Совершенствование геомеханического и триботехнического обеспечения работы системы "скважина - скважинная жидкость - инструмент"

Исмаков, Рустэм Адипович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Совершенствование геомеханического и триботехнического обеспечения работы системы "скважина - скважинная жидкость - инструмент"
ВАК РФ 25.00.15, Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование геомеханического и триботехнического обеспечения работы системы "скважина - скважинная жидкость - инструмент""

На правах рукописи

ИСМАКОВ РУСТЭМ АДИПОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО И ТРИБОТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ СИСТЕМЫ " СКВАЖИНА-СКВАЖИННАЯ ЖИДКОСТЬ-ИНСТРУМЕНТ"

Специальности: 25.00.15 - "Технология бурения и освоения скважин"; 05.02.13 - "Машины, агрегаты и процессы" (нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Уфа - 2006

Работа выполнена на кафедрах "Нефтегазопромысловое оборудование" и "Бурение нефтяных и газовых скважин" Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный консультант

д-р техн. наук, проф. Попов Анатолий Николаевич.

Официальные оппоненты:

д-р техн. наук, с.н.с. Крысин Николай Иванович;

д-р техн. наук, с.н.с. Симонянц Сергей Липаритович;

д-р техн. наук, доц. Закиров Николай Николаевич.

Ведущая организация

ООО "ВолгаУралНИПИгаз".

Защита состоится "22" декабря 2006 года в 10.00 на заседании диссертационного совета 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 "20" ноября 2006 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ямалиев В.У.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Современный этап освоения новых месторождений характеризуется все возрастающей осложненностью, связанной с ростом глубин залегания продуктивных пластов и с необходимостью строительства и. эксплуатации наклонных скважин с большими углами искривления и отходами от вертикали, в том числе с горизонтальным окончанием. Соответственно условия работы. особенно инструментов и оборудования, эксплуатируемых внутри скважины (скважинных инструментов и оборудования), а также стенок скважины в процессе бурения, становятся все более тяжелыми. Успешность бурения и эксплуатации скважин обеспечивается высокими скоростями бурения, качеством вскрытия и крепления продуктивных пластов, разработкой и реализацией мероприятий по прогнозированию и предупреждению осложнений и аварий. В этих условиях техническое й технологическое обеспечение развития нефтегазовой отрасли требует дальнейшего совершенствования на базе углубленных исследований. Решение проблемы в такой постановке делает целесообразным комплексное рассмотрение системы "скважина-скважинная жидкость-инструмент" с точек зрения триботехники и геомеханики.

Задачами, требующими первоочередного решения в рамках этой проблемы, являются совершенствование прочностных расчетов стенок скважины, разработка бурового раствора с улучшенными антифрикционными и выносными свойствами и неактивного по отношению к горным породам стенок скважины, основных функциональных систем шарошечных долот (вооружения и систем смазки) и рецептур смазочных материалов для скважинных инструментов и оборудования. Обобщение и дальнейшее развитие исследований в этом направлении является предметом представленной диссертации.

Цель работы

Улучшение технико-экономических показателей функционирования системы "скважина-скважинная жидкость-инструмент" на базе ее углубленного изучения и совершенствования как объекта геомеханики и триботехники.

Основные задачи исследований:

1) совершенствование расчетного метода прогнозирования осложнений при бурении, обусловленных разрушением стенок наклонных скважин;

2) обоснование и разработка состава инвертно-эмульсионного бурового раствора (ИЭР) с улучшенными выносными и антифрикционными свойствами;

3) обоснование и разработка технических решений по совершенствованию функциональных систем шарошечных долот, обеспечивающих повышение показателей бурения и эффективную работу в условиях управления кривизной скважины;

4) обоснование и выбор рецептур смазочных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами для опор долот и резьбовых соединений;

5) промысловые испытания технических и технологических разработок и оценка их технико-экономических показателей.

Научная новизна

Новыми результатами аналитических и экспериментальных исследований с привлечением промысловых данных являются обоснование и разработка:

- положения, что только полная непроницаемость (закольматированность) пористых стенок скважины обеспечивает существенное повышение их сопротивления разрушению;

- методики расчета диапазона давления бурового раствора в наклонной скважине из условия сохранения стенок в упругом состоянии, учитывающей пористость и длительную прочность горных пород;

- способа определения коэффициента бокового распора пористых горных пород по данным испытаний скважин на гидроразрыв;

- использования изменения водосодержания и температуры инвертной эмульсии при переходе из объемного состояния в корку для снижения ее

сопротивления сдвигу;

- нового реагента эмульгатора-стабилизатора (РЭС-Т) и состава ИЭР на его основе, имеющего высокие выносную способность и агрегативную устойчивость и пониженное сопротивление сдвигу фильтрационной корки и способствующего сохранению длительной прочности стенок скважины;

- технических решений по попарному размещению зубков в двухрядных периферийных венцах шарошек и согласованному с ним размещению подрезных зубков, по повышению эффективности систем смазки за счет принудительной подачи масла к поверхностям трения и по улучшению деформационной характеристики уплотнений опор за счет рациональной геометрии применительно к работе шарошечных долот с. управлением кривизной в процессе бурения;

- рецептур смазочных материалов с использованием химически модифицирующих поверхности трения присадок, активизируемых теплом трения, и наполнителей для тяжело нагруженных узлов трения скважинного оборудования и инструментов, в том числе для условий работы в коррозионно-активных средах.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- методика расчета диапазона давления бурового раствора в скважине из условия сохранения стенок в упругом состоянии и способ определения коэффициента бокового распора пористых горных пород по данным испытаний соответствующих интервалов бурения на гидроразрыв;

- реагент РЭС-Т и состав ИЭР на его основе для условий бурения скважин на острове Сахалин со сверхдальними отходами от вертикали;

- статистический метод расчета ожидаемых передаточных отношений шарошек и схем взаимодействия вооружения с забоем скважины на стадии проектирования долота;

- технические решения группового размещения основного и подрезного вооружения шарошек в венцах, принудительной смазки элементов опор и узлов их герметизации для повышенных частот вращения шарошечных долот;

- физико-химическое обоснование и технические решения по составу смазочных материалов для тяжело нагруженного скважинного инструмента, в т.ч. для негерметизированных и герметизированных опор шарошек и резьбовых соединений бурильных и насосно-компрессорных труб, и результаты их промышленного использования.

Практическая ценность работы

1 Методические и аналитические разработки диссертационной работы вошли в «Стандарт предприятия по методике расчета диапазона давления бурового раствора в скважине из условия сохранения стенок в упругом состоянии», который введен в действие и используется с 01.06.2004 г. в ОАО «НК "Роснефть-Сахалинморнефтегаз"».

2 Реагент РЭС-Т и ИЭР на его основе использовался при бурении восьми скважин со сверхдальними отходами в ОАО "НК "Роснефть-Сахалинморнефтегаз" и обеспечил качественную очистку ствола скважины от шлама и снижение сопротивления движению колонны в скважине. Экономический эффект на программу бурения из 19 скважин составил 222 млн руб.

3 По техническим решениям размещения вооружения в венцах и уплотнений опор шарошек подготовлена и передана на ОАО "Волгобурмаш" и ОАО "Уралбурмаш" конструкторская документация (чертежи). Изготовлена опытная партия долот 215,9 СЗ-ГАУ К.53-МЗ и испытана в ОАО "Башнефть" в составе с принудительной системой смазки опор.

4 Предложенные смазочные композиции для различных триботехнических узлов породоразрушающего и бурильного инструментов прошли широкие промысловые испытания в "Башнефти", "Оренбургбургаз", "Удмуртнефти", "Востсибнефтегеологии". Общий экономический эффект от применения смазок в 1982.. .1986 годах составил более 469 тыс. рублей в ценах 1980-х годов.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на третьей Всесоюзной конференции по динамике, прочности и надежности нефтепромыслового оборудования (Баку, Азиннефтехим, 1983); Всесоюзной школе по коллоидной химии нефти и нефтепродуктов (Уфа, УНИ, 1985); межвузовской научно-технической конференции «Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири» (Тюмень, ТГУ, 1986); межреспубликанской научно-методической конференции «Интеграция образования производства и науки — основы коренного улучшения качества подготовки специалистов» (Алма-Ата, Казахский политехнический институт, 1989); Республиканской научно-технической конференции «Диагностика, ресурс и прочность оборудования для добычи и переработки нефти (Уфа, УНИ, 1989); Intertribo' 90 Proceedings of IV symposium (Чехословакия, Высокие Татры, 1990); Международном научно-техническом семинаре «Проблемы нефтегазовой отрасли» (Уфа, УГНТУ, 1998); Международной научно-технической конференции «Качество, безопасность и энергосбережение» (Самара, СамГТУ, 1998); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы породоразрушающего бурового инструмента» (Самара, СГТУ, 1999); Международном форуме по проблемам науки, техники и образования "Академия наук о Земле", (Москва, 1999); Всероссийской конференции "Геология и проблемы разработки месторождений углеводородов" (Уфа, УГНТУ, 2001); третьем Конгрессе нефтегазопромышленников России (Уфа, НИИ «Реактив», 2001); пятом Международном симпозиуме по бурению скважин в осложненных условиях (Санкт-Петербург, СПГТИ им. Г.В.Плеханова, 2001); конференции "Региональные проблемы энергосбережения и пути их решения" (Н.Новгород, НГТУ, 2001); электронной конференции по МНТП Рособразования РФ "Топливо и энергетика" (Москва, 2002); Всероссийской научно-практической конференции по техносферной безопасности (Ростов-на-Дону, 2002); 5-й Международной научно-практической конференции по фундаментальным проблемам приборостроения,

информатики, экономики и права (Москва, 2002); научно-практической конференции "Вклад науки РБ в реальный сектор экономики" (Уфа, 2003); восьмом (XXIX) Уральском горнопромышленном съезде (Учалы, 2004); Международной конференции "Повышение качества строительства скважин" (Уфа, УГНТУ, 2005).

Публикации

Основные результаты диссертационной работы изложены в 73 печатных работах, в том числе в 11 изобретениях и патентах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 320 страницах машинописного текста и содержит 55 рисунков, 56 таблиц, библиографический список из 192 наименований, а также 18 приложений.

Автор выражает искреннюю благодарность за консультации, ценные советы и замечания профессорам А.И. Спиваку, . Г.В. Конесеву и Ю.Г. Матвееву, доцентам P.A. Мулюкову, А.И. Могучеву, А.Я. Соловьеву и Ф.Н. Янгирову за помощь при проведении экспериментов и промысловых испытаний.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первом разделе работы рассматриваются вопросы обеспечения прогнозирования и предупреждения осложнений, связанных с напряженным состоянием и разрушением пористых проницаемых стенок скважины. Начало исследований по разработке прочностных расчетов степок нефтяных и газовых скважин для прогнозирования осложнений было положено С.Г. Лехницким, Л.А. Шрейнером и Б.В. Байдюком. Прзднее эти работы получили развитие под руководством М.Т. Алимжанова, B.C. Войтенко, Е.Г. Леонова, Н.С, Тимофеева,

P.C. Яремийчука, M.K. Сеид-Рза и др. Важнейшей нерешенной задачей в этой области являются определение расчетных характеристик горных пород, необходимых для выполнения расчетов с заданной вероятностью.

При решении поставленной задачи нами принята модель пористой породы и ее математическое описание, предложенные А.Н. Поповым и H.H. Головкиной. Важнейшими характеристиками этой модели являются коэффициент бокового распора X породы в условиях залегания и доля скелета с в опасных сечениях стенки скважины. Доля скелета рассматривается как функция пористости. В случае непроницаемой (закольматированной) стенки скважины все поры рассматриваем как закрытые, т.к. они гидравлически не сообщены со скважиной, а в случае проницаемой стенки — часть пор открытая, а часть закрытая. Для их характеристики вводим коэффициент к0. Если к0 = 0, то все поры закрыты (стенка скважины полностью закольматирована). При к0 — 1 все поры открыты и сообщаются со скважиной. Соответственно формулы для расчета компонент напряжений в скелете стенки вертикальной скважины приняли вид:

гг - гт (Рс-Рп)(1~с)К . m

--> (U

CfRk - Рп + -, (¿)

а* = 2а, + Pna-cX^kJ-p^K-ckJ^ р)

где р„ — пластовое давление; рс — давление в скважине на рассматриваемой глубине; oj и oi - вертикальные и горизонтальные напряжения в скелете породы до вскрытия скважиной:

(4)

с с

а,= Хрг+/>„(1-\Х1-с), (5)

где рг — геостатическое давление.

Корректность формул (1), (2) и (3) проверена по результатам промысловых определений давления открытия поглощения в результате гидроразрыва. Принимаем, что в случае с^к = 0 давление в скважине равно давлению гидроразрыва. В общем виде давление гидроразрыва ргр равно

Ргр = Лрг + Вр„, (6)

где А и В - параметры уравнения, которые в соответствии с вышеизложенным определяются по формулам:

А- ; ' (7)

\+к0а-с)'

= (\-с)[2с(\-Х) + к0+\] 1 + к0(\-с)

А.П. Сельващуком и др. опубликованы результаты промысловых измерений давления открытия поглощения (гидроразрыва) продуктивными отложениями месторождений Восточной Украины и необходимая информация о горных породах. Нами все данные о градиентах давлений приведены .к безразмерному виду путем их деления на градиент давления воды при ее плотности 1000 кг/м3. Обработка информации по рассматриваемым месторождениям показала, что испытания на Шебелинском, за исключением одного испытания, и Ефремовском месторождениях соответствуют случаю непроницаемой стенки скважины, а испытания на Опошнянском месторождении - случаю проницаемой стенки скважины.

Из формул (6), (7) и (8) следует, что давление гидроразрыва с ростом X увеличивается, а с ростом пористости снижается. Отсюда следует, что трещина гидроразрыва должна образовываться в интервале горных пород, у которых X наименьший, а т наибольший. Но такое событие маловероятно, поэтому величины Хит принимают некоторое промежуточное расчетное значение. Запишем величину Хр через ее статистические характеристики:

Хр=Х-5^, (9)

где X и ^ - среднее арифметическое значение и среднее квадратическое отклонение величины X,; * — параметр распределения. Данные А.П. Сельвашука позволили оценить величину t по трем месторождениям. Результаты расчета приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что величина параметра г колеблется около единицы. Для оценочных расчетов ка принимаем I =1. Результаты расчета также приведены в таблице 1, из которой следует, что все расчетные величины к0 принимают значения либо близкие к нулю, либо близкие к единице. Это дает основание сделать вывод, что только полная непроницаемость (закольматированность) стенки скважины повышает ее сопротивление разрушению.

Таблица 1 - Результаты расчета величин t и ка

Месторождение t Исходные данные для расчета к„ К,

А В Ргр Рп ср Хр

Шебелинское 0,927 0,403 0,804 - - - 0,41 -0,004

Шебелинское - - - 1,437 0,928 0,492 0,41 1,068

Ефремовское 0,780 0,500 0,678 - - - 0,41 -0,040

Опошнянское 1,179 0,481 0,518 - - 0,37 1,075

Наличие данных о пористости горных пород позволило решить задачу о зависимости расчетной доли скелета ср от общей пористости. Для песчано-глинистых пород эта зависимость имеет вид

ср = ехр(-19,1тяД (10)

где тр — расчетное значение общей пористости.

Затем была проведена оценка расчетных значений величин ср и Хр по отношению к статистическим характеристикам этих параметров:

ср=с -iciP; (П)

(12)

где с И5и I И1;. - рассчитаны по данным об общей пористости и

коэффициенте Пуассона рассматриваемых пород соответственно. Для продуктивных отложений Шебелинского месторождения

с = 0,616; 5=0,122; 1=0,430; ^ = 0,205.

Подставив характеристики горной породы в формулы (11) и (12) и решив их относительно Гр, получим ?р(с) = 1,016 и Гр(л.) = 0,926. Среднее значение составит

/р = (Гр(с)+ Гр(Х))/2 = 0,971. Из сопоставления этой величины с табличными значениями параметра Стьюдента следует, что величина Гр соответствует уровню значимости q = 0,025 при использовании в расчетах значений двух

независимых случайных величин.

С точки зрения предупреждения поглощения бурового раствора основной

интсрсс представляет нижняя (прогнозная) граница давлений гидроразрыва с

заданной вероятностью. Для Шебелинского месторождения

Ргр.п = Л„рг + Др» = 0,347рг + 0,804рт (13)

где А„ и Вп - прогнозные значения параметров зависимости (13). С другой стороны, величина А„ может быть рассчитана по формуле

А„ = 2с„ К, (14)

где сп и Хп - прогнозные значения параметров, соответствующих нижней границе давлений гидроразрыва. Представим прогнозные значения в виде сп = с -5сгп; (15)

хп = (16)

где („ - параметр распределения Стыодепта.

Подставив статистические характеристики с и X, приведенные выше, в формулу (14) и решив полученное выражение относительно Г,,,'получим

Г„= 1,487. Найдем отношение /„/ /р:

о-

Гп/ Ц = 1,487/0,926 = 1,53 я 1,5.

Отсюда следует, что при прочностных. расчетах прогнозное значение характеристики хп горной породы можно определить по формуле

хп= х ± 1,5*-,ук, (17)

где I - параметр распределения Стьюдента при принятом уровне значимости. Целесообразно принять В„ = Вр, т.е. определить как для средних давлений гидроразрыва, а параметр Ап рассчитать при /п = 1,5 t.

Реальное значение коэффициента X находится в интервале ^ Я. ^ \<х>)

где Яу - значение Я. для упругой модели горной породы; к^ - предельное значение, к которому стремится А, в процессе релаксации естественных напряжений.

Нами для определения статистических характеристик коэффициента бокового распора пластов горных пород с учетом величины их пористости и в условиях действия фактического пластового давления предложен следующий способ. Не' менее чем в трех скважинах следует определить давление гидроразрыва, пластовое давление, полную пористость в пределах толщины пласта и с учетом ее фактического распределения расчетное значение пористости тр и доли скелета ср. По каждой скважине определить Лр:

>-р = (ргр -Рп{ 1 +ср- 2с/)У{2ср (рг-р„ + срРп)). (18)

Далее расчетные величины коэффициента бокового распора следует рассмотреть как значения вариационного ряда. Тогда

Х= Хр/(1 -иО; (19)

5Х= (20)

где м> - коэффициент вариации расчетной величины коэффициента бокового распора. Точность определения коэффициента бокового распора по данным о гидроразрывах скважин с непроницаемыми стенками выше, чем по данным о гидроразрывах скважин с проницаемыми стенками. На способ определения коэффициента бокового распора нами получен патент 2184232 РФ.

В настоящее, время наибольшее применение находит теория прочности Мора-Кулона, согласно которой в качестве обобщенных характеристик напряженного состояния горной породы в стенке скважины приняты максимальное касательное тшах и среднее нормальное аср напряжения. Тогда условие сохранения стенки скважины в упругом состоянии принимает вид

"^шах — ^дл"^ (21)

где Адл - коэффициент длительной прочности горной породы.

Величины Тщах и аср зависят от значительного числа факторов и поэтому для удобства принятия решения предлагается рассчитывать запас прочности п в рассматриваемой точке стенки скважины. Упругому состоянию горной породы в стенке скважины с учетом ее длительной прочности соответствует условие

**«>!. (22) где кдп - коэффициент длительной прочности горной породы, который изменяется от — 1 в момент вскрытия скважиной до кдл = при неограниченном времени пребывания ствола скважины не обсаженным. Поскольку напряжения в горной породе и давления рассчитываются в безразмерном виде, а прочностные характеристики породы размерные, то соответственно была преобразована формула для расчета запаса прочности: рв+т0с)

«=-^-, (23)

Рентах

где А и х ос - параметры предельной зависимости Мора-Кулона; рв — давление столба воды на рассматриваемой глубине.

При управлении величиной максимальных касательных напряжений регулированием давления бурового раствора в скважине прочностной расчет сводится к определению предельных давлений р3 в скважине. При этом возможны три случая напряженного состояния;

первый случай |ст2|>]ст,|>|стя|; второй случай |сг1|>|сг2|>|сгк|; третий случай |стг|>|стя|>|ст,|. Первый и второй случаи характеризуют нижнее р5Н, третий -верхнее ры предельное давление в скважине.

Предложенные расчетные формулы проверены по экспериментальным данным, полученным Н.С. Тимофеевым и др. на стенде высокого давления.

В случае наклонной скважины минимальный запас прочности может иметь место как в боковой точке, так и в верхней точке рассматриваемого сечения скважины. В этом случае необходимо выполнить шесть расчетов (по три в каждой точке). Нами разработана методика расчета п с использованием программы Excel. Пример результатов расчета показан на рисунке 1.

Точка А

Точка В

-п1 -П2

-пЗ -п=1

0,5 1,0 1,5 2,0 Относительное давление в

,5 1,0 1,5 2,0 Относительное давление в скважине

Рисунок 1 - Зависимости запаса прочности стенки наклонной скважины

от относительного давления в пей бурового раствора: т. А расположена на боковой стенке, а т. Я на верхней стенке скважины

Цифры при п соответствуют случаю напряженного состояния. Из рисунка 1 видно, что при рс < Ра, запасы прочности меньше единицы и стенка скважины не может находиться в упругом состоянии. В диапазоне рън < рс < pSB все зависимости п от рс расположены выше ординаты п = 1. Зависимость п от рс, соответствующая первому случаю напряженного состояния в т. А, определяет нижнее предельное давление в скважине р%И. Верхнее значение предельного давления в скважине pSB соответствует третьему случаю напряженного состояния в т.В.

Методика расчета вошла в «Стандарт предприятия по методике расчета диапазона давления бурового раствора в скважине из условия сохранения стенок в упругом состоянии» (авторы P.A. Валитов, P.A. Исмаков и

А.Н. Попов), введенный в действие с 01.06.2004 г. в ОАО "НК "Роснефть-Сахалинморнефтсгаз".

Выполненные расчеты для продуктивных отложений месторождения Одопту-море острова Сахалин показали, что неравномерное по окружности напряженное состояние горных пород стенок наклонной скважины, а также наличие напряжений, близких или превышающих их предел текучести, не гарантируют успех от применения существующих методов искусственной кольматации. Поэтому основное внимание следует уделить разработке рецептур буровых растворов с высокой смазывающей способностью, оказывающих минимальное вредное влияние на длительную прочность горных пород.

Во втором разделе обосновывается выбор типа и рецептуры промывочной жидкости для повышения эффективности работы инструмента при бурении скважин со сверхдальними отходами. Показано, что при строительстве подобных скважин наиболее перспективным классом буровых растворов являются инвертно-эмульсионные растворы (ИЭР), т. к. они имеют высокие антифрикционные свойства, их фильтраты инертны к проходимым породам и родственны пластовым флюидам продуктивных коллекторов. Это способствует долговременной устойчивости стенок скважины и обеспечивает высокое качество вскрытия продуктивных пластов. Применительно к скважинам со сверхдальними. отходами для растворов предъявляются дополнительные требования: высокие несущая способность и термостойкость и низкое сопротивление сдвигу фильтрационной корки. Совершенствование ИЭР с целью удовлетворения этим требованием является предметом исследований.

Несущая способность бурового раствора определяет вынос шлама из скважины и характеризуется показателем п = т01цт (здесь т0 - динамическое сопротивление сдвигу, а г|пл - пластическая вязкость). Термостойкость раствора характеризуется коэффициентом термического разжижения кр (кр=ц<90),ф(3)1г[ао>эф®, где г^^зфр) и Г)'- эффективные вязкости, измеренные

при температуре 90° и 30° соответственно и при скорости сдвига 3 с"1) и предельной температурой Т„р потери устойчивости эмульсии. 1

При образовании фильтрационной корки на стенке скважины происходит отжатие дисперсионной среды из раствора под действием перепада давления "скважина-пласт" и под механическим воздействием бурильного инструмента, в результате чего увеличивается водосодержание в растворе и соответственно изменяются его свойства в корке. Для благоприятного изменения свойств при переходе ИЭР из обычного состояния в корку предложено использовать процесс поликонденсации, инициируемый повышением температуры и концентрации дисперсной фазы, в результате которого образуются вещества, снижающие сопротивление фильтрационной корки сдвигу, но не снижающие агрегативную устойчивость ИЭР.

Обзор ранее выполненных исследований показал, что с этой целью могут быть использованы производные глицерина, которые будучи введенными в состав ИЭР, подвергаются гидролизу, а затем по мере накопления продуктов гидролиза начинаются процессы их дегидратация или полимеризация. При этом свойства ИЭР на каждом этапе процесса будут определяться свойствами соответствующих веществ. Направление и интенсивность процессов зависят от водосодержания и температуры, которые в объеме и в корке имеют разные значения и их следует использовать для инициирования процессов в корке. Меняя концентрацию и подбирая реагент с соответствующей термостойкостью, можно отрегулировать эти процессы в объеме раствора и в корке. Таким образом решается вопрос стабилизации технологических свойств бурового раствора.

Проблем с выделяющейся свободной водой в корке не возникает, так как вода прочно связывается продуктами гидролиза реагента, теряет активность и подвижность и не оказывает негативного влияния на устойчивость стенок скважины.

Технология получения реагента эмульгатора-стабилизатора заключалась в следующем. В качестве компонентов были выбраны эмульгатор-стабилизатор

С-1 (патент 2201950 РФ), обладающий высокой стабилизирующей способностью, и оксипропшшрованный глицерин ОПТ. Последовательно готовились пробы реагента, отличающиеся увеличением содержания ОПТ. Затем, путем перемешивания на миксере раствора реагента в дизельном топливе (ДТ) и воде, минерализованной хлористым кальцием (р = 1,2 г/см3), готовились пробы ИЭР. Состав инвертной эмульсии для всех проб реагента был следующим: 48,5% ДТ + 48,5% раствора СаС12 в воде + 3% реагента. Приготовление эмульсии велось при нормальной температуре и скорости вращения миксера 2500 об/мин. Время перемешивания составляло 20 минут. В таблице 2 приведены показатели свойств полученных эмульсий. Из таблицы 2 видно, что наилучшие свойства по показателю фильтрации имеет эмульсия с пробами № 2 и № 3. На основании этих проб нами разработан состав и способ получения эмульгатора-стабилизатора под названием РЭС-Т (пат. 2236286 РФ).

Таблица 2 - Показатели электростабильности (17), фильтрации (ПФ) и предельной температуры (Тпр) эмульсий

Реагент (номер пробы) и, В ПФ, см3/30 мин Т * пру °с

С-1 280 13,0 160

1 290 6,0 168

2 300 3,5 175

3 320 4,0 192

4 360 5,0 162

В дальнейшем был спланирован полнофакторный эксперимент по разработке и оценке свойств ИЭР с использованием РЭС-Т в сравнении с базовым раствором (БИЭР), разработанным специалистами ОАО «СахалинморНИПИнефть» и представляющим собой функциональный . аналог импортного раствора Enviromul, приготовленного на основе реагентов Эмультал, СМАД-1М и оргапоглмны. Исследования показали, что реагент РЭС-Т позволяет получить ИЭР с требуемыми параметрами при концентрации реагента 1,5...3,0 %. Состав опытного ИЭР включал дизельное топливо и водный раствор СаСЬ плотностью

р = 1,2 г/см3 в объемном соотношении 1:1, а также 2,25 % РЭС-Т и дополнительно барит до плотности раствора р = 1,17 г/см3.

ИЭР, разработанный на основе реагента РЭС-Т, прошел опытно-промышленные испытания на скважинах ОАО «НК "Роснефть-Сахалинморнефтегаз"». Он применялся при бурении скважин на Северный купол месторождения Одопту-море. Всего с применением разработанного ИЭР было пробурено девять скважин в период 2001-2004 гг.

В процессе испытаний контролировались основные параметры ИЭР. Данные об изменении несущей способности и липкости фильтрационной корки базового (БИЭР) и разработанного ИЭР представлены на рисунке 2.

1600 1200 800 400 0

1 - опытный 2 - базовый

—-

2 л-

0,16

В :: 0,12

5 ь =г О

е § 0,08 ■& §

° С 0,04

О-- —е-— ____

О 25 50 75 Температура, °С

100

8 12 Время, мин

Рисунок 2 - Зависимости несущей способности растворов от температуры (а) и коэффициента липкости их корки от времени (б)

Из рисунка 2, а следует, что применение разработанного ИЭР позволило существенно повысить несущую способность раствора при всех объемных температурах раствора, которые имели место в процессе проводки скважины, а из рисунка 2, б, что разработанный ИЭР позволил кратно уменьшить силы сопротивления движению колонн в скважинах. Это подтверждается уменьшением крутящего момента на бурильной колонне в среднем на 8 % при использовании опытного ИЭР по сравнению с базовым и обеспечением спуска . в скважину второй технической колонны без вращения. В результате применения разработанного ИЭР, снизилась стоимость метра проходки и существенно возросла коммерческая скорость бурения.

Третий раздел работы содержит результаты исследований, направленных на совершенствование вооружения и систем смазки шарошечных долот. Вопросам совершенствования долот посвятили свои исследования специалисты отечественных и зарубежных организаций и предприятий 1ШО "Буровая техника" - ВНИИБТ, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Грозненского нефтяного института, Уфимского государственного нефтяного технического университета, ОАО "Волгабурмаш", ОАО "Уралбурмаш", "Hughes Christensen", "Smith Tool", "Security DBS" и многие другие. Проведенные ими исследования являются теоретической и практической базой дальнейшего, совершенствования долот. В настоящее время основными породоразрушающими инструментами являются шарошечные долота дробяще-скалывающего действия и долота, оснащенные алмазно-твердосплавными элементами вооружения режуще-скалывающего действия. В технической литературе для них широко используется аббревиатура PDC по первым буквам английских слов "поликристаллическая алмазная композиция". Основными недостатками долот PDC являются высокая стоимость и чувствительность к неоднородности горных пород. Если до 90-х годов прошлого века на шарошечные долота приходилось более 90 % объема бурения на нефть и газ, то в настоящее время это соотношение быстро меняется в пользу долот PDC. Последнее обусловлено увеличением объема бурения пологих наклонных скважин и скважин с горизонтальным окончанием, которым шарошечные долота традиционных конструкций удовлетворяют не в полной мере. Следовательно, для сохранения конкурентоспособности шарошечных долот необходимо их дальнейшее совершенствование.

Анализ выполненных ранее исследований показал, что для повышения конкурентоспособности шарошечных долот необходимо решить ряд задач, в том числе:

1) повысить равномерность нагружения вооружения и опор шарошек, улучшить калибрующую способность долот и их эффективность борьбы с рейкообразованием на забое;

2) увеличить стойкость опор шарошечных долот за счет разработки и экспериментальной проверки технических решений, направленных на совершенствование циркуляционных систем смазки опор шарошек в составе долот; элементов принудительных расходных систем смазки опор, выполненных на основе наддолотных лубрикаторов; герметизирующих устройств опор шарошек для повышенных и высоких частот вращения долот.

Размещение элементов вооружения в венцах шарошек в "свету" приводит к неравенству нагрузок по венцам. Для снижения неравномерности нагружения была поставлена задача распределить вооружение в венцах так, чтобы исключить работу крайних венцов по одному в фазах: максимального нагружения их элементов вооружения и сузить интервал перемещения точки приложения равнодействующей всех сил Р вдоль радиуса долота.

Решение этой задачи выполнено по экспериментальным данным, полученным в УГНТУ при проведении дробно-факторного эксперимента на установке АИ-4 по изучению нагружения элемента вооружения долота в процессе разрушения горной породы. Обобщенный вид осциллограммы взаимодействия элемента вооружения с забоем показан на рисунке 3.

Элемент вооружения

шарошки входит в 'контакт с горной породой при начальном угле взаимодействия срн. Далее по мере поворота шарошки сила Р увеличивается и достигает своего У3 0 9 наибольшего значения при угле

Рисунок 3 взаимодействия <рэ. Этот угол

принят в качестве основной характеристики взаимодействия элемента вооружения с горной породой в решаемой задаче. Для увязки с конструкцией шарошки величина фэ отнесена к угловому шагу 9 элементов вооружения в венце, т.е. принята относительная величина <р0 (фо = фэ /Э)-

Для определения зависимости <р0 от определяющих его факторов спланирован дробно-факторный эксперимент. Основными факторами, задаваемыми на установке АИ-4 и влияющими на силовые характеристики взаимодействия элементов вооружениях горной породой, являются:

1) интенсивность разрушения горной породы И, равная проходке за один оборот долота;

2) шаг поражения забоя I, при первом проходе венца;

3) шаг повторного поражения tn, измеряемый в долях от шага и. т. е. величина ?„ изменяется от 0 до1;

4) относительная скорость тангенциального скольжения у0 в долях от скорости переносного движения элемента вооружения в момент его вертикального положения относительно забоя.

По результатам обработки экспериментальных данных получено следующее уравнение регрессии:

<р„ =0,610-0,023 +0,649 + 1,99^. ' (24)

Уравнение (24) было использовано при разработке технического решения по размещению элементов вооружения в венцах (пат. 2086746 РФ).

На стадии проектирования долота необходимо иметь возможность рассчитать схему поражения забоя элементами вооружения. В настоящее время в качестве основной кинематической характеристики долота используются передаточное отношение у, равное отношению частот вращения шарошки и, к частоте вращения корпуса долота и, а при оценках по данным стендового бурения - отношения числа зубцов (выступов) рейки гр, образованных при бурении на периферии забоя, к числу зубьев на периферийном венце у'-й шарошки (/ = 1,2,3- индексы, соответствующие номерам шарошек). Тогда - и, /« . (25)

Величины я, и Zj являются случайными.

Прямые измерения передаточных отношений шарошек выполнялись во ВНИИБТ, РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина и УГНТУ. Нами были обобщены

эти материалы и получено _ следующее уравнение регрессии для расчета передаточных отношений: ■ • • :

/, = /'ехрСЛо + А1к0+А2а+А&01+А&ог+А&оз), (26)

где I — отношение диаметра долота к диаметру шарошки; к0 - отношение смещения оси шарошки в плане к радиусу долота; а - угол наклона оси шарошки к оси долота; го/, 202, гоз - отношения чисел зубьев в периферийных венцах соответствующих шарошек к сумме зубьев па периферийных венцах всех шарошек.

Величины коэффициентов А регрессии приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Параметры и оценка уравнения (26)

Шарошка Коэффициенты уравнений (26) Общий коэффициент корреляции

А0 А/ Аг А3 А< а5

1 2,541 -0,470 -0,0148 -3,523 -1,518 -0,538 0,98

2 0,509 -1,822 -0,0054 0,567 -1,962 0,524 0,96

3 -2,734 -2,148 -0,0018 3,782 3,068 1,424 0,87

Последовательность определения передаточных отношений г, следующая:

1) по формуле (26) найти расчетные передаточные отношения;

2) рассчитать возможные целые числа зубцов рейки на периферии забоя;

3) по наиболее вероятному числу зубцов рейки уточнить ожидаемые передаточных отношений шарошек.

В связи с бурением пологих наклонных и горизонтальных скважин с управлением кривизной в процессе бурения обострилась необходимость улучшения фрезерующей способности долот по отношению к стенке скважины и борьбы с рейкообразованием на забое и спиральных выступов на стенках. Особенно актуальна эта задача для долот с твердосплавным вставным вооружением. При решении задачи была предложена новая схема размещения периферийного вооружения в венцах шарошек. На рисунке 4 показаны развертки периферийного вооружения первой и второй шарошек 1. Часть зубков внутреннего ряда 2 двухрядного венца первой шарошки (рисунок 4,а)

разместили попарно в свету зубков внешнего ряда 3, а для улучшения калибрующей способности то слева, то справа от зубков внешнего ряда и в свету парных зубков 2 разместили подрезные зубки 4 дополнительного ряда. На второй шарошке (рисунок 4,6) часть зубков внешнего ряда 2 разместили попарно в свету зубков внутреннего ряда 3. В свету зубков внутреннего ряда то справа, то слева от зубков внешнего ряда разместили подрезные зубки 4. Попарное размещение зубков в духрядных венцах обеспечивает эффективное разрушения рейки на забое, а предложенная схема размещения подрезных зубков - эффективное разрушение спиральных выступов на стенке скважины. Это техническое решение нами запатентовано (пат. 2215111 РФ).

2 3 4

Л м м Ф кФ-^

2 3 4

Рисунок 4 - Схемы размещения периферийного вооружения

в двухрядных венцах первой (а) и второй (б) шарошек

Фактором, ограничивающим применение долот с герметизированными опорами при повышенных и высоких частотах вращения, при повышенных температурах на забое скважины, а также при применении буровых растворов с низкой охлаждающей способностью, является перегрев подшипников опоры. Эту задачу можнр решить за счет циркуляции масла через опоры шарошек.

Нами предложено техническое решение, направленное на обеспечение замкнутой циркуляции смазочного материала (масла) в опорах и лапах долота. Циркуляция смазочного материала осуществляется за счет обращенного насоса пластинчатого типа, призматические пластины которого одновременно выполняют роль замковых элементов опор долота. Это позволяет обеспечить простоту конструкции опоры, технологичность изготовления и- сборки. В работе выполнены как гидравлические, так и прочностные расчеты предложенной системы, которые показали возможность ее реализации в шарошечных долотах. На циркуляционную систему смазки нами получен патент 2215113 РФ.

УГНТУ совместно с буровыми предприятиями в 80-е и 90-е годы разрабатывалась и' использовалась в бурении принудительная расходная система смазки опор шарошек. Такая система смазки опор позволяет до двух

раз повысить стойкость герметизированных опор и применять долота при повышенных частотах вращения. Факторами, сдерживающими широкое применение этой системы, являются отсутствие

надежных регуляторов подачи смазки из наддолотного лубрикатора

в опору, а также Рисунок 5 - Регулятор щелевого тина конструкций ДОЛОТ,

предназначенных для работы с такой системой смазки. При проведении испытаний использовались серийные долота, в которых сверлились дополнительные каналы для подвода смазки.

Надцолотные лубрикаторы в зависимости от условий работы долот

оснащаются регуляторами расхода щелевого типа либо регуляторами давления.

Существенным недостатком щелевого регулятора расхода является засорение его смазочным материалом и содержащимися в нем механическими примесями, поступающими из зоны сочленения наддолотного лубрикатора с долотом, в процессе спуска долота в скважину. Доработанная конструкция регулятора показана на рисунке 5.

Регулятор состоит из корпуса 1, ввинченного в лубрикатор 2, и сменного узла, в состав которого входит подвижный плунжер 3, гильза 4 и пружина 5. Хвостовик плунжера снабжен обратным клапаном. При работе плунжер вдвигается в гильзу на величину, пропорциональную перепаду давления на долоте, и обеспечивает постоянство заданного расхода масла. При обратном перепаде давления обратный клапан закрывается и предотвращает обратное движение смазки.

В случаях повышенной температуры в скважине и низкой вязкости масла целесообразно применять регуляторы избыточного давления в опоре. Конструкция такого регулятора разработана и описана в диссертации.

Повышенные частоты вращения долот предъявляют дополнительные требования к уплотнениям опор шарошек: необходимо увеличить запас материала уплотнительного элемента на износ и понизить момент трения в уплотняемом контакте. Задача должна быть решена без увеличения габаритов уплотнения.

В представленной работе задача решается путем конструктивного изменения посадочного места под уплотнительное кольцо и за счет расширения возможностей его деформирования. На рисунке 6 показано разработанное нами радиальное уплотнение с улучшенной деформационной характеристикой (пат.2236541 РФ). Оно включает стандартное эластичное кольцо 4, установленное с натягом Д относительно цапфы 2 в канавке шарошки 3. Канавка имеет прямоугольное сечение со снятыми фасками под углом а/2, а точнее, сечение канавки имеет прямоугольную и трапецеидальную части. Трапецеидальная часть является основной, а прямоугольная — дополнительной,

обеспечивающей уменьшение жесткости уплотнения.

Рисунок б - Радиальное уплотнение опоры с врезным роликом

Прямоугольная часть канавки соединена отверстиями 1 или с внутренней частью шарошки (рисунок 6, а — вариант для серийной системы смазки) или с внешней средой (рисунок 6, б - вариант для принудительной расходной системы смазки).

Для определения параметров а и b канавки был проведен дробно-факторпый эксперимент. Выходными параметрами являлись момент трения М и давление разгерметизации рр уплотнения. Износ подшипников имитировался эксцентриситетом уплотнения относительно цапфы. Опыты проведены на трех уровнях частот вращения шарошки (пш — 135, 425, 759 об/мин) и избыточного давления в опоре (ри = 0; 0,15; 0,30 МПа). В качестве базового было принято стандартное уплотнение опоры типа АУ долота диаметром 215,9 мм, для которого момент трения в уплотнении Мб = 2,88 Нм. Результаты измерений были представлены в безразмерном виде, т. е. Ма = МУМб.

Экспериментально показано, что условию предупреждения разгерметизации при средних и высоких частотах вращения удовлетворяют параметры уплотнения а = 70°; Ь0 = 0,57 (здесь b„ = b/d). Для этого варианта величины относительного момента составили:

ри, МПа 0 0,15 0,30

М0 0,48 0,32 0,11

Таким образом, предложенное нами уплотнение позволяет снизить момент его трения о цапфу при нулевом избыточном давлении до двух раз, а при избыточном давлении, вдвое меньшем допустимого давления раскрытия уплотнения, до трех раз. В случае применения расходной системы смазки опор момент трения снижается до 20 раз.

Известно, что опоры с уплотнениями, содержащими резиновые уплотнительные элементы, эксплуатируются при частотах вращения долот до 250...300 об/мин (при частотах вращения шарошек 350...420 об/мин). Следовательно, опоры с разработанными нами уплотнениями можно эксплуатировать при частотах вращения долот до 500.. .600 об/мин при нулевом избыточном давлении в опорах, а при создании избыточного давления этот диапазон можно увеличить до 750 об/мин. Для испытаний усовершенствованной расходной системы смазки при работе долот с опорами типа АУ нами было конструктивно доработано радиально-торцовое уплотнение, предложенное А.Н. Поповым и др. Особенностью данного уплотнения является способность работать как с принудительной системой смазки, так и без нее. По заказу АПК "Башнефть" были изготовлены на ОАО "Волгабурмаш" долота под шифром 215,9СЗ-ГАУ Я53-М3 в количестве пяти штук, в которых были установлены опытные радиально-торцовые уплотнения. Опытные долота 215,9СЗ-ГАУ Я53-МЗ испытаны на площадях Уфимского и Нефтекамского УБР АНК "Башнефть" с использованием наддолотного лубрикатора ЛП-186 с обратным ходом поршня. Лубрикатор был оснащен усовершенствованным регулятором расхода масла (см. рисунок 4). Испытания подтвердили, что разработанные уплотнения и регуляторы расхода масла позволяют отрабатывать долота с опорами типа АУ с расходной принудительной системой смазки и существенно повысить стойкость и проходку на долото по сравнению со. средними показателями базовых долот.

В четвертом разделе диссертации приведены результаты разработки составов смазочных материалов для функциональных систем скважинных инструментов и оборудования. Исследования A.C. Ахматова, Г.В. Виноградова, Б.В. Гаркунова, Д.Н. Дерягина, Б.И. Костецкого, И.В. Крагельского, P.M. Матвеевского, П.А. Ребиндера, В.В. Синицыиа, Г.И. Фукса, В.П. Боудена, В. Гарди, Д. Тейбора и др. составляют теоретическую основу методов решения триботехнических задач в различных отраслях техники, в том числе в бурении.

При постановке исследований была поставлена задача физического моделирования наиболее нагруженных узлов трения. К таким относится опора шарошечных долот и замковые резьбы бурильных- труб. Опора может представлять собой комбинацию как подшипников качения, так и скольжения. Поэтому разрабатываемые смазки должны удовлетворять обоим видам трения.

В качестве показателей работы пары трения принята скорость изнашивания и коэффициент трения. Противозадирные свойства оценивались по контактному давлению, при котором наблюдался переход к катастрофическому изнашиванию. Для обеспечения' физического моделирования изнашивания металл образцов проходил соответствующую химико-термическую обработку. При трении скольжения воспроизводились контактное давление пары трения, скорость скольжения и среда. При трении качения вместо контактного давления использована интенсивность нагрузки на тела качения (например, нагрузка на единицу длины ролика радиального подшипника).

Смазочные материалы могут контактировать в скважине со сважинными жидкостями, поэтому они должны быть устойчивы и стабильны в этих условиях. Растворимость смазочных материалов в воде также недопустима. Проверка смазок на водостойкость, стойкость к агрессивным средам и на смываемость проводилась на экспериментальной установке "Водоток", изготовленной нами по схеме Е.С. Михеева и В.В. Сшшцына.

Испытания по схеме скольжения проведены на установке ИС-1к и на четырехшариковой машине трения (ЧТИМ) по ГОСТ 9490-75. Испытания по

схеме качения проведены на стенде "Опора", разработанном в УГНТУ. Для изучения герметизирующей способности смазок был использован стенд, на котором имитировался изгиб замкового соединения.

Изучение механизма изнашивания материалов выполнено совместно с А.И. Головановым и Л.Х. Асфандиаровым, при котором использовались:

а) фазовый анализ реагентов и побочных продуктов химических производств при исследовании их в качестве присадок к маслам, контроль состава и компонентов смазок опор шарошечных долот;

б) анализ продуктов изнашивания, полученных при лабораторных испытаниях пар трения применительно к работе элементов опор шарошечного долота, вооружения и резьбовых соединений бурильных труб;

в) количественный анализ содержания аустенита и мартенсита на всех стадиях термической и механической подготовки стальных образцов к испытаниям, а также после испытаний образцов на машинах трения;

г) качественный анализ карбидов, образующихся как в процессе подготовки стальных образцов к испытаниям, так и в процессе испытаний;

д) анализ адсорбции ПАВ на металлах.

Исследования проводились на установках УРС-2, УРС-5С, ДРОН-2,0, УРС-0,1. Наряду с указанными выше рентгеновскими методами, применялись методы металлографического анализа, контактной разности потенциалов, оптической микроскопии, профилометрии, микротвердости и химического анализа. Для обеспечения достоверности результатов исследований использовались современные статистические методы их обработки.

Свойства смазок существенно зависят от качества масляной основы. Поскольку определяющим фактором работоспособности шарошечных долот является критическое контактное давление заедания, сравнение несущей способности отобранных масел проводилось при испытании" сталей по схеме скольжения и оценивалось по резкому увеличению скорости изнашивания (таблица 4).

Таблица 4 - Критические контактные давления при трении скольжения сталь по стали

Масло МС-20 Нигрол Осевое Цилиндровое 38 Остаточный рафинат Цилиндровое 52

Р«р> МПа 35 51 54 55 57 70

Из таблицы 4 видно, что масло Цилиндровое-52 имеет наиболее высокие противозадирные свойства, а масло MC-20 — самые низкие. Остальные масла занимают промежуточное положение, из которых Остаточный рафинат имеет преимущество как по критическому давлению, так и по скорости изнашивания.

Оценка адгезионных и когезиоиных свойств смазок показала, что смазка на композиционно-полимерном загустителе характеризуется наибольшим коэффициентом сопротивления сдвигу и удельной разрывной нагрузкой в испытанных средах, что говорит о ее лучшей удерживаемости на поверхности металла и перспективности для скважинных условий.

Изучение противоизносных свойств смазок, проведенное по схеме качения, показало, что лучшими противоизносными свойствам при высокой интенсивности нагрузки пар трения обладают смазки лимол и полимерная, загущенные соответственно дисульфидом молибдена и полимерами.

Далее был проведен выбор присадок. С этой целью после предварительного отбора изучались противоизносные присадки - ВНИИНП-354, нафтенат меди, КУ-9; противозадирные - Хлорэф-40 и Л3-23к; антифрикционная — стеариновая кислота; антиокислительная — ДФ-11; наполнители - сера молотая, бронзовый порошок, медный порошок, графит ГМЖ, порошок политетрафторэтилена и дисульфид молибдена. Большинство из них являются многофункциональными.

Изучение свойств добавок, их выбор и оптимизация концентрации в смазках проводились с использованием методов планирования эксперимента. Испытания осуществлялись на машине трения ИС-1 к. В качестве варьируемых факторов были приняты интенсивность нагрузки Р„ и концентрация добавки С. Критерием оптимизации являлась скорость изнашивания стали (а„ —* min).

Наименьшие скорости изнашивания были получены для присадки 0,0-дидецил-8-р-метоксиэтилдитиофосфата (коммерческое название КУ-9) — 3...5% от массы смазки и наполнителя-порошка политетрафторэтилена (15...20 %). Существенно меньший расход КУ-9 обусловлен известной способностью подобных соединений к химическому модифицированию поверхностей трения. Эти смазки были рекомендованы для дальнейших исследований и получили условные обозначения соответственно СДП-1 и СДП-2. На состав СДП-1 получено авторское свидетельство (а.с. 1177339).

В настоящее время для триботехнических узлов нефтегазового оборудования, в части опор долот, широко используются пластичные смазки Графитная, УНИОЛ-1 с добавками Винипола марки В Б-2 или медного порошка, ХО-249 (США), ПЖОМРЬЕХ - Т (Венгрия), Долотол-Н (Украина). Противозадирные свойства названных и предлагаемых смазок оценивались нами на лабораторной установке, работающей по схеме скольжения. Результаты приведены в таблице 5, из которой видно, что наименьшая нагрузка заедания соответствует смазкам УНИОЛ-1 + 5 % ВБ-2 и Графитная, а наибольшая — полимерным (типа СДП и лицензионной Хв-249) смазкам.

Таблица 5 - Критические контактные давления пары сталь-сталь

Смазка Униол-1 Графитная Долотол-Н ХО-249 СДП-1 СДП-2

РкР, МПа 79 81 87 98 : 98 115

Из сопоставления таблицы 5 с таблицей 4 следует, что смазки увеличивают до двух раз критические контактные давления заедания по сравнению с маслами.

Лучшими противоизносными свойствами характеризуются смазки типа СДП (рецептуры 1 и 2). Худшими противоизносными свойствами обладает графитная смазка и ТШКОМРЬЕХ-Т. Антифрикционные свойства смазок СДП, Долотол-Н и ХО-249 практически не отличаются. Худшими антифрикционными свойствами характеризуется смазка Графитная.

Для оценки влияния состава и химической активное.™ промывочной жидкости, которая попадает в негерметизированные пары трения в процессе

бурения, испытания смазок проведены как без промывки, так и с промывкой узла трения водными растворами с рН = 5...10 и содержанием ИаС1 7,5 % масс. При промывке узла трения водным раствором с рН = 5 противоизносные и антифрикционные свойства смазки СДП по сравнению с исходными (без промывки) практически не изменяются. При промывке водой с рН = 10 показатель йм для смазки СДП-1 не изменяется, а для смазки СДП-2 несколько ухудшается по сравнению с исходными, но по абсолютной величине остается ниже, чем у лучшей из мыльных смазок Долотол-Н. Относительные коэффициенты трения для смазок СДП и Долотол-Н снижаются с ростом нагрузки и при больших нагрузках становятся меньше, чем при отсутствии воды. Для смазки ХО-249 коэффициент трения практически не изменяется, но несколько выше, чем при отсутствии воды.

Наиболее сильное влияние на триботехнические свойства долотных смазок оказывает вода с содержанием соли №01. Противоизносные и антифрикционные свойства всех долотньгх смазок значительно ухудшаются, но и в этом случае лучшими показателями обладают рецептуры смазки СДП.' Благодаря повышенной адгезии к долотной стали композиционно-полимерная смазка СДП лучше удерживается на поверхностях трения, предохраняя их от изнашивания и снижая коэффициент трения. Несущая способность долотной стали, т.е. способность нести нагрузку, и узла трения в целом при этом увеличиваются.

Далее была поставлена задача модифицировать поверхностные слои цементируемых сталей карбидообразующими элементами, снижающими вероятность водородного изнашивания нефтегазопромыслового и бурового оборудования. Этим требованиям отвечает новый перспективный класс полимерных ПАВ (координационных полимеров) на основе диалкилфосфорных кислот, полученных на кафедре химии Челябинского госуниверситета. Нами было изучено влияние добавок ди-2-этилгексилфосфата меди (цинка) (Д-2-ЭГФМ(Ц)), дибутилфосфат хрома (ДБФХ) и ди-2-этилгексилфосфата кобальта (Д-2-ЭГ ФК) в масло цилиндровое 52 на износостойкость стали 14ХНЗМА на

стенде «Опора». Лучшие результаты по повышению износостойкости показала добавка ДБФХ. Последнее послужило основанием для принятия этого соединения в качестве легирующей присадки к смазке СДП. В результате была получена смазка СДПЛ-1 (а.с. 1487443).

Положительной особенностью работы герметизированных опор шарошек по сравнению с открытыми опорами является отсутствие контакта смазки с промывочной жидкостью, а отрицательной - ухудшение условий охлаждения элементов опоры. Для улучшения охлаждения желательно применение жидкотекучих масел. Поэтому дополнительно к описанным выше исследованиям нами совместно с Г.В.Конесевым и Р.А.Мулюковым была экспериментально проверена эффективность противоизносных и антифрикционных присадок к базовым маслам и был обоснован ввод в масло Цилиндровое-52 присадки ВНИИНП-354 в определенном соотношении. Смазка получила название СД-1 и защищена авторским свидетельством (а.с. 1104144).

Задача по повышению эксплуатационных свойств резьбовых смазок решалась совместно с Ф.Н. Янгировым. Исследования показали, что пластичная смазка на основе Остаточного рафината, загущенного натриевыми мылами синтетически жирных кислот фракции С5-С3о (композиция УГСО), в 1,5 раза повышает длительность эксплуатации резьбовых соединений. По результатам испытаний противоизносных и низкотемпературных свойств различных рецептур смазочного материала оптимальным было принято содержание в смазке УГСО масла Б-ЗВ 10 % и присадки АФК 5 %. Этот состав получил наименование УГС. Эта смазка прошла всесторонние испытания, в том числе на герметизирующую способность, и показала, что она не уступает лучшим образцам смазок, а по противозадирным и низкотемпературным свойствам превосходит их. На смазку УГС нами получен патент 2136722 РФ. .

Испытания долот с опытной смазкой СДП проводились в АНК "Башнефть" на буровых предприятиях Ишимбая и Нефтекамска, а также на Оренбургском газоконденсатном Месторождении. Обобщенные результаты испытаний приведены в таблице 6, из которой видно, что применение смазки

СДП обеспечило прирост проходки на долото от 19 до 35 %. Выше было показано, что смазка СДП позволяет отрабатывать долота при повышенных осевых нагрузках с целью увеличения механической и рейсовой скоростей бурения. Эта рекомендация вначале была реализована в ПО "Оренбургбургаз" и показала, что повышение скоростей бурения даже при некотором снижении стойкости долот обеспечивает более существенный экономический эффект, чем при отработке долот при том же режиме бурения, что и базовых, как это было сделано в ПО "Башнефть" (см. таблицу б). !

Таблица 6 - Результаты применения смазки СДП ПО "Башнефть" и ПО "Оренбургбургаз"

УБР, ПО, экспедиция Год Количество долот Показатели работы долот в % к базовым Экономический эффект, руб

Проходка Механическая ■. 1 скорость

Нефтекамское 1983 152 125 97 4208

Краснохолмское 1985 60 121 100 5490

Туймазинское 1985 27 119 97 5300

ПО"Оренбург-бур-газ" 1982 26 120 129 31437

Ленская НГРЭ 1984 141 135 131 ' 324669

Итого ! 371074

Положительные результаты испытаний долот, заправленных смазкой СДП, дали основание Верхнесергинскому долотному заводу заправить более 600 шт. долот 190,5 Т-ВКШ и провести их. испытание в качестве опытно-промышленной партии. Испытания проведены в четырех экспедициях предприятия «Востсибнефтегазгеология» при турбинном (2ТСШ-172) бурении в интервале 1400...2500 м, сложенном доломитами с пропластками соли, алевролита и гипса. В Ленской нефтегазоразведочной экспедиции (НГРЭ)

отрабатано 324 долота, в Преображенской, Криволужской и Братской НГРЭ -

300 долот. Анализ испытаний долот с опытной смазкой проводился по результатам бурения скважин в Ленской НГРЭ. Результаты испытаний

гт«гтй1таттт1 тэ -го (^-ггтл тт*» й ьплдрн^ний Т* (ГПХЛ ППРППКЛ/ бvr)ИЛЬ>^OГO

инструмента и режим бурения, кроме увеличения осевой нагрузки, при отработке долот с опытной смазкой СДП не вносилось. Кроме того, необходимо отметить, что буровой раствор представлял собой естественную карбонатную суспензию | с содержанием солей до 30%.

Таким образом, испытания смазки СДП в опорах долот с предлагаемыми изменениями в режиме бурения дали положительные результаты. Было получено значительное увеличение проходки на долото на 20...35 % при соответствующем увеличении механической и рейсовой скоростей бурения. Суммарный экономический эффект составил более 370 тыс. рублей в ценах 80-х годов.

Смазка СД-1 испытывалась при бурении скважин на буровых предприятиях Башкирии, Удмуртии, Оренбургской, Иркутской и Пермской областей. Было проведено два вида испытаний. Первый вид (1983 г.) - были испытаны герметизированные долота 215,9СЗ-ГНУ и 215.9ТКЗ-ГНУ с серийной системой смазки, которые были заправлены опытной.смазкой СД-1 вместо базовой смазки Долотол. Второй вид испытаний (1986 г.) - опытной смазкой заправлялся наддолотный лубрикатор и реализовывалась принудительная расходная смазка опор долот 215.9МСЗ-ГНУ 11-01 и 215.9ТЗ-ГНУ 11-05. Обобщенные результаты испытаний в Башкирии и Удмуртии приведены в таблице 7. Базовые долота в обоих видах испытаний были заправлены смазкой Долотол. Из таблицы 7 видно, что применение смазки СД-1 позволяет увеличить проходку на долото от 31 до 81 % за счет повышения стойкости долот. Существенное повышение механической скорости бурения было получено только в Уфимском УБР за счет форсирования режима бурения, но при этом соответственно снизилась стойкость долот. Общий экономический эффект от применения смазок в 1982... 1986 годах составил более 469 тыс. рублей.

Таблица 7 - Результаты применения смазки СД-1 в ПО "Башнефть" и ПО "Удмуртнефть"

УБР Год Количество долот Показатели работы долот в % к базовым Экономический эффект, руб

Проходка Механическая скорость

Белебеевское 1983 100 138 104 21199

Уфимское 1983 80 137 103 25229

Нефтекамское 1983 42 133 104 21709

Уфимское 1986 15 131 119 -

Ижевское 1986 23 181 110 30249

Итого 371074

Промысловые испытания резьбовой смазки УГС проведены в АООТ "Пурнефтегазгеология" и в НГДУ "Южарланнефть". Испытания показали, что применение смазки УГС в замковых соединениях увеличивает эксплуатационный ресурс резьб примерно на 25 % в сравнении с применяемой базовой смазкой.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

а) для существенного повышения сопротивления стенок скважины разрушению и гидроразрыву необходимо обеспечить их непроницаемость;

б) получено аналитическое описание компонент напряжений в скелете горной породы и решена обратная задача определения доли скелета и коэффициента бокового распора пористой горной породы по результатам измерений пористости и давления гидроразрыва (открытия поглощения) пласта;

в) разработала и апробирована ОАО «НК ' "Роснефть-Сахалинморнефтегаз"» методика, позволяющая анализировать влияние основных определяющих факторов на напряженное состояние стенки наклонной скважины и рассчитывать диапазон давления бурового раствора в

скважине, обеспечивающий упругое состояние стенки скважины с учетом длительной прочности породы.

а) аналитически показана и экспериментально подтверждена возможность модифицирования эмульгатора-стабилизатора С-1 оксипропилированным глицерином со степенью оксипропилирования 5...8 и разработаны на уровне изобретения состав и способ приготовления эффективного реагента эмульгатора-стабилизатора РЭС-Т инвертной эмульсии, комплексно обеспечивающего улучшение выносных и фильтрационных свойств ИЭР и антифрикционных свойств его фильтрационной корки по сравнению с базовым ИЭР, являющимся аналогом лучшего зарубежного раствора;

б) экспериментально для условий месторождения Одопту-море (Остров Сахалин) подобран и предложен для испытаний следующий состав ИЭР: дизельное топливо и водный раствор СаС12 плотностью р-1,2 г/см3 в объемном соотношении 1:1, а также 2,25% РЭС-Т и дополнительно барит до плотности раствора р = 1,17 г/см3;

в) применение ИЭР на базе реагента РЭС-Т при бурении восьми скважин на месторождении Одопту-море обеспечило качественную очистку ствола скважины от шлама и снижение сопротивления движению колонны в скважине. Экономический эффект на программу бурения из 19 скважин составил 222 млн руб.

3 Бурение наклонных и горизонтальных скважин с управлением кривизной в процессе бурения накладывает дополнительные требования к вооружению и опорам • шарошечных долот. Исследования по совершенствованию этих функциональных систем дали следующие результаты:

а) установлены статистические зависимости передаточного отношения

шарошек от геометрических характеристик долота и числа элементов вооружения на периферийных венцах и предложен метод расчета схем поражения забоя вооружением шарошек на стадии проектирования долота;

б) разработано на уровне технического решения согласованное размещение основных и калибрующих элементов вооружения шарошек, обеспечивающее повышение эффективности разрушения рейки на периферии забоя и фрезерования стенки скважины при бурении с управлением кривизной скважины;

в) обоснована и аналитически проверена опора скольжения шарошечного долота, оснащенная принудительной циркуляционной системой смазки, выполненной в виде пластинчатого насоса, рабочие пластины которого совмещают функцию замковых элементов опоры;

г) разработано и проверено в стендовых условиях радиальное уплотнение с улучшенной деформационной характеристикой за счет рациональной геометрии полости, в которой размещено эластичное уплотнительное кольцо и обоснованы его геометрические параметры для долот диаметром 215,9 мм; установлено, что предложенное уплотнение может надежно работать при средних и высоких частотах вращения долота с компенсационной системой смазки, а также могут быть использованы в опорах с циркуляционной и расходной системами смазки;

д) проведена доработка принудительной системы смазки для долот с опорами типа АУ, включающая совершенствование регулятора расхода смазки из лубрикатора и замену радиального уплотнения усовершенствованным радиально-торцовым уплотнением, испытания которой с долотами 215,9СЗ-ГАУ 11-5З-МЗ в АНК "Башнефть" показали, что расходная принудительная система смазки опор типа АУ позволяет существенно повысить стойкость и проходку на долото по сравнению со средними показателями базовых долот.

основе масла Цилиндровое 52 предложены и экспериментально обоснованы смазки с полимерными загустителями и присадкой КУ-9 (смазки СДП-1, СДП-2 и СДПЛ-1). Смазка СДПЛ-1 легирована дибутилфосфатом хрома и обеспечивает снижение проявлений водородного изнашивания стали. Для герметизированных долот разработана смазка СД-1, которая может успешно применяться как в компенсационной, так и в принудительной системах смазки опор. Для замковых резьб бурильных труб и резьб насосно'-компрессорных труб разработана смазка УГС на основе Остаточного рафината с добавкой синтетического масла Б-ЗВ и присадки АФК, которая по своим эксплуатационным свойствам превосходит лучшие известные резьбовые смазки.

5 Промысловые испытания предложенных смазок показали их высокую эффективность. Смазка СДП обеспечила повышение проходки на долото 19...35 %, а смазка СД-1 - на 31...81 %. Испытания подтвердили возможность отработки долот при повышенных осевых нагрузках на долото с целью увеличения механической, а соответственно и рейсовой скоростей бурения. Общий экономический эффект от применения смазок в 1982... 1986 годах составил более 469 тыс. рублей.

Основное содержание диссертации опубликовано в 43 работах, из которых первые 21 опубликованы в ведущих журналах и изданиях в соответствии с перечнем ВАК РФ:

1 A.c.1104144 СССР. Смазка для герметизированных маслонаполненных опор шарошечных долот/ Г.В. Конесев, P.A. Мулюков, М.Р. Мавлютов, А.И. Спивак, P.A. Исмаков, А.И. Попенов, JI.X. Асфандияров,- Заявл. 23.12.82; опубл. 22.03.84.

2 А.с.1177339 СССР. Смазка для опор шарошечных долот/ А.И.Попенов, М.Р. Мавлютов, А.И. Спивак, Г.В. Конесев, З.М. Шахмаев, P.A. Исмаков,

P.A. Мулюков// Бюл. изобретений,- 1985.- №33.

3 А.с.1487443 СССР. Смазка для опор шарошечных долот /А.И. Голованов, М.Р. Мавлютов, В.И. Голованов, P.A. Исмаков, С.В. Колонских, Г.В. Конесев, P.A. Мулюков.- Заявл. 05.10.87; бпубл.15.02.89.

4 А.с.1778162 СССР. Смазка для опор шарошечных долот/ P.A. Исмаков, P.A. Мулюков, Г.В. Конесев, С.В. Ковтуненко, Ф.Д. Цикунков, Р.Ф. Чанышев// Бюл. изобретений.-1992.

5 Освоение нефтяных месторождений в геологических и природно-климатических условиях северо-востока Башкортостана/ Н.Ш^Хайретдинов, Р.Л. Исмаков//Изв.вузов. Горный журнал. Уральское горное обозрение. - 1997.-№ 5-6. - С. 82-84.

6 Пат. 2136722 РФ. Уплотнительная низкотемпературная пластичная смазка для резьбовых соединений бурильных труб / P.A. Мулюков,

C.B. Ковтуненко, Ф.Н. Янгиров, Г.В. Конесев, М.Р. Мавлютов, P.A. Исмаков, С.А. Рекин.-Опубл.1999, Бюл. № 25.

7 Разработки по совершенствованию герметизации и систем смазки опор высокооборотных шарошечных долот /Ю.Г. Матвеев, A.II. Попов, P.A. Исмаков, О.Г. Блинков, А.И. Могучев, Ю.И. Самоходов //Записки горного института: научно-технический журнал. - СПб.: СПбГГИ .-2001. -Т. 148. - С. 161-163.

8 Перспективные разработки в области повышения надежности и долговечности современных буровых шарошечных долот / Н.З Гибадуллин, Ю.Г. Матвеев, P.A. Исмаков //Нефтяное хозяйство.- М.: - 2002:- № 12,- С. 43-45.

9 Пат. 2184232 РФ. Способ определения статистических характеристик.

коэффициента бокового распора пласта пористой горной породы/

А.Н. Попов, H.H. Головкина, P.A. Исмаков, М.А. Попов,- Опубл. 27.06.02.

10 Пат. 2215113 РФ. Буровое шарошечное долото / P.A. Исмаков, Ю.Г.Матвеев, А.И. Могучев, P.A. В алитов, А.Н. Попов.- Опубл. 27.10.03.

11 Пат. 2215113 РФ. Буровое трехшарошечное долото/ Ю.Г. Матвеев, P.A. Исмаков, A.B. Торгашев, А.Н. Попов. - Опубл. 27.10.03, Бюл. № 30.

12 Разработка и совершенствование принудительных расходных систем смазки опор шарошечных долот / P.A. Исмаков, Ю.Г. Матвеев, А.И. Могучев //Нефтегазовое дело: научно-технический журнал.- Уфа.- 2003.- № 1.- С. 95-103.

13 Обоснование прочностных расчетов стенок наклонной скважины/ P.A. Исмаков, А.Н. Попов, P.A. Валитов//Нефтегазовое дело: научно-технический журнал,- Уфа,- 2003,- № 1,- С. 105-110.

14 Обобщенные характеристики напряженного состояния горных пород стенки наклонной скважины/ P.A. Исмаков, А.Н. Попов//Изв.вузов. Нефть и газ.-2003,-№5.-С. 18-23.

15 Разработка реагентов для стабилизации гидрофобных промывочных растворов в буровой технологии / В.А. Докичев, А.Н. Греков, P.A. Валитов, P.A. Исмаков и др.// Нефтепереработка и нефтехимия: научно-технический журнал.-М.: - 2003. - № 10. - С.53-54.

16 Определение приведенного предела текучести горной породы по штампу с учетом масштабного эффекта/ P.A. Исмаков, H.H. А.Н. Попов,

H.H. Головкина// Изв.вузов. Горный журнал. Уральское горное обозрение.-2004,- №4,- С. 127-131.

17 Пат. 2236541 РФ. Уплотнение опоры шарошечного долота (варианты)/ Ю.Г. Матвеев, А.Н. Попов, P.A. Исмаков, А.И. Могучев, P.A. Валитов,

A.B. Торгашов.-Опубл. 20.09.04, Бюл.№ 26.

Современные проблемы буровой и нефтепромысловой механики: межвузовский тематический сборник научных трудов.- Уфа: УНИ, 1990,- С. 71-76.

29 Lybricant development for heavy loaded units in drilling technology/

R. Ismakov//INTERTRIBO, 90, Proceedings of 4 symposium, секция «С».-Чехословакия, Высокие Татры, апрель 1990.- С. 35.

30 Пути повышения стойкости опор типа АУ шарошечных долот / Ю.Г. Матвеев, А.Н. Попов, P.A. Исмаков// Проблемы бурового породоразрушающего инструмента: тез. докл. Всероссийской практической конференции. - Самара: Изд-во СГТУ, 1999. - С. 62-71.

31 Смазочные материалы с металлоплакирующими свойствами для тяжелонагруженных узлов трения/ Р.А". Мулюков, C.B. Ковтуненко,

Ф.М. .Янгиров, P.A. Исмаков // Проблемы бурового породоразрушающего инструмента: сб. докл.: Всероссийской научной практической конференции. -Самара: Изд-во СГТУ, 1999. - С. 114-117.

32 Некоторые проблемы триботехники породоразрушающих инструментов и забойных механизмов/ P.A. Исмаков// Научно-технические достижения и передовой опыт в нефтегазовой промышленности: сб. науч. докладов.-Уфа: Изд-во УГНТУ, 1999.- С. 240-242.

33 Расчет ожидаемых передаточных отношений шарошечного долота/ А.Н. Попов, P.A. Исмаков//.-М.: Горный вестник .-1999.- № 2-3,- С. 41-44.

34 Ways of improvement of rotary bits for oil and gas wells drilling/R.Ismakov, A. Popov// Intellectual Service for oil and gas industry. -USPTU, 2000. Miskolc University, 2000.- C. 66-75.

35 Разработка и модернизация систем принудительной смазки и герметизации опор шарошечных долот/ P.A. Исмаков, Ю.Г. Матвеев, А.Н. Попов, Б.Н. Трушкин// Journal of Fushun petroleum institute.- 2000.- № 3.- vol. 20.-P. 72-80.

36 Безопасность бурения горизонтальных скважин при разработке шельфовых месторождений углеводородов/Р.А. Валитов, P.A. Исмаков

// Геология и проблемы разработки месторождений углеводородов,- Уфа: УГНТУ, 2001.- С. 42-43.

37 .Сокращение сроков строительства скважин за счет повышения показателей работы шарошечных долот с герметизированными опорами типа АУ /Ю.Г. Матвеев, А.Н. Попов, P.A. Исмаков, А.И. Могучев //Пятый Международный симпозиум по бурению скважин в осложненных условиях: сб. тез. докл. - СПб.: СПбГГИ им. Г.В. Плеханова, 2001. - С. 58.

38 Об одном из возможных направлений совершенствования уплотнений опор шарошечных долот для высоких частот вращения/ Ю.Г. Матвеев, P.A. Исмаков, А.И. Могучев, О.Г. Блинков // Научно-технические достижения в газовой промышленности: сб. научных трудов,- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. - С. 32-38.

39 Регуляторы давления смазочного материала- для системы принудительной смазки герметизированных опор шарошечных долот / Ю.Г. Матвеев, Б.Н. Трушкин, А.Н. Попов, P.A. Исмаков, А.И. Могучев// сб. докл.

18 Пат. 2236286 РФ. Эмульгатор-стабилизатор инвертных эмульсий и способ его получения/ А.Я. Соловьев, В.А. Благовещенский, В.А. Докичев, P.A. Валитов, P.A. Исмаков и др. - Опубл. 20.09.04, Бгол. № 26.

19 Технология проводки горизонтальных скважин на примере месторождения Одопту-море (Северный купол)/ P.A. Валитов, P.A. Исмаков //Нефтегазовое дело: научно-технический журнал.- Уфа.- 2004.- № 2,- С.61-66.

20 Разработка и стендовые испытания радиального уплотнения опор шарошечных долот для средних и повышенных частот вращения /

А.И. Могучев, А.Н. Попов, Ю.Г. Матвеев, P.A. Исмаков, Ле Хыу Тоан //Нефтегазовое дело: научно-технический журнал. - Уфа,- 2005. - № 3,- С.71-77.

21 Пат. 2271378 РФ. Реагент комплексного действия для технологических жидкостей, применяемых в бурении и капитальном ремонте скважин /

P.A. Валитов, Г.В. Конесев, В.А. Докичев, P.A. Мулюков, М.С. Юнусов, P.A. Исмаков. - Опубл. 10.03.06.

22 К вопросу исследования смазок для герметизированных опор шарошечных долот/ P.A. Мулюков, Г.В. Конесев, P.A. Исмаков//Технология бурения нефтяных и газовых скважин: межвузовский научно-тематический сборник.-Уфа: УНИ, 1980.-С.112-119.

23 Повышение эффективности работы шарошечных долот и шпиндельных турбобуров применением полимерной смазки / М.Р. Мавлютов, А.И. Попенов, Г.В. Конесев, P.A. Исмаков // Третья Всесоюзная конференция по динамике, прочности и надежности нефтепромыслового оборудования: сб. тез. докл. - Баку, АзИНЕФТЕХИМ, 1983.- С. 44.

24 Полимерная смазка негерметизированпых опор шарошечных долот / А.И. Спивак, М.Р. Мавлютов, Г.В. Конесев, P.A. Исмаков//Пластичные смазки: тез. докл. IV Всесоюзной научно-технической конференции. — М.: ЩШИТЭНЕФТЕХИМ, 1985,-С. 51.

25 Пути повышения эффективности работ при вскрытии газоносных отложений большой мощности/ В.Н. Поляков, Г.В. Конесев, P.A. Мулюков,

М.Н. Байраков, P.A. Исмаков // Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири: межвузовский сб. научных трудов.- Тюмень: 11 У, 1986.-С.51-52.

26 Диагностика взаимодействия смазочных материалов с долотной сталью/ А.И. Спивак, P.A. Исмаков //Диагностика, ресурс и прочность оборудования для добычи и переработки нефти: тез. докл. республиканской научно-технической конференции,- Уфа: УНИ, 1989.-С. 30-32.

27 Заканчивают скважин с большой толщиной нефтегазоносных отложений с применением новых смазок и управляемой кольматации/М.Р. Мавлютов, М.Н. Байраков, P.A. Исмаков//Разработка газоконденсатных месторождений: материалы Международной конференции (май-июнь 1990; Краснодар).-Краснодар, 1990.- С. 10.

28 Применение композиционных покрытий и смазочных материалов в тяжелонагруженных узлах трения/ А.И. Голованов, P.A. Исмаков//

Всероссийской научно-технической конференции. - Самара: УГЛСФМГУП, 2001. -С. 135-144.

40 Расчет условий упругого состояния стенок горизонтальной скважины/ А.Н. Попов, P.A. Исмаков, Н.Н.Головкина // сб. докл. Всероссийской научно-технической конференции. - Самара: УГЛСФМГУП, 2001. -С. 153-158.

41 Аварийность при разработке месторождений углеводородов и пути ее снижения/ P.A. Исмаков, Р.А.Валитов, Д.Н. Хрусталев// Техносферная безопасность: материалы 7-й Всероссийской научно-практической конференции.- Ростов-на-Дону, 2002.- часть 2,- С. 91-94.

42 Разработка термоустойчивых стабилизаторов инвертных эмульсий для бурения и капитального ремонта скважин / Ф.А. Янгиров, Г.В. Конесев,

АЛ. Соловьев, А.Н. Греков, P.A. Исмаков и др.// Нефтепереработка и нефтехимия — 2003: материалы научно-практической конференции. - Уфа: ГУП Институт нефтепереработки, 2003.- С. 195-196.

43 Механика сплошных сред: учеб.-метод. пособие / Сост. А.Н. Попов, P.A. Исмаков.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003.

Подписано в печать 14.11.06. Бумага офсетная. Формат 60x80 1/16. Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 2. Тираж 90. Заказ 254. Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета. Адрес типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

Содержание диссертации, доктора технических наук, Исмаков, Рустэм Адипович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ БУРЕНИИ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ РАЗРУШЕНИЕМ СТЕНОК СКВАЖИНЫ.

1.1. Постановка задачи.

1.2. Влияния кольматации стенок скважины на напряженное состояние скелета слагающих их пористых горных пород.

1.3. Обоснование метода определения доли скелета по данным о пористости горной породы.

1.4. Оценка уровня значимости статистических характеристик горных пород для прочностных расчетов стенки скважины.

1.5. Определение статистических характеристик коэффициента бокового распора пласта пористой горной породы по данным о давлениях гидроразрыва скважин

1 Определение приведенного предела текучести горной породы по штампу с учетом масштабного эффекта j 7 Обоснование использования запаса прочности в качестве обобщенной характеристики напряженного состояния горной породы стенки скважины.

1 g Обоснование метода расчета предельных давлений в наклонной скважине

1 9 Методика расчета предельных давлений в скважине из условия сохранения стенок в упругом состоянии и ее апробация на примере месторождения Одопту-море (о.Сахалин) j j 0. Выводы

2. РАЗРАБОТКА БУРОВОГО РАСТВОРА С УЛУЧШЕННЫМИ ВЫНОСНЫМИ

И АНТИФРИКЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ

2 j Особенности требований к буровым растворам для бурения скважин со сверхдальними отходами от вертикали и с горизонтальным окончанием.

2 2 Показатели смазочной и выносной способности бурового раствора

2 3 Состав и свойства зарубежных инвертпо-эмульсионных растворов для бурения скважин со сверхдальним отходом.

2 4 Теоретическое обоснование разработки реагента эмульгатора-стабилизатора иивертно-эмульсионного раствора.

2.5. Разработка реагентов эмульгаторов-стабилизаторов для иивертно-эмульсионного раствора с улучшенной характеристикой.

2.6. Обоснование состава ИЭР на базе реагента РЭС-Т

2.7. Результаты промысловых испытаний и внедрения ОИЭР при бурении скважин со сверхдальними отходами

2.8. Выводы.

3. ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ

СИСТЕМ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

3.1. Актуальные вопросы совершенствования шарошечных долот.

Постановка задачи

3.2. Обоснование метода повышения равномерности нагружепия вооружения и опор шарошек

3.2.1. Экспериментальное изучение нагружеиия зубьев венца в процессе разрушения горной породы.

3.2.2. Обоснование статистического метода определения передаточного отношения на стадии проектирования шарошечного долота.

3.2.3. Обоснование технического решения по повышению эффективности работы периферийного вооружения шарошек

3.2.4. Совершенствование вооружения долота типа МЗ

3.3. Разработка циркуляционной системы смазки герметизированных опор шарошек

3.3.1. Техническое решение циркуляционной системы смазки опор шарошек.

3.3.2. Гидравлический расчет насоса для циркуляции масла в герметизированной опоре шарошки.

3.3.3. Прочностной расчет пластин насоса как элементов замкового подшипника опоры шарошки.

3.4. Совершенствование принудительной расходной системы смазки опор шарошечных долот

3.4.1. Совершенствование регуляторов подачи смазочного материала для расходной принудительной системы смазки.

3.4.2. Совершенствование регулятора давления смазочного материала в опорах долота.

3.5. Разработка радиального уплотнения опор шарошек для бурения при средних и высоких частотах вращения долота

3.5Л. Техническое решение нового радиального уплотнения

3.5.2. Формулы для геометрического расчета уплотнения.

3.5.3. Обоснование геометрических параметров уплотнений для экспериментального изучения их работы.

3.5.4. Параметры дробно-факторного эксперимента по изучению работы опытных уплотнений и его результаты.

3.5.5. Анализ результатов дробно-факторного эксперимента.

3.5.6. Конструкторская доработка радиально-торцового уплотнения.

3.6. Выводы

4. ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СОСТАВА СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ СКВАЖИННОГО ИНСТРУМЕНТА

4.1. Физико-химические основы смазочного действия сред при тяжелых режимах работы. Постановка задачи исследований.

4.2. Обоснование комплекса методов исследований эксплуатационных свойств смазок для узлов трения скважинного инструмента

4.2.1. Методика изучения водостойкости, стойкости к агрессивным средам и смываемости смазок.

4.2.2. Обоснование методики изучения триботехнических свойств смазок.

4.2.3. Стендовые исследования эксплуатационных свойств и работоспособности смазок

4.2.4. Физико-химические исследования сталей и смазочных материалов.

4.2.5. Обеспечение достоверности результатов испытаний

4.3. Обоснование выбора компонентов и изучение эксплуатационных свойств смазок для различных элементов внутрискважипного оборудования

4.3.1. Обоснование выбора компонентов смазок для негерметизированных опор шарошечных долот.

4.3.2. Изучение эксплуатационных свойств смазок в условиях работы негерметизированных опор шарошечных долот.

4.3.3. Стендовые исследования смазок для опор долот.

4.3.4. Разработка смазочной композиции снижающей водородное изнашивание стали.

4.3.5. Обоснование состава смазки для герметизированных опор шарошечных долот.

4.3.6. Разработка и изучение свойств смазок для резьбовых соединений труб.

4.4. Испытания в промысловых условиях и внедрение смазочных материалов.

4.5. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Совершенствование геомеханического и триботехнического обеспечения работы системы "скважина - скважинная жидкость - инструмент""

Современный этап освоения новых месторождений характеризуется все возрастающей осложнениостыо, связанной с ростом глубин залегания продуктивных пластов и с необходимостью строительства и эксплуатации наклонных скважин с большими углами искривления и отходами от вертикали, в т.ч. с горизонтальным окончанием. Соответственно условия работы особенно инструментов и оборудования, эксплуатируемых внутри скважины (скважинных инструментов и оборудования), а также стенок скважины в процессе бурения, становятся все более тяжелыми. Успешность бурения и эксплуатации скважин обеспечивается высокими скоростями бурения, качеством вскрытия и крепления продуктивных пластов, разработкой и реализацией мероприятий по прогнозированию и предупреждению осложнений и аварий. В этих условиях техническое и технологическое обеспечение развития нефтегазовой отрасли требует дальнейшего совершенствования на базе углубленных исследований. Решение проблемы в такой постановке делает целесообразным комплексное рассмотрение системы "скважина-скважинпая жидкость-инструмент" с точек зрения триботехники и геомеханики.

Проблема повышения производительности труда в нефтегазовой отрасли, качества вскрытия продуктивных пластов и безаварийной работы инструмента и оборудования решается на каждом этапе развития лишь частично, и на каждом последующем этапе развития ставится вновь и вновь. При этом на первый план выдвигаются казалось бы ранее решенные задачи. Решаемые в диссертационной работе задачи входят в проблему совершенствования функционирования системы "скважина-скважинная жидкость-инструмент", которое зависит от геологических условий месторождения, конструкции скважины и совершенства техники и технологии. Исследования в области геомеханики и триботехники являются теоретической и экспериментальной базой решаемой проблемы.

Сложные геологические условия на месторождениях приводят к различным осложнениям, снижают производительность труда и сопровождаются большими затратами времени и средств на ликвидацию их последствий, а поэтому проблеме предупреждения осложнений уделяется исключительно большое внимание. На стадии бурения скважин имеют место следующие основные осложнения.

Приток пластовых флюидов. Он включает приток пластовой воды (водопроявлеиие), нефти (нефтепроявление) и газа (газопроявление). Все эти явления в процессе бурения крайне нежелательны. Отсюда вытекает общее требование - в процессе бурения флюиды из пластов не должны поступать в скважину. Основной причиной проявлений является избыточное давление в пласте по отношению к скважине, наблюдающееся в результате ошибок при проектировании технологии бурения, при нарушении технологической дисциплины бурения, а также как результат осложнений в других интервалах бурения.

Поглощение бурового раствора. Нормальный процесс бурения скважины всегда сопровождается частичной потерей бурового раствора в результате его фильтрации через стенки скважины в проницаемые пласты под действием избыточного давления. Если потери восполнимы штатными средствами буровой, то процесс бурения идет нормально. Невосполнимые потери бурового раствора называются его поглощением. Под действием высокого избыточного давления в скважине в ее стенках могут возникнуть растягивающие напряжения, достаточные для разрушения горной породы отрывом с образованием раскрытых трещин, называемых трещинами гидроразрыва. При этом на несколько порядков увеличивается площадь, через которую фильтруется буровой раствор, и вскрываются зоны с высокой проницаемостью пород. Результатом является внезапное катастрофическое поглощение бурового раствора до полного прекращения его циркуляции, и нормальный процесс бурения становится невозможным.

Осыпи, обвалы и пластическое деформирование незакрепленных стенок скважины. Это осложнение с точки зрения геомеханики обусловлено таким нарушением естественного напряженного состояния горных пород при вскрытии их скважиной, при котором напряжения в стенках превышают пределы текучести или прочности пород.

Прихваты и затяэюки бурильного инструмента, обусловленные как заклиниванием, так и прилипанием последнего к стенке скважины. Вопросы профилактики этих осложнений непосредственно связаны с правильным выбором давления бурового раствора в скважине и с обеспечением его высокой смазывающей способности и неактивности по отношению к горным породам стенок скважины.

Проблемами прогнозирования, профилактики и ликвидации осложнений занимаются как центральные, так и региональные исследовательские организации. В Москве,

Краснодаре, Тюмени, Уфе, Ухте, Алма-Ате, Минске, Баку и др. регионах бывшего СССР сложились соответствующие школы исследователей.

Одним из важнейших путей профилактики осложнений и повышения производительности труда в бурении является повышение скоростей бурения и снижение числа спуско-подъемных операций. Решение этой стороны проблемы связано непосредственно с эффективностью работы и стойкостью породоразрушающих инструментов и, в частности, шарошечных долот. Бурение наклонных и горизонтальных скважин предъявляет повышенные требования к долотам, которые должны успешно работать в условиях управления кривизной скважины в процессе бурения. Современные шарошечные долота спроектированы без учета этих требований и не всегда выдерживают конкуренцию с алмазными долотами (долотами PDC). Но это весьма дорогие инструменты. Поиск путей повышения конкурентоспособности шарошечных долот также является предметом исследований соискателя.

Безаварийность эксплуатации скважинного оборудования и инструмента во многом обусловлена надежностью и износостойкостью резьбовых соединений. Поэтому в работе рассмотрены вопросы их смазывания и герметичности.

Состояние изученности разных сторон проблемы будут рассмотрены при постановке и решении конкретных задач. В соответствии с выше изложенным сформулированы цель и задачи исследований.

Целью работы является улучшение технико-экономических показателей функционирования системы "скважина-скважинная жидкость-инструмент" на базе их углубленного изучения и совершенствования как объектов геомеханики и триботехники.

Основные задачи исследований:

Научная новизна

- положения, что только полная непроницаемость (закольматированность) стенок скважины обеспечивает существенное повышение их сопротивления разрушению;

- использования изменения водосодержапия и температуры инвертной эмульсии при переходе из объемного состояния в корку для снижения ее сопротивления сдвигу;

- нового реагента эмульгатора-стабилизатора (РЭС-Т) и состава ИЭР на его основе, имеющего высокие выносную способность и агрегативную устойчивость и пониженное сопротивление сдвигу фильтрационной корки, и способствующего сохранению длительной прочности стенок скважины;

- технических решений по попарному размещению зубков в двухрядных периферийных венцах шарошек и согласованному с ним размещению подрезных зубков, по повышению эффективности систем смазки за счет принудительной подачи масла к поверхностям трения и по улучшению деформационной характеристики уплотнений опор за счет рациональной геометрии применительно к работе шарошечных долот с управлением кривизной в процессе бурения;

- рецептур смазочных материалов с использованием химически модифицирующих поверхности трения присадок и наполнителей для тяжело нагруженных узлов трения скважинного оборудования и инструментов, в том числе для условий работы в коррозионно-активных средах.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- физико-химическое обоснование и технические решения но составу смазочных материалов для тяжело нагруженного скважинного инструмента, в т.ч. для негерметизированных и герметизированных опор шарошек и резьбовых соединений бурильных и насосно-компрессорных труб, и результаты их промышленного использования.

Практическая ценность работы

1. Методические и аналитические разработки диссертационной работы вошли в «Стандарт предприятия по методике расчета диапазона давления бурового раствора в скважине из условия сохранения стенок в упругом состоянии», который введен в действие и используется с 01.06.2004 г. в ОАО «НК «Роснефть-Сахалинморнефтегаз».

2. Реагент РЭС-Т и ИЭР на его основе использовался при бурении восьми скважин со сверхдальними отходами в ОАО "НК "Роснефть-Сахалинморнефтегаз" и обеспечил качественную очистку ствола скважины от шлама и снижение сопротивления движению колонны в скважине. Экономический эффект на программу бурения из 19 скважин составил 222 млн руб.

3. По техническим решениям размещения вооружения в венцах и уплотнений опор шарошек подготовлена и передана на ОАО "Волгобурмаш" и ОАО "Уралбурмаш" конструкторская документация (чертежи). Изготовлена опытная партия долот 215,9 СЗ-ГАУ R53-M3 и испытана в ОАО "Башнефть" в составе с принудительной системой смазки опор.

4. Предложенные смазочные композиции для различных триботехнических узлов породоразрушающего и бурильного инструментов прошли широкие промысловые испытания в "Башнефти", "Оренбургбургаз", "Удмуртнефти", "Востсибнефтегеологии". Общий экономический эффект от применения смазок в 1982. 1986 годах составил более 469 тыс. рублей в ценах 1980-х годов.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на третьей Всесоюзной конференции по динамике, прочности и надежности нефтепромыслового оборудования (Баку, Азиннефтехим, 1983); Всесоюзной школе по коллоидной химии нефти и нефтепродуктов (Уфа, УНИ, 1985); межвузовской научно-технической конференции «Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири» (Тюмень, ТГУ, 1986); межреспубликанской научно-методической конференции «Интеграция образования производства и науки - основы коренного улучшения качества подготовки специалистов» (Алма-Ата, Казахский политехнический институт, 1989); Республиканской научно-технической конференции «Диагностика, ресурс и прочность оборудования для добычи и переработки нефти (Уфа, УНИ, 1989); III symposium of mining chemistry? (Hyngary, Academy of sciences, 1990); Intertribo' 90 Proceedings of IV symposium (Чехословакия, Высокие Татры, 1990); международном научно-техническом семинаре «Проблемы нефтегазовой отрасли» (Уфа, УГНТУ, 1998); международной научно-технической конференции «Качество, безопасность и энергосбережение» (Самара, СамГТУ, 1998); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы породоразрушающего бурового инструмента» (Самара, СГТУ, 1999); Международном форуме по проблемам науки, техники и образования "Академия наук о Земле", (Москва, 1999); Всероссийской конференции «Геология и проблемы разработки месторождений углеводородов» (Уфа, УГНТУ, 2001); третьем Конгрессе иефтегазопромышлешшков России (Уфа, НИИ «Реактив», 2001); пятом Международном симпозиуме по бурению скважин в осложненных условиях (Санкт-Петербург, СПГТИ им. Г.В.Плеханова, 2001); конференции «Региональные проблемы энергосбережения и пути их решения» (Н.Новгород, НГТУ, 2001); электронной конференции по программе МНТП РФ «Топливо и энергетика» (Москва, 2002); Всероссийской научно-практической конференции по техносферной безопасности (Ростов-на-Дону, 2002); 5-ой международной научно-практической конференции по фундаментальным проблемам приборостроения, информатики, экономики и права (Москва, 2002); научно-практической конференции «Вклад науки РБ в реальный сектор экономики» (Уфа, 2003); восьмом (XXIX) Уральском горнопромышленном съезде (Учалы, 2004); международной конференции «Повышение качества строительства скважин" (Уфа, УГНТУ, 2005 ).

Публикации

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка и приложения. Работа изложена иа 320 страницах машинописного текста и содержит 55 рис., 56 табл., библиографический список из 192 наименований, приложения па 109 страницах.

Заключение Диссертация по теме "Технология бурения и освоения скважин", Исмаков, Рустэм Адипович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Аналитические исследования напряженного состояния пористых горных пород, слагающих стенки скважины, и их проверка по промысловым данным дали следующие основные результаты: а) для существенного повышения сопротивления стенок скважины разрушению и гидроразрыву необходимо обеспечить их непроницаемость; б) получено аналитическое описание компонент напряжений в скелете горной породы и решена обратная задача определения доли скелета и коэффициента бокового распора пористой горной породы по результатам измерений пористости и давления гидроразрыва (открытия поглощения) пласта; в) разработана и апробирована ОАО «НК "Роснефть-Сахалинморнефтегаз"» методика, позволяющая анализировать влияние основных определяющих факторов на напряженное состояние стенки наклонной скважины и рассчитывать диапазон давления бурового раствора в скважине, обеспечивающий упругое состояние стенки скважины с учетом длительной прочности породы.

2 Показано, что для успешного бурения скважин со сверхдальним отходом необходимо дальнейшее совершенствование свойств ИЭР в направлении повышения его несущей способности и улучшения антифрикционных свойств его фильтрационной корки. Исследования в этом направлении дали следующие результаты: а) аналитически показана и экспериментально подтверждена возможность модифицирования эмульгатора-стабилизатора С-1 оксипропилировапным глицерином со степенью оксипропилирования 5.8 и разработаны на уровне изобретения состав и способ приготовления эффективного реагента эмульгатора-стабилизатора РЭС-Т инвертной эмульсии, комплексно обеспечивающего улучшение выносных и фильтрационных свойств ИЭР и антифрикционных свойств его фильтрационной корки по сравнению с базовым ИЭР, являющимся аналогом лучшего зарубежного раствора; б) экспериментально для условий месторождения Одопту-море (Остров Сахалин) подобран и предложен для испытаний следующий состав ИЭР: дизельное топливо и водный раствор СаСЬ плотностью р=1,2 г/см3 в объемном соотношении 1:1, а также 2,25% РЭС-Т и дополнительно барит до плотности раствора р = 1,17 г/см3; в) применение ИЭР на базе реагента РЭС-Т при бурении восьми скважин на месторождении Одопту-море обеспечило качественную очистку ствола скважины от шлама и снижение сопротивления движению колонны в скважине. Экономический эффект на программу бурения из 19 скважин составил 222 млн руб.

3 Бурение наклонных и горизонтальных скважин с управлением кривизной в процессе бурения накладывает дополнительные требования к вооружению и опорам шарошечных долот. Исследования по совершенствованию этих функциональных систем дали следующие результаты: а) установлены статистические зависимости передаточного отношения шарошек от геометрических характеристик долота и числа элементов вооружения на периферийных венцах и предложен метод расчета схем поражения забоя вооружением шарошек на стадии проектирования долота; б) разработано на уровне технического решения согласованное размещение основных и калибрующих элементов вооружения шарошек, обеспечивающее повышение эффективности разрушения рейки на периферии забоя и фрезерования стенки скважины при бурении с управлением кривизной скважины; в) обоснована и аналитически проверена опора скольжения шарошечного долота, оснащенная принудительной циркуляционной системой смазки, выполненной в виде пластинчатого насоса, рабочие пластины которого совмещают функцию замковых элементов опоры; г) разработано и проверено в стендовых условиях радиальное уплотнение с улучшенной деформационной характеристикой за счет рациональной геометрии полости, в которой размещено эластичное уплотнительное кольцо и обоснованы его геометрические параметры для долот диаметром 215,9 мм; установлено, что предложенное уплотнение может надежно работать при средних и высоких частотах вращения долота с компенсационной системой смазки, а также могут быть использованы в опорах с циркуляционной и расходной системами смазки; д) проведена доработка принудительной системы смазки для долот с опорами типа АУ, включающая совершенствование регулятора расхода смазки из лубрикатора и замену радиального уплотнения усовершенствованным радиально-торцовым уплотнением, испытания которой с долотами 215,9СЗ-ГАУ R-53-M3 в АНК "Башнефть" показали, что расходная принудительная система смазки опор типа АУ позволяет существенно повысить стойкость и проходку на долото по сравнению со средними показателями базовых долот.

4 Испытаниями масел, как основы для приготовления смазок, показано, что лучшими противоизносными и противозадирными свойствами при тяжелых режимах работы обладают Цилиндровые масла и Остаточный рафинат. На основе масла Цилиндровое 52 предложены и экспериментально обоснованы смазки с полимерными загустителями и присадкой КУ-9 (смазки СДП-1, СДП-2 и СДПЛ-I). Смазка СДПЛ-I легирована дибутилфосфатом хрома и обеспечивает снижение проявлений водородного изнашивания стали. Для герметизированных долот разработана смазка СД-1, которая может успешно применяться как в компенсационной, так и в принудительной системах смазки опор. Для замковых резьб бурильных труб и резьб насосно-компрессорных труб разработана смазка УГС на основе Остаточного рафината с добавкой синтетического масла Б-ЗВ и присадки АФК, которая по своим эксплуатационным свойствам превосходит лучшие известные резьбовые смазки.

5 Промысловые испытания предложенных смазок показали их высокую эффективность. Смазка СДП обеспечила повышение проходки на долото 19.35 %, а смазка СД-1 - на 31.81 %. Испытания подтвердили возможность отработки долот при повышенных осевых нагрузках на долото с целью увеличения механической, а соответственно и рейсовой скоростей бурения. Общий экономический эффект от применения смазок в 1982. 1986 годах составил более 469 тыс. рублей.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Исмаков, Рустэм Адипович, Уфа

1. Абдуллин М.М., Трушкип Б.Н., Спивак А.И. Кинематика шарошечного долота со смещенными осями шарошек//Известия вузов. Нефть и газ. 1985. - № 11. С. 15-18.

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

3. Акмуллип М.Ш., Жигач К.Ф., Шрейнер Л.А. Влияние промывочных жидкостей па износ долот // Нефть и газ. 1960. - № 9. - С.29-32.

4. Алексеев Л.А. Энергетические принципы разработки конструкции и режима отработки породоразрушающего инструмента режуще-скалывающего действия для бурения скважин: Дис. д-ра техн. паук. Уфа, 1986. - 400 с.

5. Алексеев Л.А. Некоторые вопросы бурения и капительного ремонта скважин //Бюллетень Белорусской горной академии. 2000. - № 1(4). С. 14-17.

6. Алексеев Ю.Ф. Повышение эффективности работы шарошечных долот на основе изучения механических и абразивных свойств горных пород в свете решения задач АСУТП бурения /Дис. д-ра техн. наук. Уфа, 1985.-409 с.

7. Александров А.А. Силы сопротивления при движении труб в скважине.- М.: Недра, 1978,-208 с.

8. Антонов А.А., Гнисбург Э.С., Жигаев В.Д. Влияние параметров процесса па режим трения и изнашивания резино-металлического сопряжения типа вал-втулка //Машины и нефтяное оборудование. М.: ВНИИОЭНГ, 1972. - № 8. - С. 23-27.

9. Алиев Т.М., Мелик-Шахназаров A.M., Тер-Хачагуров А.А. Измерительные информационные системы в нефтяной промышленности. М.: Недра, 1981.- 351 с.

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

11. Аигелопуло O.K., Пичугии В.Ф., Петросянц Е.А. Исследование изнашивания опоры долота в высокоминерализированных растворах // Машины и нефтяное оборудование. -М.: ВНИИОЭНГ, 1974. № 6.- С.24-26.

12. Асфандиаров Л.Х., Коиесев Г.В., Чуктуров Г.К. Исследование электродопорно-акцепторных свойств некоторых поверхностно-активных добавок // Технология бурения нефтяных и газовых скважин. Уфа, 1983. - С. 130-136.

13. Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. М.: Физматгиз, 1963.- 472с.

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

15. Бакашвили Д.Л., Чхаидзе Г.Р., Шварцман В.М., Шойхет В.Х. Влияние предельного напряжения сдвига смазочного материала па толщину пленки в упругогидродинамическом контакте // Трение и износ. 1984. - №2. - С.295-304.

16. Басии В.Е. Адгезионная прочность.-М: Химия, 1979.-230 с.

17. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1971. 672 с.

18. Велик Ш.М., Цурхан В.П. Влияние трибоэлектричества па антикоррозионные свойства пар трения металл-пластмасса //Применение материалов на основе пластмасс для опор скольжения и уплотнений в машинах. М.: Наука, 1968.

19. Беликов В.Г., Посташ С.А. Рациональная отработка и износостойкость шарошечных долот.-М.: Недра, 1972.- 160с.

20. Бендат Дж, Пирсол А, Применение корреляционного и спектрального анализа.-М.;Мир,1983.-312с.

21. Бершадский Л.И. Трепне как термомехапический феномен // Докл. АН УССР. Сер.А, 1977,-№6.-С. 186-190.

22. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин: Справочник. М.: Машиностроение, 1993.- 640 с.

23. Блинков О.Г., Мосеев Д.Ю. Современные шарошечные долота. Самара: Самарский научный центр РАН, 2000. - 66 с.

24. Боуден Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазка твердых тел М.: Машиностроение, 1968. -543 с.

25. Болынев Л.Н. Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1965. -464 с.

26. Быков О.В. Предпочтение отечественному оборудованию // Нефть России.-1998.-№10,-С.12-14.

27. Вайншток В.В. и др. Влияние присадок на смазочные и структурно-механические свойства силикагелевых смазок //Химия и технология тоилив и масел. 1974. - № 10. - С. 42-44.

28. Васильченко С. В., Потапов А. Г. Условия образования шламовых дюи в наклонных участках скважины. Доклад / II Международный семинар «Горизонтальные скважины».-Москва, 27-28 декабря 1997г.

29. Валитов Р.А. Разработка технологического обеспечения бурения горизонтальных скважин со сверхдальними отходами: Дне. канд. техн. наук. Уфа, 2004. - 152 с.

30. Вальд А. Последовательный анализ.- М.: Физматгиз, 1967. 231 с.

31. Вапник В.Н. Алгоритмы обучения распознаванию образов.- М.: Советское радио, 1973.385 с.

32. Вапник В.Н.,Червоненкис А.Я. Теория распознавания образов. М.: Наука, 1974.-815 с.

33. Васин В.Н., Коднир Д.С. Влияние термоэффекта входной зоны линейного контакта на толщину смазочной пленки // Трение и износ. 1985. - №. 3. - С.532-536

34. Вдовин К.И. Экспериментальное исследование механических свойств плотных и пористых горных пород при статическом и динамическом вдавливании штампов. Дне. канд. техн. наук. Уфа, 1970. - 199 с.

35. Венцель С.В., Курмапова Н.Н., Бездеркин В.А. и др. Разработка методики и исследование проявление эффекта Ребиндера при различных смазочных средах // Трение и износ. -1985. Том 4. - № 4. - С. 661-665.

36. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Шрейбер Г.К. Ударно-абразивный износ буровых долот. -М.: Недра, 1975.- 167 с.

37. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Пашков A.M., Рубарх В.М. Долговечность буровых долот. М.: Недра, 1975. - 256 с.

38. Виноградов Г.В., Архарова В.В., Петров А.А., Противоизносные и антифрикционные свойства углеводородов // Химия и технология топлив и масел. 1961. - № 3. - С.36-45.

39. Виноградова Н.Э. Противоизносные присадки к маслам. М.: Химия, 1972. - 272 с.

40. Виттке В. Механика скальных пород. М.: Недра, 1990. - 439 с.

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

42. Габдрахимов М.С. Разработка и исследование динамических регуляторов работы бурильного инструмента: Дисс.докт. техн. паук. -Уфа, 1992.

43. Гаркунов Д.Н., Крагельский И.В., Поляков А.А. Избирательный перенос в узлах трения. -М.: Транспорт, 1969.-204 с.

44. Гаркунов Д.Н., Дякин С.И., Курлов О.Н. и др. Избирательный перенос в тяжелонагружеиных узлах трения М.: Машиностроение, 1982. - 207 с.

45. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Машиностроение, 1985.- 424 с.

46. Гауе П.О., Лавров В.В., Налимов Г.П. Диагностические возможности моноблочных электронных динамографов «СИДДОС-автомат» //Нефтяное хозяйство.- 2000.- № 7. -С.87-90.

47. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного пласта. М.: Недра. - 311 с.

48. Голованов А.И., Николаева Л.В. Измерение поверхностной энергии стали в процессе трения и изнашивания в среде буровых растворов //Промывка и крепление скважин. -Уфа, 1984.-С. 56-59.

49. Голованов А.И., Исмаков Р.А. Применение композиционных покрытий и смазочных материалов в тяжело нагруженных узлах трения //Современные проблемы буровой п нефтепромысловой механики: Межвуз. темат. сб. науч. тр. Уфа, 1990. -С. 71-76.

50. Головкина II.H. Методическое и экспериментальное оеспечепне прочностных расчетов стенок скважин в пористых горных породах /Дис. канд. техн. наук. Уфа, 2001.-160 с.

51. Гузепков П.Г. Краткий справочник к расчетам деталей машин. М. Высшая школа, 1968. -312с.

52. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1978. - 647 с.

53. Гутман Э.М. Механохимия металлов и защита от коррозии. М.: Металлургия, 1981. -270 с.

54. Дьякова А.Г. Закономерности изнашивания подшипников, работающих без смазки в водной среде //Вестник машиностроения. 1968. - № 1. - С. 35-37.

55. Дрогомирецкий Я.Н. Влияние уплотнения и вида смазки на долговечность опор шарошечных долот: Дис. канд. техн. наук. -М., 1981. 186 с.

56. Евдокимов Ю.А., Колесников В.И., Тетерина А.И. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа. М.: Наука, 1980.-228 с.

57. Евдокимов Ю.А., Санчес С.С., Сухоруков Н.А. Влияние поверхностной активности полимеров в период деструкции па процессы трепия и износа пар пластмасса-металл и металл-металл // Механика полимеров. 1973. - №3. - С. 520-525.

58. Жулаев В.П. Совершенствование герметизированных опор шарошечных долот для бурения при повышенных частотах вращения: Дне.канд. техн. паук. Уфа, 1983. -188 с.

59. Закиров Н.Н. К вопросу герметизации опоры буровых долот //Известняки вузов. Нефть и газ.-2004.-№6.-С. 42-45.

60. Закиров Н.Н. Температурный режим узлов трения долота //Бурение и нефть. 2004. -№9.-С. 12-14.

61. Заславский Ю.С., Заславский Р.Н. Механизм действия противоизносных присадок к маслам. М.: Химия, 1978. - 224 с.

62. Ильннцкая Е.И., Тедер Р.И., Ватолин Е.С. и др. Свойства горных пород и методы их определения. М.: Недра, 1969. - 392 с.

63. Исмаков Р.А. Разработка композиционно-полимерной смазки и технологии ее применения для улучшения показателей работы шарошечных долот: Дис.канд. техн. наук.-Уфа, 1975.- 158 с.

64. Исмаков Р.А., Матвеев Ю.Г., Могучев А.И. Разработка и совершенствование принудительных расходных систем смазки опор шарошечных долот //Нефтегазовое дело: научно-технический журнал.- Уфа.- 2003.- № 1.- С. 95-103.

65. Исмаков Р.А., Попов A.M. Обобщенные характеристики напряженного состояния горных пород стенки наклонной скважины //Изв.вузов. Нефть и газ.- 2003.- № 5.- С. 18-23.

66. Исмаков Р.А., Попов А.Н., Головкина Н.Н. Определение приведенного предела текучести горной породы по штампу с учетом масштабного эффекта // Изв.вузов. Горный журнал. Уральское горное обозрение.- 2004.- № 4.- С. 127-131.

67. Кистер Э.Г. Эмульсионные глинистые растворы. М.: Госинти, 1958. - 58 с.

68. Кистер Э.Г., Михеев B.J1. Механические свойства фильтрационных глинистых корок //Химическая обработка буровых и цементных растворов. М.: ВНИИБТ, 1970. - Вып.27.

69. Кисельмап Л.И., Кисельман М.Л. Износ обсадных колонн в глубоких скважинах // Нефтяное хозяйство. 1970. - №10. - С.9-13.

70. Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. Недра, 1972. - 392 с.

71. Колесников Н.А., Курумов Л.С. О смазывающих и противоизносных свойствах промывочных агентов в условиях, приближенных к забойным // Технология бурения нефтяных и газовых скважин. Уфа, 1975. -Вып.2. - С. 129-134.

72. Конесев Г.В., Мавлютов М.Р., Спивак А.И. Противоизносные и смазочные свойства буровых растворов. М.: Недра, 1980. - 144 с.

73. Конесев Г.В., Мавлютов М.Р., Спивак А.И., Мулюков Р.А. Смазочные действия сред в буровой технологии. -М.: Недра, 1993.-272 с.

74. Конесев Г.В., Мулюков Р.А., Янгиров Ф.Н., Исмаков Р.А. и др. Высокотемпературные смазочные материалы для технологического оборудования /Проблемы нефтегазовой отрасли: Материалы международного науч.-техн. семинара. Уфа: УГНТУ, 1998.

75. Конесев Г.В., Мавлютов М.Р., Спивак А.И. Противоизносные и смазочные свойства буровых растворов. М.: Недра, 1980. - 144с.

76. Костецкий Б.И. Сопротивление изнашиванию деталей машин. Киев: Машгиз, 1959. -476 с.

77. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев: Техника, 1970. - 396 с.

78. Костецкий Б.И., Носовский И.Г., Караулов А.К. и др. Поверхностная прочность материалов при трении Киев: Техника, 1978. - 296 с.

79. Костецкий Б.И. Фундаментальные закономерности трения и износа. Киев: Знание УССР, 1981.-31 с.

80. Крагельский И.В. Трение изнашивание и смазки. М.: Машиностроение, 1979. - Т. 1,2.323 с.

81. Крысин Н.И., Салихов Р.Г., Пермяков А.П. Вскрытие продуктивных пластов при отрицательном дифференциальном давлении в системе "скважина-пласт". Пермь: Печатный салон "Меркурий", 2003. - 62 с.

82. Курицын B.C., Быстрое М.М., Рябская М.А. и др. Методика контроля липкости буровых растворов Саратов, 1980. - 12с.

83. Кутьков А.А. Износостойкие и антифрикционные покрытия. М.: Машиностроение, 1976.- 152 с.

84. Кулиев A.M. Химия и технология присадок к маслам и топливам. М.: Химия ,1972. -358 с.

85. Кулябин Г.А. Оптимизация технологии бурения и совершенствование привода долота па основе исследований динамических процессов в скважине: Днсс .докт. техн. паук. -Тюмень,2002. 267 с.

86. Курумов JI.C., Мокшин А.С., Симонянц JI.E., Перлов Г.Ф. Экспериментальное определение температур подшипников скольжения в опоре долота серии ГАУ // Изв. вузов. Нефть и газ. 1982. - № 4. - С. 25-28.

87. Кучумов Р.Я., Сагитова Р.Г., Ражетдинов У.З. Методы повышения эксплуатационной надежности нефтепромыслового оборудования. Уфа: Башкирское книжное издательство, 1983. - 110 с.

88. Лихтман В.И., Щукин Е.Д., Ребиндер П.А. Физико-химическая механика металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 303 с.

89. Лихтман В.И., Ребиндер П.А., Карпенко Г.В. и др. Влияние поверхностно-активной среды на процессы деформации металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1954. - 207с.

90. Мавлютов М.Р., Копесев Г.В., Крысин Н.И. и др./ Временная инструкция по применению Т-66 для пеногашепия, повышения смазывающих свойств и нейтрализации сероводорода в буровых растворах Пермь: ПермНИПИпефть, 1977.-12 с.

91. Мавлютов М.Р., Акчурин Х.И., Соломенников С.В. и др. Воздействие на твердые частицы бурового раствора при кольматиции стенок скважины. М.: Недра, 1997. -123 с.

92. Матвеев Ю.Г. Разработка технических и технологических методов повышения износостойкости герметизированных долот. Дис.докт. техн. наук. Уфа, 1997. - 470 с.

93. Матвеев Ю.Г., Попов А.Н., Чехов А.А. Рациональное размещение зубков в периферийных венцах шарошек бурового долота //Записки горного института. Том 157. -Санкт-Петербург, 2004. С. 44-47.

94. Мирзаджанзаде А.Х., Агаев С.Г., Алимамедов А.Ф. и др. Руководство по применению математической теории эксперимента при исследовании свойств горных пород и процесса их разрушения М.: Недра, 1973. 98 с.

95. Мирзаджанзаде А.Х., Караев А.К., Мовсумов А.А. Гидравлические особенности проводки скважин в сложных условиях //Сер. Бурение. М.: ВНИИОЭНГ, 1971. -136 с.

96. Михайлип Ю.Г., Чепурпов Ю.П., Поздняков В.И. Испытание шарошечных долот со смазкой //Машины и нефтяное оборудование. М.: ВНИИОЭНГ, 1969. - № 10. - С. 3-6.

97. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия,1973. -319 с.

98. Митюрев Е.А. Повышение показателей работы шарошечных долот путемсовершенствования систем герметизации их опор: Дис.канд. техн. паук. Уфа, 1979. - 189 с.

99. Могучев А.И. Совершенствование систем герметизации и смазки опор шарошечных долот для повышенных частот вращения / Дне. канд. техн. паук. Уфа, 2002. - 185 с.

100. ЮЬМпацаканов А.В. Разработка термостойкого-гидрофобно-эмульсионного раствора, стабилизированного высокомолекулярным ПАВ и органокремнеземом для бурения неустойчивых отложений и вскрытия продуктивных пластов. Дис.к.т.н.: 05.15.10-Киев, 1985.-179 с.

101. Мулюков Р.А., Конесев Г.В., Исмаков Р.А. К вопросу исследования смазок для герметизированных опор шарошечных долот /Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Сб. иауч.тр. Уфа, 1980, вып. 7. - С. 112-118.

102. Пагер А.А. Физика-химия полимеров. М.: Химия, 1978. - 544 с.

103. Паус К.Ф., Акатьев А.П., Абраменко К.А. Применение дисульфида молибдена для повышения работоспособности шарошечных долот // Нефть и газ. 1968. - №2. - № 2. -С.-33-36.

104. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. М.: Металлургия, 1982. - 584 с.

105. Попенов А.И. Исследование факторов, определяющих износостойкость шарошечных долот: Дне., канд.техн. наук. Уфа.1973.- 199 с.

106. Попов А.Н. Взаимодействие вооружения шарошечных долот с горными породами и пути повышения эффективности его работы при бурении скважин: Дис. докт.техп.наук. М., 1982. - 426 с.

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

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

109. Попов А.Н., Матвеев Ю.Г., Трушкин Б.Н. Регулятор расхода масла для системы смазки буровых долот. Изв. вузов. Нефть и газ. - 1989. - №6. - С. 89-92.

110. Посташ С.А. Повышение надежности и работоспособности шарошечных долот. М.: Недра, 1982. 120 с.

111. Посташ С.А., Гантамиров Б.М., Вопиянов В.А. и др. О влиянии смазывающих добавок в промывочные жидкости на износ бурильных и обсадных колони / Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Сб. науч. тр. Уфа, 1977. - Вып.4. - С.78-82.

112. Проников А.С. Надежность машин.- М.: Машиностроение, 1974.- 297 с.

113. Протодьяконов М.М., Тедер Р.И. Методика рационального планирования эксперимента. М.: Наука, 1970. - 75 с.

114. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Наука, 1968.-288 с.

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

116. Ребиндер П.А., Шрейнер JI.А., Жигач Л.Д. Поинизители твердости в бурении. М.-Л.:АН СССР, 1974.- 199 с.

117. РД-05751745-01-96. Гидрофобно-эмульсионные растворы для глушения скважин и проведения капитального ремонта на Уренгойском месторождении. Новый Уренгой, 1996.

118. Ривьере Х.К. Работа выхода. Измерения и результаты // Поверхностные свойства твердых тел / Под. Ред. М.Грина. Пер. с англ. - М.:Мир. 1972. - С. 193-316.

119. Розенберг Ю.А. Влияние смазочных масел на надежность и долговечность машин. -М.: Машиностроение, 1972. 312 с.

120. Сеид-Рза М.К., Фараджев Т.Г., Гасанов Р.А. Предупреждение осложнений в кинетике буровых процессов. М.: Недра, 1991. - 272 с.

121. 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.

122. Семидуберский М.С. Насосы, вентиляторы, компрессоры. Учебник для техникумов. -М.: Высшая школа, 1974.-232 с.

123. Симонянц СЛ. Проблемы модернизации турбинного бурения Тюмень: нзд-во Вектор-Бук, 2003,- 136 с.

124. Симонов В.В., Выскребцов В.Г. Работа шарошечных долот и их совершенствование. -М.: Недра, 1975.-240 с.

125. Синицын В.В. Пластичные смазки в СССР: Справочник. М.: Химия, 1984. - 192 с.

126. Синицын В.В. Подбор и применение пластичных смазок. М.: Химия, 1974. -416 с.

127. Соловьев А.Я. Совершенствование качества буровых эмульсионных растворов применением реагентов комплексного действия: Дисс. канд.техн.наук. Уфа. - 2003. -241 с.

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

129. Спивак А.И., Исмаков Р.А., Мулюков Р.А. Влияние теплофизических свойств смазок на износ долотной стали / Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Сб. науч.тр. -Уфа, 1983.

130. Стойкость буровых долот / II.А. Жидовцев, К.Б. Кацев, Г.В. Карпенко и др. / Киев: Наукова думка, 1979. 244 с.

131. Султанов Б.З., Габдрахимов М.С., Галеев А.С. О влиянии сухого трения на колебательный процесс бурильного инструмента//Известия вузов. Нефть и газ. 1985.

132. Тимофеев Н.С., Вугип Р.Б., Яремийчук Р.С. Усталостная прочность степок скважины. -М.: Недра, 1985.-200 с.

133. Тимофеев Н.С., Симоняиц JI.E. О необходимости изучения усталостного разрушения стенок необсаженной скважины от циклических гидродинамических нагрузок //Нефтяное хозяйство. 1968, № 1. - С. 8-10.

134. Ш.Токунов В.И., Хейфец И.Б., Мпацаканов А.В. и др. Термостабильность гидрофобно-эмульсионных растворов. М.: ВНИИОЭНГ, РНТС Бурение, 1978, №2, с.22-25.

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

136. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочник / И.Г. Анисимов, К.М. Бадыштова, С.А. Бнатов и др.; Под ред. В.М. Школьникова. М.: Издательский центр «Техипформ», 1999. - 596 с.

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

138. Трушкин Б.Н. Исследование работы элементов вооружения шарошечных долот при бурении / Дис. канд. техн. паук. Уфа, 1974. - 186 с.

139. Упер, Фламан, Берт. Реологические и тепловые эффекты в смазываемых УГД -контактах // Проблемы трения и смазки, 1981. № 4. - С.57-64.

140. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник /JI.A. Кондаков, А.И. Голубев, В.В. Гордеев и др.; Под общей ред. JT.A. Кондакова. М.: Машиностроение, 1994. - 448 с.

141. Улучшение эксплуатационных характеристик нефтяных тонлив. Присадки и добавки. /Под ред. A.M. Данилова. М.: Химия, 1996.-232 с.

142. Успехи коллоидной химии /Под ред. П.А. Ребиндера и Г.И. Фукса. М.: Наука, 1973. -359 с.

143. Фадеев А.Б. Прочность и деформируемость горных пород. М.: Недра, 1979. - 197 с.

144. Филимонов Н.М., Попов А.II. Основы режима бурения скважин. Уфа: Изд-во УНИ, 1990.- 100 с.

145. Фролов В.П., Стояков В.М., Воробьев В.В. Определение остаточного ресурса пефтегазопромыслового оборудования по статистическим эксплуатационным данным //Нефтяное хозяйство. 1998. - № 7. - С. 34-36.

146. Фукс И.Г. Добавки к пластичным смазкам. М.: Химия, 1982. - 248 с.

147. Хасаев Р.М, Мамедов А.К., Кулиев Р.Б. Экспериментальные исследования прихвата труб в условиях высоких перепадов давления и температур.// Известия вузов. Нефть и газ., Баку.-1977.-№7.-с. 17

148. Ханин А.А. Породы коллекторы нефти и газа нефтегазоносных провинций СССР. М.: Недра, 1973.-304 с.

149. Шарошечные долота. Международный транслятор-справочник /Серия «Нефтегазовая техника и технология» // Под ред. В.Я. Кершенбаума и А.В. Торгашова. М.: АНО «Технонефтегаз», 2000.- 247 с.

150. Шахмаев З.М., Ризванов Н.М. Разработка смазки для опор шарошек долота и опыт ее применения на площадях Башкирии / БашНИПИнефть: Сб. науч. тр. Уфа, 1976, -Т.48. - С. 30-33.

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

152. Шерстнев Н.М., Расизаде Я.М., Ширинзаде С.А. Предупреждение и ликвидация осложнений в бурении. М.: Недра, 1979. - 304 с.

153. Шехтер Ю.Н., Крейн С.Э., Тетерина JI.B. Маслорастворимые поверхностно-активные вещества. М.: Химия, 1971.-488с.

154. Шрейнер JI.A. , Байдюк Б.И. и др. Деформационные свойства горных пород при высоких температурах и давлениях. М.: Недра, 1968. - 358 с.

155. Щербак М.Р., Чайковский Г.П. и др. Ресурс замковых резьбовых соединений бурильных труб при многократном свинчивании //Нефтяное хозяйство. 1987. -№ 1. -с.9-11.

156. Эйгелес P.M., Стрекалова Р.В. Расчет и оптимизация процессов бурения скважин. -М.: Недра, 1977.-200 с.

157. Эмирджанов Р.Т. Основы технологических расчетов в нефтепереработке. M.-J1.: Химия, 1965.-544 с.

158. Ягафаров Р.Г. Молекулярно-кинетические представления о явлении адсорбции /Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Сб. науч.тр. Уфа,1982. - С. 136143.

159. Яров А.Н., Жидовцев Н.А., Гильман К.М., Кендис M.LLL Буровые растворы с улучшенными смазывающими свойствами М.: Недра, 1975. - 143с.

160. Ясов В.Г., Мыслюк М.А. Назаров В.И. Технология бурения скважин в сложных геологических условиях //Сер. Бурение. ВНИИОЭНГ, 1986. № 2, - 37 с.

161. Beerl, R.L., Fischor R.L. Ind.Lubric. Tribology, 1973, V.25, N2, p.61.

162. Boundary Lubrication (An Appraisal of World literature). New-York, "ASME Publishing", 1969, p. 576.

163. Csatley R.E. The effect of water in lubricating oil on bearing fatigue life. ASIE Trans, 1977. - V. 20.- №3.- p. 244-248.

164. Furey M.G. Polymeres et Lubrification . Paris // Editions du Centee National de la Recherche Scientifique. - 1975. - N233, p.393-404.

165. Georges J.M. Quelques apercus surlesmecanismes de la lubrification dans la coupe desmetaux. -"Fluidex. Travaux Metaux Jourees". Paris, 1975, p.33-62.

166. Horizontal drilling and conmletions: a review of available technology / R. Jurgens, R. Bitto, B. Henderson // Petroleum Engineer International. 1991, №2.- P.14.21.

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

168. 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.

169. Ten Napel W.E. Elasto-hydrodynamisthe Smezing (2). De constructeur, 1978, Vol.17, N11, p.58-62.

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

171. Zwingmann G.Kuhlsthmiez stoffe fuz die spanende Matallbearbeituung. " "Werkstatt unci Belireb", 1979, Vol.112, N6, p. 409-414.

172. Knott et al. Water Spray Resistance Grease Test NLGT Spokeman, 1963. - № 10. -P. 316-321.

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

174. А.с. № 1627643 СССР. Буровое трехшарошечное долото /А.Н. Попов, Б.Н. Трушкнп, А.В. Торгашов и др.; Опубл. 15.02.91 //Изобретения. 1991. № 6.

175. А. с. № 1810462 СССР. Шарошечное долото /А.Н. Попов, Б.Н. Трушкин, С.П. Баталов и др.; Опубл. 23.04.93 //Изобретения. 1993. - № 15.

176. А.с. 872721 СССР Е21 В10/24. Устройство для смазки опоры шарошки / К.Ш. Булгаков, Н.Ф. Кагарманов, Ш.Х. Хамзин и др. // Открытия. Изобретения, 1979. -№ 38.

177. А.с. 1460179 СССР. Наддолотный лубрикатор /Б.Н. Трушкин, А.Н. Попов, Г.И. Пьянзин и др.; Опубл. 23.02.89 //Изобретения. 1989. - № 7.

178. А. с. 662838 СССР. Стенд для испытания герметизирующих устройств шарошечных долот /Е.А. Митюрев, А.Н. Попов, А.И. Спивак; Опубл. 15.05.79 //Открытия. Изобретения. 1979. - № 18.

179. А.с. 1104144 СССР. Смазка для герметизированных маслоиаполненных опор шарошечных долот /Г.В. Конесев, Р.А. Мулюков, М.Р. Мавлютов, А.И. Спивак, Р.А. Исмаков и др.; Опубл. 23.07.84 //Изобретения 1984. - № 27.

180. А.с. 1 177339 СССР. Смазка для опор шарошечных долот / А.И. Попепов, М.Р. Мавлютов, А.И. Спивак, Г.В. Конесев, Р.А. Исмаков и др.; Опубл. 07.09.85 //Изобретения.- 1985. № 33.

181. А.с. №1487443 СССР. Смазка для опор шарошечных долот /А.И. Голованов, М.Р. Мавлютов, В.И. Голованов, Р.А. Исмаков и др.; Опубл. 05.10.87 //Изобретения. -1987.

182. Пат. США № 4372624 от 02.08.83 г.

183. Пат. № 2136722 РФ. Уплотнительная низкотемпературная пластичная смазка для резьбовых соединений бурильных труб /Р.А. Мулюков, С.В. Ковтупеико, Ф.Н. Янгиров, Г.В. Конесев, М.Р. Мавлютов, Р.А. Исмаков и др.; Опубл. 10.09.99 //Изобретения. 1999. - № 25.

184. Пат. № 2184232 РФ. Способ определения статистических характеристик коэффициента бокового распора пласта пористой горной породы /А.П. Попов, Н.Н. Головкина, Р.А. Исмаков и М.А. Попов; Опубл. 27.06.02 //Изобретения. 2002. - № 18.

185. Пат. №2215113 РФ. Буровое шарошечное долото / Матвеев Ю.Г., А.И. Могучев, Р.А. Исмаков и А.Н. Попов; Опубл. 27.10.03 //Изобретения. 2003. - № 30.

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

187. Пат. № 2236541 РФ. Уплотнение опоры шарошечного долота (варианты) /Ю.Г. Матвеев, А.Н. Попов, А.И. Могучев, Р.А. Исмаков и др.; Опубл. 20.09.2004 //Изобретения. -2004. № 26.

188. Пат. № 2271378 РФ. Реагент комплексного действия для технологических жидкостей, применяемых в бурении и капитальном ремонте скважин /Р.А. Валитов, Г.В. Конесев, В.А. Докичев, Р.А. Мулюков, М.С.Юнусов, Р.А. Исмаков и др.; Опубл. 10.03.06.от04 НЮНШ

Информация о работе

Исмаков, Рустэм Адипович
доктора технических наук
Уфа, 2006
ВАК 25.00.15

Диссертация

Совершенствование геомеханического и триботехнического обеспечения работы системы "скважина - скважинная жидкость - инструмент" - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Совершенствование геомеханического и триботехнического обеспечения работы системы "скважина - скважинная жидкость - инструмент" - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы