствует. Решение этой задачи было принято в качестве первоочередной при выполнении диссертационной работы. Надежность решений задачи о предупреждении осложнений зависит как от ее методического обеспечения, так и от достоверности используемых в расчетах харак-

теристик упругих свойств горной породы. Этот вопрос также требовал существенной доработки.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с Межвузовской научно-технической программой "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" (Подпрограмма 206 "Топливо и энергетика", раздел 206.03 "Перспективные наукоемкие технологии поиска, освоения и транспорта и переработки углеводородного сырья". Приказ Минобразования России № 539 от 12.02.2001).

Цель работы - совершенствование прогнозирования и средств предупреждения осложнений, которые обусловлены упругим смещением стенок скважины в результате деформирования вскрытой долотом горной породы при бурении наклонных и горизонтальных скважин.

Основные задачи исследований:

1) проанализировать методы и результаты изучения механических процессов в горных породах после вскрытия их бурением наклонной скважины и предупреждения связанных с ними осложнений;

2) решить задачу и разработать программу расчета упругого деформирования поперечного сечения ствола наклонной скважины;

3) изучить проявление масштабного эффекта при определении модуля деформации (упругости) горной породы по штампу;

4) разработать метод расчета упругих характеристик горной породы по данным измерения деформаций поперечного сечения скважины;

5) усовершенствовать периферийное вооружение шарошечного долота, применительно к особенностям бурения наклонных и горизонтальных скважин.

Методы решения поставленных задач. Решение задач выполнено аналитически с постановкой (проведением) специальных экспериментов и привлечением опубликованных в печати результатов испытаний горных пород на моделях скважины, а также результатов кавернометрии наклонных скважин в Западной Сибири.

Научная новизна работы:

1) обосновано и получено аналитическое решение задачи определения упругого смещения стенки наклонной скважины, обусловленного деформированием горной породы после вскрытия ее долотом;

2) установлена существенность влияния масштабного эффекта на величину показателя модуля деформации (упругости) горной породы по штампу и уточнены характер влияния и метод определения величины модуля для расчета смещения стенок скважины;

3) аналитически решена и проверена по промысловым данным задача расчета модуля упругости и коэффициента бокового распора горной породы в естественных условиях по данным измерения в двух взаимно перпендикулярных направлениях смещения стенки наклонной скважины;

4) обосновано выполнение калибрующего вооружения шарошек с вспомогательными рядами зубков в пазах на контурах обратных конусов шарошек, обеспечивающее формирование стенки скважины без спиральных выступов и эффективную проработку ствола при подъеме с вращением.

Защищаемые положения:

1) методика расчета смещения стенок наклонной скважины над долотом и ее программное обеспечение и их применение при разработке методов профилактики осложнений при бурении наклонных и горизонтальных скважин;

2) определение модуля упругости горной породы по штампу с учетом масштабного эффекта;

3) способ определения модуля упругости и коэффициента бокового распора по данным о смещении стенки наклонной скважины;

4) техническое решение по совершенствованию калибрующего скважину вооружения шарошек, повышающего эффективность фрезерования стенок скважины при бурении с управлением кривизной и снижающего прихватоопас-ность долота.

Практическая ценность работы:

Разработана и утверждена институтом ПермНИПИнефть 27.12.2010 г. "Методика расчета упругого смещения стенок скважины после вскрытия горной породы бурением". Методика рекомендована в УГНТУ для использования в учебном процессе при выполнении расчетных работ по дисциплинам "Механика сплошных сред" и "Осложнения при бурении скважин".

Апробация работы:

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на межрегиональном семинаре "Россохинские чтения" (г. Ухта, 2010), на 8-й Международной научно-технической конференции "Современные технологии освоения минеральных ресурсов" (г. Красноярск, 2010), на Всероссийской научно-технической конференции "Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения" (г. Уфа, 2010), на Всероссийской научно-технической конференции «Нефтегазовое и горное дело» (г.Пермь, 2010г.) и на II Международной научно-технической конференции "Повышение качества

строительства скважин" (г. Уфа, 2010).

Публикации по теме диссертации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе один патент на изобретение. Из них две статьи опубликованы в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста и содержит 32 рисунка, 19 таблиц, библиографический список из 102 наименований, а также 3 приложения.

Автор выражает особую признательность и искреннюю благодарность сотрудникам кафедры нефтегазопромыслового оборудования УГНТУ, а также лично заведующему кафедрой Матвееву Ю.Г. за помощь в подготовке работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель, задачи, научная новизна, основные защищаемые положения и практическая ценность.

В первом разделе рассмотрено современное состояние методического обеспечения расчетов деформирования стенок скважин из условий предупреждения осложнений и поставлены задачи исследований.

Исследованиям механических процессов в горных породах в связи с осложнениями при бурении скважин посвящены работы М.Т. Алимжанова, Б.В. Байдюка, B.C. Войтенко, P.M. Гилязова, H.H. Головкиной, Н.Ф. Кагарма-нова, А.Г. Калинина, Г.В. Конесева, В.И. Крылова, JIM. Левинсона, Е.Г. Леонова, С.Г. Лехницкого, P.P. Лукманова, М.Р. Мавлютова, В.Н. Полякова, А.Н. Попова, В.Х. Самигуллина, М.К. Сеид-Рза, А.П. Сельващука, Г.А. Семе-нычева, Л.Е. Симонянца, А.И. Спивака, Н.С. Тимофеева, Т.Г. Фараджева, М.Д. Фаталиева, З.М. Шахмаева, Л.А. Шрейнера, И.Г. Юсупова, P.C. Яремий-чука и многих других.

В выполненных исследованиях не уделено достаточного внимания особенностям деформационных процессов в горных породах, слагающих стенки наклонных и горизонтальных скважин.

В аналитических решениях задач используются в основном показатели механических свойств горных пород, определяемые при испытаниях на одноосное сжатие. Эти испытания просты для осуществления и позволяют определить как прочностные, так и упругие характеристики горной породы. Недостаток - метод не учитывает то, что горные породы в естественных условиях находятся в сложном напряженном состоянии. Частично эти условия учитывает метод вдавливания штампа. В то же время названные методы испытаний не исключают значительного влияния масштабного эффекта. Особенно это касается методов, основанных на вдавливании инденторов.

При бурении наклонных скважин с большими углами искривления существенно возросли осложнения, связанные с прихватом инструмента. Возможны две основные причины: затрудненный вынос шлама из наклонного и горизонтального участков ствола, сопровождаемый ростом сил сопротивления движению инструмента в скважине, и асимметричная деформация ствола. В диссертации рассматривается вторая причина.

В наклонных и горизонтальных скважинах буровики столкнулись с необходимостью расширения скважины при подъеме долота из скважины. Эта задача частично решается в долотах РБС путем установки в верхней части лопастей выбуривающих элементов вооружения. Для шарошечных долот предлагаемые технические решения этой задачи требуют существенной доработки.

Второй раздел диссертации содержит решение задачи об упругом деформировании поперечного сечения ствола наклонной скважины непосредственно после образования его долотом. Наклонная скважина характеризуется углом искривления а и рассматривается как общий случай, а вертикальная (а = 0) и горизонтальная (а= 90°) скважины - ее частными случаями. В основу решения положены дифференциальные уравнения неразрывности деформации и равновесия:

с12и с1и и

ая1 я-¿я В2

= 0; (1)

ст ст

Я сШ (2)

где и - перемещение внутренней поверхности малого элемента после вскрытия

горной породы скважиной; Я - расстояние от начала координат (текущий радиус); ай и а, - радиальное и тангенциальное напряжения соответственно.

Граничные условия: 1) Я = Яс (Яс - радиус скважины), и = АЯС (АЯС -смещение стенки скважины), стя = рс (рс - давление бурового раствора в скважине); 2) Я оо, и = О, ок = С( = "крг (к - коэффициент бокового распора; рг - геостатическое давление).

Допущения: 1) в сечении, перпендикулярном оси скважины, имеет место плоская деформация; 2) нормальная деформация обратно пропорциональна модулю упругости С, определяемому при вдавливании штампа.

При принятых допущениях получено решение о смещении стенки вертикальной скважины:

= (pc-Xps)Rc

(3)

(\-\i)C где |! — коэффициент Пуассона.

Проверка второго допущения выполнена по экспериментальным данным о деформировании полых образцов песчаника и ангидрита в условиях всестороннего сжатия, полученным Н.С. Тимофеевым, Р.Б. Вугиным и P.C. Яре-мийчуком. Поскольку авторы не приводят данных об упругих свойствах образцов горных пород, то была сделана выборка данных Ю.Ф. Алексеева об испытаниях песчаников и ангидритов для получения зависимостей С от рш, приведенная на рисунке 1.

О 1000 2000 3000

Твердость па штампу. Mi!а

В0000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 о

О 500 1000 1500 2000 2500 Твердость по штампу, Mfla

о - точки, полученные при вдавливании штампа; X - точки, рассчитанные для соответствующих образцов пород

а б

Рисунок 1 - Зависимости С от рш для песчаников (а) и ангидритов (б)

Из рисунка 1 следует, что результаты расчета величин С хорошо согласуются зависимостями С от рш. Поэтому был сделан вывод о возможности использовать величины модуля С, определяемые при вдавливании штампа, для практических расчетов деформирования поперечного сечения скважины.

Точное решение о смещении стенок наклонной скважины затруднительно, поэтому решили использовать численное интегрирование. Для обоснования параметров численного интегрирования вначале получено решение для вертикальной скважины, т.к. формула (3) позволяет вычислить ошибку приближенного решения. Расчетная схема приведена на рисунке 2.

Зону влияния вокруг скважины ограничили некоторым контуром радиусом Як. На контуре и далее принимаем, что радиальное и тангенциальное напряжения равны естественному боковому давлению (р6 = Ърг) горной породы, а перемещение горной породы под влиянием скважины равно нулю. Здесь и ниже радиус ствола скважины, образованного долотом, обозначен Ин, а радиус ствола с учетом деформации его поперечного сечения обозначен Яс. Тогда смещение АЯС стенки скважины равно

ДДС=ДС-Д„. (4)

Внутри контура изменение размеров выделенного элемента обусловлено изменениями компонент напряжений по сравнению с напряжениями на контуре. С учетом граничных условий формула для расчета смещения г'-го элемента следующая:

M,.= |(VAati-AoR¡), (5)

где h - толщина выделенного элемента горной породы; Ху = |i/(l - ц); Даю = = oR¡ - "крг\ Aa,¡ = а,i - ~крг. Сумма смещений внутренних поверхностей элементов равна смещению стенки скважины, т.е.

ARC= 'f ДЯ,. (6)

i=i

Расчеты смещения стенки скважины выполнены в среде Excel. Все величины Excel рассчитывает автоматически по мере ввода исходных данных или их изменения. В таблице 1 показан вид программы с примером расчета ДRc условно вертикальной скважины, пробуренной в Западной Сибири (глубина по вертикали 2430 м). Боковое давление горных пород принято р6у = Крг- В примере значительная часть таблицы скрыта. Результат расчета находится в строке Rk¡ — Rh (в рассматриваемом примере в строке RKi = 108 мм).

Таблица 1 — Расчет смещения стенки вертикальной скважины

рг, МПа 57 Расчет величины RK0M = Rk/Rh

М 0,35 RkoM = 233

Ау 0,538 p6y, МПа 30,692

Л 0,538 Рбф, МПа 30,666

Рс МПа 27

С, МПа 1800 Расчет ошибки

RHl мм 108 вычислений

100 Теор.смещение, мм -0,3384

ho 0,1 Расч.смещение, мм -0,3354

n 990 Ошибка, мм -0,0030

h, мм 10,8 Ошибка, % 0,8851

Rkí Ri ACTrí ДСТц Сумма Д Ri

10800 0 0

10789,2 10794,60 -0,00037 0,000367 -0,000003 -0,000003

10778,4 10783,80 -0,00037 0,000368 -0,000003 -0,000007

140,4 145,56 -2,01812 2,018119 -0,018629 -0,257102

129,6 134,74 -2,35520 2,355202 -0,021740 -0,278842

118,8 123,92 -2,78451 2,784512 -0,025703 -0,304545

108 113,10 -3,34310 3,343102 -0,030859 -0,335405

Здесь же приведен расчет ошибки А определения смещения в мм и в % от рассчитанного по формуле (3).

Расчет ошибки Д при разных значениях относительных величин радиуса контура Лка = Як /Я„ и толщины элемента И0 = ЫЛН показал, что можно принять И0 = 0,10, а влияние величины ЯК0 зависит от исходных данных. Для определения вида зависимости Якам от ц, X, модуля С, рс и рг при минимальной ошибке был выполнен полнофакторный вычислительный эксперимент, в результате которого получено следующее уравнение регрессии:

ДК0Л, = Л • ^ ■ (Рг КРг - Рс))Аг ■ • СА* , (7)

где А о, А\, Аг, Аз и Ац - параметры уравнения регрессии. Значения параметров уравнения (7) и оценка их значимости по критерию Стьюдента t при надежности оценки 0,95 приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Значения параметров уравнения (7) и их оценка

Обозначения Значения параметров А и соответствующих им / ¿0,9 5

А0 А, А2 Аз А4

А 0,00516 -0,297 1,279 -2,172 1,080 1,96

г 24,5 -8,4 19,5 26,3 37,3

Из таблицы 2 следует, что все параметры А имеют весьма высокую значимость, т.к. / » ¿о,95- Расчет по формуле (7) предусмотрен программой, показанной в таблице 1. Если вычисленная по формуле (7) величина Яком > 100, то ошибка будет меньше 1 %, т.е. использовать величину относительного радиуса контура больше 100 не целесообразно, т.к. программа становится слишком громоздкой.

В основу формул для расчета смещения стенок наклонной скважины положены аналитические решения о компонентах напряжений для горизонтальной скважины, также выполненные при допущении о плоской деформации горной породы после вскрытия ее скважиной. Схема призабойной части скважины

приведена на рисунке 3. Рассчитывали смещение АЯв стенки в т. А (боковая

стенка) и ДЛв в т. В (верхняя стенка).

После необходимых преобразований формулы для расчета изменения компонент напряжений за боковой стенкой наклонной скважины внутри контура приняли вид:

Рисунок 3 - Приза-бойная часть наклонной скважины

АС]

Л0;

М- N(1--т)

Да« = Ра - М( 1 + - + + ^

(8) (9)

М=(ра+ рб)12\ И=(ра-рб)12; ра=рг^т2а+рб-соз2а.

где = -К,- /Ян

А формулы для расчета изменения компонент напряжений над верхней стенкой наклонной скважины внутри контура приняли вид:

АстКй= ра -(1--^-) ^о/

/?2

Асты = Рб - м( 1++++

(10)

(И)

Ло/ ло/ ло/

По формуле (5) определяются величины смещения выделенных элементов, а по формуле (6) величины смещения стенки в т. А и В. Расчет оформлен в виде "Методики расчета упругого смещения стенок скважины после вскрытия горной породы бурением", утвержденной и принятой к использованию институтом ПермНИПИнефть.

В третьем разделе приведены результаты экспериментального изучения проявления масштабного эффекта при определении модуля упругости горных пород по штампу применительно к расчету смещения стенок скважины. Опыты

проведены на блоках мрамора, известняка, песчаника и каменной соли. Вдавливались штампы диаметром от 1,5 до 16 мм на установках УМГП-3 и RMS фирмы SCHENCK TREBEL, рассчитанной на нагрузки от 0 до 100 кН.

Методическими опытами подтверждено, что распределение модуля упругости С по штампу не противоречит нормальному закону, и показана необходимость на каждом уровне проводить не менее трех измерений.

Изучение проведено в два этапа. На первом этапе с использованием метода сравнения средних и /-критерия Стьюдента была подтверждена статистическая значимость влияния диаметра штампа d на величину С горных пород. На втором этапе проведено изучение зависимостей С от d.

Результаты определения модуля упругости С известняка при вдавливании штампов различных диаметров приведены на рисунке 4.

Рисунок 4 - Зависимости Сот с/(а) и в от с/(б) для известняка

Из рисунка 4,а видно, что по мере увеличения диаметра штампа величина модуля С вначале несколько возрастает, а затем монотонно уменьшается. Максимум С наблюдался при диаметре штампа до 3 мм. Величина среднего квадра-тического отклонения (рисунок 4,6) только снижается. Аналогичные результаты получены на всех испытанных горных породах.

Диаметр скважины существенно больше возможного диаметра штампа. Поэтому основной интерес для решаемой задачи представляет падающая ветвь зависимости С от d. Для этой части графика выдвинута и проверена гипотеза о гиперболическом виде зависимости С от d:

С=Асх + Сх, (12)

гдех = Md.

H.H. Головкиной было показано, что существующие методы не обеспечивают испытание горной породы при диаметре штампа более 16 мм. Поэтому определение величины асимптоты рекомендуется проводить по результатам испытаний горных пород при трех значениях диаметра штампа: 4,5 мм (первый уровень), 8 мм (второй уровень) и 16 мм (третий уровень). На каждом уровне следует выполнить по три-пять испытаний и рассчитать регрессию. Пример расчета уравнения регрессии для известняка приведен в таблице 3.

Таблица 3 - Результаты регрессионного анализа

Регрессионная статистика

Множественный R 0,965554223

R-квадрат 0,932294958

Нормированный R-kbe 0,926652871

Стандартная ошибка 1000,908796

Наблюдения 14

Дисперсионный анализ

df MS Значимость F

Регрессия 1 165539858,8 2.23889Е-08

Остаток 12 1001818,419

Итого 13

Коэффициенты t-статистика Нижние 95% Верхние 95%

Y-пересечение Переменная X1 6008,769679 50409,04567 10,06433087 12,85454723 4707,939586 41864,84155 7309,599771 58953,24978

Из таблицы 3 следует, что полученные коэффициенты регрессии имеют высокую значимость (г »^,95 )• Величина Сх лежит в пределах от 4708 до 7310 МПа. Применительно к расчету стенки скважины следует принять нижнее зна-

чение, т.е. Сос= 4708 МПа. Для Ас следует принять среднее значение, т.е. Ас = 50409. Тогда формула (12) для испытанного известняка приняла вид

50409

С =

- + 4708 , МПа,

где г/ - диаметр штампа или скважины в мм. Подставив диаметр скважины, например, <1 = 216 мм, получим Ср = 4941 МПа, который и будет представлять собой нижнее расчетное значение модуля с надежностью 95 %.

В четвертом разделе приведены результаты разработки способа определения модуля упругости С и коэффициента бокового распора X, горной породы по промысловым данным. Возможность решения задачи обеспечивается не-осесимметричным деформированием поперечного сечения наклонных и горизонтальных скважин. На рисунке 5 показана расчетная зависимость смещения стенок скважины от угла искривления (исходные данные по скважине, пробуренной в Западной Сибири: рг = 57 МПа; рс = 27 МПа; ц = 0,30; Х = Ху = 0,43 (допущение); С = 1500 МПа.

30 45 60 Угол искривления, градус

Рисунок 5 - Влияние угла искривления на смещение стенок скважины

Из рисунка 5 видно, что по мере увеличения угла искривления скважины (зенитного угла а) величины смещения стенок по абсолютной величине и их отличие друг от друга быстро возрастают и достигают максимума в горизон-

тальной скважине. В вертикальной скважине смещение стенок невелико, практически осесимметрично и его измерение не достаточно для определения двух упругих характеристик горной породы.

В каждом поперечном сечении наклонной скважины необходимо выполнить два замера смещения стенок для последующего расчета двух характеристик: фактических С и X в условиях скважины. Возможно измерение каверномером размеров поперечного сечения скважины в двух взаимно перпендикулярных направлениях или установка датчиков размера скважины в нижней части компоновки инструмента и их подключение к телеметрической системе. Например, некоторые конструкции роторных управляемых систем имеют невра-щаемый корпус или стабилизатор вблизи долота, в котором можно установить датчики размера скважины в направлении верхней и боковой стенок скважины.

Известными методами рассчитываем геостатическое давление горных пород рг и гидростатическое давление бурового раствора рс на рассматриваемой глубине. Далее в пределах заданного интервала пласта для статистически значимого количества поперечных сечений выписываем радиальные смещения боковой и верхней стенок наклонной скважины как разности измеренных в двух взаимно перпендикулярных направлениях и номинального К„ радиусов скважины и рассчитываем их статистические характеристики. Введя исходные данные в предложенную выше программу, и постепенно изменяя Си добиваемся равенства измеренных и расчетных величин с заданной точностью.

Метод последовательных приближений предполагает определение начальных значений параметров Сн и Х„. Начальное значение коэффициента бокового распора всегда принимается равным единице. В этом случае задача становится осесимметричной и из уравнения (3) по средней величине смещения верхней стенки вычислим величину С„. Например, измеренные средние значения = - 0,69 и АЯв = -2,85 мм. Тогда при = 1

а = (ре-рг)Ъ = (27 - 57) ■ 108 = 1?48 мш_ М1в-(\-]х) -2,85-(1-0,35;

Последующий расчет приведен в таблице 4.

Таблица 4- Расчет фактических значений киС

А С, МПа Смещение боковой стенки Смещение верхней стенки

1 1748 -2,840 -2,840

0,7 1748 -0,613 -3,040

0,7 1800 -0,776 -2,952

0,7 1850 -0,754 -2,871

0,65 1850 -0,434 -2,900

0,65 1860 -0,434 -2,887

0,67 1860 -0,559 -2,874

0,69 1860 -0,667 -2,862

0,69 1850 -0,690 -2,877

0,69 1860 -0,687 -2,862

0,691 1860 -0,693 -2,861

0,691 1862 -0,692 -2,858

0,691 1864 -0,692 -2,855

0,691 1868 -0,690 -2,849

0,6915 1867 -0,694 -2,850

0,6914 18S7 -0,693 -2,850

В таблице 4 последняя строка соответствует окончательным результатам расчета, т.е. для рассмотренного интервала среднее арифметическое значение X = 0,6914, а среднее арифметическое значение модуля упругости в забойных условиях С = 1867 МПа.

Полученные характеристики горной породы и методику расчета смещения стенки скважины предлагается использовать для корректировки плотности бурового раствора. С точки зрения затяжек и прихватов долота основную роль играет смещение верхней стенки. В идеале смещение верхней стенки должно быть равно нулю, а смещение боковой стенки положительным. Это первое условие и выполняется оно только в случае, когда рс ~ра-

Вторым условием может быть принято равенство по модулю смещений верхней и боковой стенок. И, наконец, третьим условием следует принять предельно допустимую величину смещения верхней стенки скважины. Для шарошечных долот в качестве допустимой величины может быть принята величина завеса шарошек. Например, для долот диаметром 215,9 мм эта величина составляет около 2,5 мм. Расчеты показали, что третье условие обеспечивает наименьшие ограничения плотности бурового раствора.

В пятом разделе приведены результаты совершенствования периферийного вооружения шарошечных долот применительно к условиям бурения наклонных скважин с большими углами искривления. Была поставлена задача, чтобы долото не только формировало скважину заданного диаметра, но и восстанавливало ее размеры в случае опасного деформирования стенок скважины, т.е. активно противостояло опасности его заклинивания в скважине.

Смещение стенки имеет место сразу после образования скважины долотом и достигает наибольшего значения на расстоянии около 0,8 диаметра скважины от забоя. Неупругое деформирование также может иметь место и происходит по законам неустановившейся ползучести. В результате шарошки и спинки лап оказываются в "тени" стенки скважины. При подъеме инструмента долото частично упруго отжимает и частично срезает часть стенки, создающую "тень". Это вызывает дополнительное сопротивление подъему инструмента, а срезаемая горная порода вместе с фильтрационной коркой бурового раствора может образовывать сальник на долоте. При большом сопротивлении срезу возможно заклинивание долота. Отсюда возникает понятие "прихватоопасность долота". Наибольшая толщина слоя породы, который должна срезать шарошка, расположена в окрестностях точки касания шарошки со стенкой скважины. В диссертации дано аналитическое решение по определению точки касания.

За основу при совершенствовании вооружения долота был принят принцип группового координированного размещения элементов вооружения в венцах. Дальнейшее совершенствование вооружения было направлено на улучше-

ние перекрытия периферийным и калибрующим вооружением шарошек контура скважины.

На рисунке б показано предлагаемое изменение периферийного вооружения шарошек долота второго класса (для абразивных горных пород) на примере долота 190,5СЗ. Номера шарошек условные.

Рисунок 6 - Периферийное вооружение шарошек долота 2-го класса

Долото содержит лапы 1, на которых установлены шарошки 2. На обратных конусах шарошек в свету зубков периферийных рядов выполнены сквозные пазы глубиной не менее величины завеса шарошек относительно лап. Сечение пазов постоянное по длине и трапецеидальное, расширяющееся к поверхности обратного конуса. Ширина пазов на первой и второй шарошках и против групп зубков третьей шарошки равна расстоянию в свету между основаниями головок зубков периферийного ряда.

Первая шарошка включает однорядный периферийный венец твердосплавных зубков 3, а на обратном конусе в свету зубков 3 выполнены сквозные пазы 4.

Вторая шарошка содержит двухрядный периферийный венец, в котором зубки 5 периферийного ряда и зубки 6 предпериферийного ряда расположены в шахматном порядке, а на обратном конусе в свету зубков 5 выполнены сквозные пазы 7. В пазах заподлицо с обратным конусом и торцом шарошки нормально к поверхности паза установлены вспомогательные зубки 8.

Третья шарошка оснащена двухрядным периферийным венцом с групповым размещением в нем зубков. Зубки 5 периферийного ряда и зубки 6 предпериферийного ряда расположены в шахматном порядке в пределах групп. На границах групп зубки 6 образуют пары с минимальным шагом. В свету зубков 5 выполнены сквозные пазы 7, в которых установлены вспомогательные зубки 8. На выступах между пазами против парных зубков установлены подрезные зубки 9. На всех шарошках на выступах между пазами установлены твердосплавные вставки 10.

Графо-аналитический анализ взаимодействия предложенного вооружения со стенкой скважины показал, что долото формирует практически гладкую стенку. При создании радиальной нагрузки на долото для искусственного изменения искривления скважины вооружение периферийных венцов и обратного конуса воздействует на стенку не только боковыми поверхностями зубков 3 и 5 периферийного ряда и плоскими поверхностями вставок 10, но и вершинами вспомогательных зубков 8, благоприятно расположенных по отношению к стенке скважины. Это обеспечивает высокую эффективность фрезерования стенки скважины и соответственно существенное уменьшение необходимой радиальной нагрузки на долото для получения заданного изменения искривления. Снижение радиальной нагрузки и наличие вспомогательных и подрезных зубков, существенно увеличивающих запас вооружения обратного конуса на износ, обеспечивают повышение долговечности долота. Вспомогательные зубки 8 на обратных конусах шарошек при вращении поднимаемого долота обеспечивают расширение скважины над долотом, предупреждая его заклинивание.

Это техническое решение получено и запатентовано в соавторстве с А.Н. Поповым, Ю.Г. Матвеевым и А.И. Могучевым (пат. 2404353 РФ).

Выполнение вооружения шарошек в соответствии с предложенным техническим решением позволит существенно повысить управляемость долот при искусственном изменении кривизны скважины (управлении кривизной), долговечность долот и снизить их прихватоопасность при наклонном и горизонтальном бурении.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Получено и проверено по опубликованным экспериментальным данным решение задачи об упругом смещении стенки вертикальной скважины над долотом с использованием модуля деформации (упругости) горной породы по штампу. Обоснованы параметры численного интегрирования для определения смещения стенки ствола наклонной скважины, предложены методика расчета и ее программное обеспечение.

2 Экспериментально подтверждена статистическая значимость влияния масштабного эффекта при определении модуля деформации горной породы по штампу. При диаметре штампа д. > 4,5 мм зависимость модуля деформации от диаметра штампа гиперболическая с асимптотой, не равной нулю, поэтому для приведения модуля деформации горной породы к диаметру скважины рекомендуется определять его величину при диаметра штампов трех диаметров: 4..5; 8 и 16 мм с последующим вычислением уравнения регрессии.

3 Предложен и обоснован способ определения модуля деформации и коэффициента бокового распора горной породы в естественных условиях после вскрытия ее долотом по результатам измерений смещений стенок наклонной скважины в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

4 Аналитически показана и подтверждена кавернограммами возможность затяжек и прихвата инструмента из-за заклинивания долота в результате упругого смещения над ним стенок скважины. Для снижения опасности прихвата

предложено определять величину нижней границы плотности бурового раствора из условия предельно допустимого смещения стенки скважины.

5 Показана необходимость профилактики прихватоопасности шарошечных долот, предназначенных для бурения наклонных и горизонтальных скважин. Разработано на уровне изобретения и проверено графоаналитическим методом размещение периферийного и калибрующего вооружения с вспомогательными венцами, обеспечивающее формирование шарошками долота стенки скважины без спиральных выступов, снижение требуемой боковой- нагрузки при искусственном искривлении скважины и восстановление сечения скважины над долотом при подъеме его с вращением.

6 Для практического использования разработана "Методика расчета упругого смещения стенок скважины после вскрытия горной породы бурением", утвержденная институтом ПермНИПИнефть и содержащая как программное обеспечение, так и рекомендации по определению расчетной величины модуля деформации горной породы по штампу.

Основное содержание диссертации опубликовано в 10 работах, из которых первые 3 опубликованы в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Мннобрнауки РФ:

1 Пат. 2404353 РФ. Трехшарошечное долото / А.Н. Попов, Ю.Г. Матвеев, А.И. Могучев, Ф.З. Булюкова. - Опубл. 20.11.2010, Бюл. № 32.

2 Попов М.А., Попов А.Н., Булюкова Ф.З. Снижение прихватоопасности и повышение управляемости шарошечных долот / М.А. Попов, А.Н. Попов, Ф.З. Булюкова // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море: научно-технический журнал. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2011. - №1. - С. 710.

3 Булюкова Ф.З. Корректировка плотности бурового раствора в соответствии с ожидаемой деформацией поперечного сечения скважины // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". - Уфа: Нефтегазовое дело, 2011.- №2. - С. 68-73. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Bulyukova/Bulyukova_l.pdf

4 Булюкова Ф.З. Исследование работы шарошечных долот в условиях строительства нефтегазовых скважин с различным профилем / Ф.З., Булюкова,

А.И. Могучев // Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения: материалы Всероссийской науч.-техн. конф.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010.-С. 21-23.

5 Попов А.Н. Масштабный эффект при определении модуля деформации (упругости) горной породы методом статического вдавливания штампа / А.Н. Попов, Ф.З. Булюкова, H.H. Головкина // Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения: материалы Всероссийской науч.-техн. конф. -Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. - С. 43-47.

6 Булюкова Ф.З. Совершенствование систем герметизации и смазки опор шарошечных долот для повышения частот вращения / Ф.З. Булюкова, А.И. Могучев, Ю.Г. Матвеев, A.A. Сидоренко // Россохинские чтения: материалы межрегионального семинара. - Ухта: УГТУ, 2010,- С. 150-155.

7 Булюкова Ф.З. Совершенствование радиального уплотнения герметизированной опоры шарошечного долота в осложненных условиях строительства скважин / Ф.З. Булюкова, Ю.Г.Матвеев, А.И. Могучев, Л.Х.Тоан // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: материалы 8-й Международной науч.-техн. конф. - Красноярск: ИПК СФУ, 2010. - С. 231-239.

8 Булюкова Ф.З. Расчет упругого деформирования сечения ствола наклонной скважины / Ф.З. Булюкова, А.Н. Попов, М.А.Попов // Повышение качества строительства скважин: материалы 11 Международной научно-технической конференции. - Уфа: Нефтегазовое дело, 2010. - С.74-81.

9 Попов А.Н. Методика расчета упругого смещения стенок скважины после вскрытия горной породы бурением.: учеб.-метод. пособие / Сост. А.Н. Попов, Ф.З. Булюкова, А.И. Могучев, Н.И. Крысин. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. - 24с.

10 Булюкова Ф.З. Совершенствование конструкции опор и вооружения шарошечных долот для условий наклонно-направленного бурения скважин / Ф.З. Булюкова, А.И. Могучев // Научные исследования и инновации: научный журнал. - Пермь: Изд-во Пермского государственного технического университета, 2010.- Т.5,№1. - С. 60-61.

Подписано в печать 23.05.11. Бумага офсетная. Формат 60x84 1/16.

Гарнитура «Times». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1. Тираж 90. Заказ 79.

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета

Адрес типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Булюкова, Флюра Зиннатовна

Введение.

1 Обоснование задач исследований применительно к предупреждению осложнений, обусловленных деформированием стенок скважины.

1.1 Методы расчета напряженного состояния осадочных горных пород в естественных условиях залегания.

1.2 Методы оценки величины коэффициента бокового распора.

1.3 Особенности напряженно-деформированного состояния стенок горизонтальной и наклонной скважин.

1.4 Методы согласования периферийного вооружения шарошечных долот с условиями бурения наклонных скважин.

1.5 Выводы. Задачи исследований.

2 Аналитическое изучение деформирования поперечного сечения ствола скважины над долотом.

2.1 Упругое деформирование горных пород, окружающих вертикальную скважину, после вскрытия их бурением.

2.2 Проверка по экспериментальным данным возможности использования модуля деформации по штампу при расчете смещения стенки скважины.

2.3 Обоснование параметров численного интегрирования для расчета смещения стенки скважины в общем виде.

2.4 Минимизация ошибки расчета величины смещения стенки скважины.

2.5 Обоснование программы расчета упругого смещения стенки наклонной скважины.

2.6 Выводы.

3 Изучение проявления масштабного эффекта при определении модуля деформации горной породы методом статического вдавливания штампа.

3.1 Постановка задачи.

3.2 Образцы горных пород и экспериментальные установки для изучения влияния масштабного эффекта на величину модуля деформации при вдавливании штампа.

3.3 Методика определения модуля деформации при вдавливании штампа и оценка вида его распределения.

3.4 Оценка погрешности измерения модуля деформации мрамора и определение количества необходимых опытов.

3.5 Экспериментальное изучение проявления масштабного эффекта при определении модуля деформации горной' породы методом вдавливания штампа.

3.6 Выводы.

4 Расчет упругих характеристик горной породы по промысловым данным и их практическое применение.

4.1 Постановка задачи.

4.2 Обоснование методики расчета упругих характеристик горной породы по промысловым данным.

4.3 Корректирование плотности бурового раствора в соответствии с деформацией поперечного сечения ствола скважины.

4.4 Выводы.

5 Разработка рекомендаций по снижению прихватоопасности и по повышению управляемости шарошечных долот.

5.1 Постановка задачи.

5.2 Причины повышенной прихватоопасности шарошечных долот в наклонных скважинах и пути ее снижения.

5.3 Обоснование технического решения по улучшения взаимодействия вооружения долота второго класса с периферийной частью забоя и стенкой скважины.

5.4 Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Прогнозирование и предупреждение осложнений, обусловленных упругим смещением стенок скважины"

Осложнения при бурении скважин сопровождаются большими потерями времени и средств на их ликвидацию. Поэтому вопросам их предупреждения уделяется большое внимание. Основные решения были получены для вертикальных и наклонных скважин с небольшими углами искривления. Бурение пологих скважин (с большими углами искривления) и скважин с горизонтальным окончанием ставит перед буровиками новые задачи. Полученные ранее решения не полностью удовлетворяют изменившимся условиям бурения.

Напряженное состояние горных пород, окружающих вертикальные скважины, близко к осесимметричному относительно оси скважины. В этих условиях упругой деформацией горных пород после вскрытия их скважиной можно было пренебречь, т.к. упругое изменение размеров поперечного сечения скважины не оказывало существенного влияния на процессы бурения и крепления скважин. В случаях больших зенитных углов и особенно горизонтальных скважин напряженное состояние окружающих горных пород существенно асимметрично относительно оси скважины.

Асимметричное напряженное состояние горных пород, окружающих скважину, обусловливает неравномерное смещение ее стенок в результате деформирования пород после вскрытия скважиной. Это обстоятельство существенно изменяет условия как бурения и крепления скважины, так и, в частности, работы долот. Особенно это относится к скважинам, которые бурятся в мягких и средней твердости горных породах. Для таких пород характерны низкие значения модуля упругости и соответственно значительные величины упругой деформации, а также высокая склонность к проявлению вязкости в виде упругого последействия и ползучести. В диссертации рассмотрено только упругое деформирование.

Решение задачи о деформировании горных пород, окружающих скважину, после вскрытия их долотом в общем виде, каковым является решение для наклонной скважины, актуально с точки зрения прогнозирования и профилактики затяжек и прихватов инструментов, а также высокого сопротивления спуску обсадных колонн.

Для совершенствования технологических и технических методов предупреждения осложнений, обусловленных деформацией вскрытой скважиной горной породы, нужны количественные оценки величины и характера изменения поперечного сечения скважины над долотом по мере удаления его от рассматриваемого сечения скважины. Методика таких расчетов должна базироваться на стандартных методах определения показателей механических свойств горных пород. Но такая методика отсутствует. Решение этой задачи было принято в качестве первоочередной при выполнении диссертационной работы для того, чтобы в последующем приступить к решению вопросов предупреждения осложнений и совершенствования шарошечных долот для бурения пологих и горизонтальных скважин. Надежность решений задачи о предупреждении осложнений зависит как от ее методического обеспечения, так и от достоверности используемых в расчетах характеристик упругих свойств горной породы. Этот вопрос также требовал существенной доработки.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с Межвузовской научно-технической программой П.Т.467 "Технология добычи, транспорта и углубленной переработки нефти, газа и конденсата" (Приказ Минобразования России № 865 от 03.04.98. Указание № 747-19 от 22.12.97); Межвузовской научно-технической программой "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" (Подпрограмма 206 "Топливо и энергетика", раздел 206.03 "Перспективные наукоемкие технологии поиска, освоения и транспорта и переработки углеводородного сырья". Приказ Минобразования России № 539 от

12.02.2001), Межвузовской научно-технической программой П.Т.436 "Энерго- и ресурсосберегающие технологии добывающих отраслей промышленности" (Указание Минобразования России № 744-19 от 22.12.97. Приказ Минобразования России № 717 от 16.03.98).

Цель диссертационной работы — совершенствование прогнозирования и средств предупреждения осложнений, которые обусловлены упругим смещением стенок скважины в результате деформирования вскрытой долотом горной породы при бурении наклонных и горизонтальных скважин.

Основные задачи исследований:

2) решить задачу и разработать программу расчета упругого деформирования поперечного сечения наклонной скважины после образования его долотом;

4) разработать метод расчета упругих характеристик горной породы поданным измерения деформаций поперечного сечения скважины;

5) усовершенствовать периферийное вооружение шарошечного долота применительно к особенностям бурения наклонных и горизонтальных скважин.

Научная новизна работы:

Защищаемые положения:

2) определение модуля упругости горной породы, по штампу с учетом масштабного эффекта;

Практическая ценность работы:

Апробация работы:

Заключение Диссертация по теме "Технология бурения и освоения скважин", Булюкова, Флюра Зиннатовна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Получено и проверено по опубликованным экспериментальным данным решение задачи об упругом смещении стенки вертикальной скважины над долотом с использованием модуля деформации (упругости) горной породы по штампу. Обоснованы параметры численного интегрирования для определения смещения стенки наклонной скважины как общего случая скважины, предложены методика расчета и ее программное обеспечение.

2 Экспериментально подтверждена статистическая значимость влияния масштабного эффекта при определении модуля деформации горной породы по штампу. При диаметре штампа й > 4,5 мм зависимость модуля деформации от диаметра штампа гиперболическая с асимптотой не равной нулю, поэтому для приведения модуля деформации горной породы к диаметру скважины рекомендуется определять его величину на трех уровнях: 4.5; 8 и 16 мм с последующим вычислением уравнения-регрессии.

3 Предложен и обоснован способ определения модуля деформации и коэффициента бокового распора горной породы в естественных условиях по результатам измерений в двух взаимно перпендикулярных направлениях смещений стенок наклонной скважины после вскрытия горной породы долотом.

4 Аналитически показана и подтверждена анализом кавернограмм возможность затяжек и прихвата инструмента из-за заклинивания долота в результате упругого смещения над ним стенок скважины. Для снижения опасности прихвата предложено определять величину нижней границы плотности бурового раствора из условия предельно допустимого смещения стенки скважины.

5 Показана необходимость снижения прихватоопасности шарошечных долот, предназначенных для бурения наклонных и горизонтальных скважин. Разработано на уровне изобретения и проверено графо-аналитическим методом размещение периферийного и калибрующего вооружения с вспомогательными венцами, обеспечивающее формирование шарошками долота стенки скважины без спиральных выступов, снижение требуемой боковой нагрузки при искусственном искривлении скважины и восстановление сечения скважины над долотом при подъеме его с вращением.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Булюкова, Флюра Зиннатовна, Уфа

1. Акбулатов Т.О., Левинсон Л.М., Хасанов P.A. Роторные управляемые системы. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. - 90 с.

2. Алексеев Ю.Ф. Повышение эффективности работы шарошечных долот на основе изучения механических и абразивных свойств горных пород в свете решения задач АСУТП бурения: дис. . докт. техн. наук. Уфа, 1985. -409 с.

3. Алимжанов М.Т. Устойчивость равновесия тел и задачи механики горных пород. Алма - Ата, 1982. - 272 с.

4. Антипов В.И., Нагаев В.Б., Седых А.Д. Физические процессы нефтегазового производства. Т.1. М.: Недра, 1998. — 372 с.

5. A.c. 1180476. Шарошка бурового долота /Б.Н. Трушкин, М.М. Абдуллин, А.Н. Попов и др.; Опубл. 23.09.85 //Изобретения. 1985. - № 35.

6. A.c. 1627643. Буровое трехшарошечное долото / А.Н. Попов, Б.Н. Трушкин, A.B. Торгашов и др.; Опубл. 15.02.91 //Изобретения. 1991. -№6.

7. A.c. 1810462. Шарошечное долото / А.Н. Попов, Б.Н. Трушкин, С.П. Баталов и др.; Опубл. 23.04.93 //Изобретения. — 1993. № 15.

8. A.c. 1810463. Шарошка бурового долота/ A.B. Торгашов, A.B. Сусликов, A.A. Логинов и др.; Опубл. 23.04.93 //Изобретения. 1993. - № 15.

9. Байдюк Б.В. Механические свойства горных пород при высоких давлениях и температурах. М.: ГОСТОПТЕХИЗДАТ, 1963.- 102 с.

10. Байдюк Б.В., Переяслов А.Н. О влиянии фактора времени на деформацию стенок нефтяных скважин //Нефтяное хозяйство. 1971, №10.- С. 9 - 12.

11. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика горных пород.- М.: Недра, 1975. -271с.

12. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. — М.: Высшая школа, 1968. — 512 с.

13. Беликов В.Г., Посташ С.А. Рациональная отработка и износостойкость шарошечных долот. — М.: Недра, 1972. 161 с.

14. Блинков О.Г. Пути повышения эффективности работы буровых шарошечных долот: автореф. дис. .док. техн. наук. Москва, 2007. - 47с.

15. Булюкова Ф.З., Попов А.Н., Попов М.А. Расчет упругого деформирования сечения ствола наклонной скважины //Повышение качества строительства скважин: Сб. науч. тр. II Международной науч.-техн. конф. Уфа: Изд-во Нефтегазовое дело, 2010. - С. 74-81.

16. Буровые долота, калибраторы, центраторы. Изд-во ОАО "Волгабурмаш", 2007. - 49 с.17Валитов P.A. Разработка технологического обеспечения бурения горизонтальных скважин со сверхдальними отходами: дис. .канд. техн. наук. Уфа, 2004. - 152 с.

17. Васильченко C.B., Потапов А.Г. Условия образования шламовых дюн в наклонных участках скважины. Доклад /II Международный семинар "Горизонтальные скважины". Москва, 27-28 декабря 1997.

18. Вдовин К.И. Экспериментальные исследования механических свойств плотных и пористых горных пород при статическом и динамическом1 вдавливании штампов: дис. . канд.техн.наук. -Уфа^ 1970. 199 с.

19. Витке В. Механика скальных пород. М.: Недра, 1990. - 439 с.

20. Войтенко B.C. Прикладная геомеханика в бурении. М.: Недра, 1990. -252 с.

21. Войтенко B.C., Леонов Е.Г., Филатов Б.С. Прогнозирование скорости сужения ствола и расчет важнейших технологических параметров при пластических деформациях пород, слагающих стенки скважин // Нефтяное хозяйство, 1974. №8. -С. 21- 24.

22. Высококачественные инвертно-эмульсионные растворы для пологих скважин /А.Я. Соловьев, В.А. Докичев, Г.В. Конесев и др. //Нефтегазовое дело, 2004. № 2. - С. 67-72.

23. Ганджумян P.A. Математическая статистика в разведочном бурении: Справочное пособие. — М.: Недра, 1990. — 218 с.

24. Гилязов P.M. Совершенствование техники и технологии бурения боковых стволов: дис. .канд. техн. наук. — Уфа,1999. — 140 с.

25. Головкина H.H. Методическое и экспериментальное обеспечение прочностных расчетов стенок скважины в пористых горных породах: дис. .канд. техн. наук. Уфа, 2001. - 160 с.

26. Двойников М.В. Совершенствование технологии бурения скважин с горизонтальным окончанием комбинированным способом //Известия вузов. Нефть и газ, 2009. -№ 3.-С. 15-18.

27. Деформационные свойства горных пород при высоких давлениях и температуре /Л.А. Шрейнер, Б.В. Байдюк, H.H. Павлова и др. М.: Недра, 1968.-358 с.

28. Динник А.Н. Распределение напряжений вокруг подземных горных выработок //Труды совещания по управлению горным давлением. М.: Изд-во АН СССР, 1938. - С. 7-35.

29. Добрынин В.М. Деформации и изменения физических свойств коллекторов нефти и газа. М.: Недра, 1970. - 239 с.

30. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин.- JL: Наука, 1974.108 с.

31. Ержанов Ж.С. Теория ползучести горных пород и её приложения. Алма-Ата: Наука, 1964.-248 с.

32. Желтов Ю.П. Деформации горных пород. М.: Недра, 1966. - 198 с.

33. Игнатов В.И. Организация и проведение эксперимента в .бурении. — М.: Недра, 1978.-94 с.

34. Ильницкая Е.И., Тедер Р.И. и др. Свойства горных пород и методы их определения. М.: Недра, 1969. - 392 с.

35. Исмаков P.A. Совершенствование геомеханического и триботехнического обеспечения работы системы "скважина-скважинная жидкость-инструмент": дис. . .докт. техн. наук. — Уфа, 2006. — 320 с.

36. Использование оксалей при бурении скважин для установки противоприхватных ванн / Г.В. Конесев, H.A. Петров, И.Н. Давыдова, А.Ю. Орлова //Нефтегазовое дело, 2007. Т.5. - №2. - С. 35-40.

37. Кагарманов Н.Ф. Непрерывное разрушение горных пород при бурении скважин алмазно-твердосплавными долотами режуще-скалывающего действия: дис. .докт. техн. наук. —Уфа, 1983. — 486 с.

38. Калинин А.Г., Григорян H.A., Султанов Б.З. Бурение наклонных скважин: справочник. М.: Недра, 1990. - 348 с.

39. Карташов Ю. М. Прочность и деформируемость горных порд. М.: Недра, 1979.-269 с.

40. Крылов В.И., Крецул В.В. Особенности технологии промывки горизонтальных скважин //Нефтяное хозяйство. — 2001. № 7. — С. 20-24.

41. Леонов Е.Г., Триадский В.М. Деформация стенок скважин в глинистых породах и солях //Тр. Московского института нефтехимии и газовой промышленности. М.: МИНХ им. И.М. Губкина, 1980, №32. - С. 62-70.

42. Лехницкий С.Г. Определение напряжений в упругом изотропном массиве вблизи вертикальной цилиндрической выработки круглого сечения // Изв. АН СССР, ОТН- 1938. Вып.7.

43. Лозгачев Е.Г., Нагапетьян Л.В. Исследование законов распределения показателей прочностных свойств горных пород // Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Межвузовский научно-тематический сб. -Уфа: УНИ, 1979. С. 63-66.

44. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. Л.: Недра, 1970.-528 с.

45. Мокшин A.C., Владиславлев Ю.Е., Комм Э.Л. Шарошечные долота. М.: Недра, 1971.-216 с.

46. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. М.: Мир, 1969. — 863 с.

47. Овчинников В.П., Двойников М.В., Пролубщиков C.B. Определение осевой нагрузки на долото при бурении скважин с горизонтальным окончанием //Бурение и нефть, 2007. № 5.- С. 18-21.

48. Павлова H.H. Деформационные и коллекторские свойства горных пород.1. М.: Недра, 1975. -240 с.

49. Пат. 2184232 РФ: Способ определения статистических характеристик коэффициента бокового распора пласта пористой горной породы /А.Н. Попов, H.H. Головкина, P.A. Исмаков и др.; Опубл. 27.06.02 //Изобретения. -2002. -№ 18.

50. Пат. 2215111 РФ. Буровое трехшарошечное долото /P.A. Исмаков, А.Н. Попов, Ю.Г. Матвеев и др.; Опубл. 27.10.03 //Изобретения. 2003. - № 30.

51. Пат. РФ 2361998 Буровое трехшарошечное долото /А.Н. Попов, А.И. Могучев, М.А. Попов. Опубл. 20.07.2009. - Бюл. № 20.

52. Пат. 2373369 РФ. Шарошечное долото /А.Н. Попов, Ю.Г. Матвеев, А.И. Могучев, М.А. Попов; Опубл. 20.11.09. Бюл. № 32.

53. Пат. 2404353 РФ Трехшарошечное долото /А.Н. Попов; Ю.Г. Матвеев, А.И. Могучев, Ф.З. Булюкова. Опубл. 20.11.2010. - Бюл. № 32.

54. Попов А.Н., Головкина H.H. Модель пористой горной породы для расчета компонент напряжений на стенках скважины и давления их самопроизвольного гидроразрыва в процессе бурения//Изв. вузов. Нефть и газ. 1999, № 5. С. 29-34.

55. Попов А.Н., Головкина H.H. Прочностные расчеты стенок скважины в пористых горных породах. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. - 70 с.

56. Попов А.Н., Могучев А.И., Попов М.А. Деформирование стенок наклонной скважины и его влияние на работу и изнашивание буровых долот. //НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 2008. - № 3. - С. 6-13.

57. Попов А.Н., Могучев А.И., Попов М.А. Согласование шкал твердости горных пород в категориях с показателями их механических свойств //НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 2009. -№ 2. С. 18-23.

58. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. Утверждено постановлением Госгортехнадзора России № 24 от 9,04.1998. М., 1998. - РД 08-200-98.

59. Проселков Е.Ю., Проселков Ю.М. Использование геонавигации для оперативного управления траекторией ствола горизонтальной скважины /Нефтяное хозяйство. 2001. - № 2. - С. 32-35.

60. Рабинович Н.Р. Инженерные задачи механики сплошной среды в бурении. -М.: Недра, 1989.-270 с.

61. Релаксация' напряжений в< нетронутом массиве /T.F. Фараджев,. Ф:А. Шихалиев, И.Х Ибрагимов и др. //Изв. вузов. Нефть и газ, 1973. № 3. - С. 19-21. .

62. Руппенейт К.В., Долгих М.А., Матвиенко В.В. Вероятностные методы оценки прочности и деформируемости горных пород. — М.: Стройиздат, 1964.-82 с.

63. Самигуллин В. X. Предупреждение и ликвидация осложнений при бурении горизонтальных скважин: Дис. .канд. техн. наук. Уфа, 1999. - 130 с.

64. Сеид-Рза М.К., Фараджев Т.Г., Расанов P.A. Предупреждение осложнений в кинетике буровых процессов. М.: Недра; 1991. - 272 с.

65. Сельващук А.П., Бондаренко А.П., Ульянов М.Г. Прогнозирование градиента открытия поглощения при бурении скважин на месторождениях Восточной Украины. М.: ВНИИЭгазпром. - 1981, № 5. - 33 с.

66. Семенычев Г.А. Предупреждение осложнений, связанных с потерей устойчивости стенок глубоких скважин в Прикаспийской впадине: дис.канд. техн. наук. — Уфа, 1992. 113 с.

67. Смазочное действие сред в буровой технологии /Г.В. Конесев, М.Р. Мавлютов, А.И. Спивак и P.A. Мулюков. М.: Недра, 1993. - 272 с.

68. Современные шарошечные долота, проблемы их совершенствования и повышения надежности /A.B. Торгашов, В.А. Барвинок, И.К. Бикбулатов и др. Самара: Самарский научный центр РАН, 2000. - 190 с.

69. Спивак А.И., Попов А.Н. Разрушение горных пород при бурении скважин. -М.: Недра, 1994.-261с.

70. Справочник по механическим и абразивным свойствам горных пород нефтяных и газовых месторождений /М.Г. Абрамзон, Б.В. Байдюк, B.C. Зарецкий и др. М.: Недра, 1984. - 207 с.

71. Справочник физических констант горных пород /Под ред. С. Кларка. М.: Мир, 1969.-542 с.

72. Ставрогин, А.Н., Протосеня А.Г. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах. М.: Недра, 1985. - 271 с.

73. Степанов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. — М.: Машиностроение, 1985. 232 с.

74. Тедер Р.И. Комплексное исследование физико-механических свойств горных пород //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1965, № 12.

75. Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учебник для вузов /А.Н. Попов, А.И. Спивак, Т.О. Акбулатов и др.; под общ. ред. А.И. Спивака и JI.A. Алексеева. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2007. - 508 с.

76. Тимофеев Н.С., Вугин Р.Б., Яремийчук P.C. Усталостная прочность стенок скважин. М.: Недра, 1985. - 200 с.

77. Тимофеев Н.С., Вугин Р.Б. Экспериментальное исследование усталостного разрушения пород от циклических гидродинамических нагрузок // Нефтяное хозяйство. 1969, № 6. - С. 10 -14.

78. Трехшарошечные буровые долота: Каталог. Изд-во ООО "НЛП Буринтех", 2010.-24 с.

79. Трушкин Б.Н. Исследование работы элементов вооружения шарошечных долот при бурении: дис. . .канд. техн. наук. — Уфа, 1974. — 186 с.

80. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. М.: Недра, 1977. - 503 с.

81. Устойчивость горных пород при бурении скважин на большие глубины / М.К. Сеид-Рза, М.Д. Фаталиев, Т.Г. Фараджев и др. М.: Недра, 1972. -270 с.

82. Чернышов С.Е., Крысин Н.И. Совершенствование технологии строительства дополнительных стволов из ранее пробуренных скважин //Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. -М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 2009. № 10. - С. 24-28.

83. Шарошечные долота и бурильные головки: Каталог /П.И. Сопин, P.M. Богомолов, Ю.Г. Михайлин и др. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1990.

84. Шахмаев З.М., Рахматуллин-- В.Р. Технология, бурения в. осложненных условиях. Уфа: Китап-, 1994. - 264 с.

85. Хьюз' Кристенсен: Каталог буровых долот. — Изд-во Бейкер Хьюз Инкорпорейтед, 2001. — 45 с.

86. Яремийчук Р.С., Семак Г.Г. Обеспечение надежности и качества стволов глубоких скважин. М.: Недра, 1982. - 259 с.

87. Hobbs D.W. Stress-strain behaviour of some coal measure rocks //Colliery Cuard., 1971, 219, № 4. P. 200-202.

88. Horizontal drilling and conmletions: a review of available technology / R.-Jurgens, R. Bitto, B. Henderson // Petroleum Engineer International. 1991, №2.-P.14-21.

89. Isaakson E. Rock pressure in mines. London, Salisbury Hause, E. S. 2, 1958/ -212 p.

90. Meehan D. H. Technology vital for horizontal well success // Oil and Gas J. -1995, XII. Vol. 93, № 50. - P. 18-22.

91. Kennedi J.L. Drilling around the World // Oil and Gas J. -1974.-Vol.72, № 38. P.128-148.

92. Phenomenology of the size effect in hardness tests with a blunt pyramidal indenter / Atkinson M. // J. Mater. Sci., 1998. №11. - P. 37 - 47.

93. Reed Hycalog: Каталог буровых долот. — Изд-во A Grant Prideco Company -33 с.

94. Santos H., Pick A., Roegiers J.C., "Wellbore stability: A new conceptual approach based on energy", Sept.27-30, 1998, SPE 49264.

95. Schroeder T., Mathis D., Horward R., Williams C. Teamwork and geosteering pay off in gorizontal project // Oil and Gas J. 1995, II. - Vol. 93, № 9. - 33 - 39.

96. Tangegial M.J. Horizontal flow drilling requires focus on well control // Oil and Gas J. 1994, VI. - Vol. 92, №24. - P. 119 - 123.

97. Young S. The alternative to the oil-based drilling mud. Technical and environmental benefits of psevdo-oil-based drilling mud// 7-th Northen Drilling Conference. Kristiansand, North Norway. - October 1994.

Информация о работе

Булюкова, Флюра Зиннатовна
кандидата технических наук
Уфа, 2011
ВАК 25.00.15

Диссертация

Прогнозирование и предупреждение осложнений, обусловленных упругим смещением стенок скважины - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы