Повышение надежности бесколонного бурения скважин в условиях морских акваторий
Conditions of formation of a wellbore at the combined soil destruction are considered. The technical solution which increases reliability of transportation of particles of sand on a wellbore is presented.
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23397 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Повышение надежности бесколонного бурения скважин в условиях морских акваторий / О.И. Калиниченко, А.В. Хохуля, С.Н. Парфенюк, Е.В. Кошеверова // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 96-99. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859641440307511296 |
|---|---|
| author | Калиниченко, О.И. Хохуля, А.В. Парфенюк, С.Н. Кошеверова, Е.В. |
| author_facet | Калиниченко, О.И. Хохуля, А.В. Парфенюк, С.Н. Кошеверова, Е.В. |
| citation_txt | Повышение надежности бесколонного бурения скважин в условиях морских акваторий / О.И. Калиниченко, А.В. Хохуля, С.Н. Парфенюк, Е.В. Кошеверова // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 96-99. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | Conditions of formation of a wellbore at the combined soil destruction are considered. The
technical solution which increases reliability of transportation of particles of sand on a wellbore is
presented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:22:36Z |
| format | Article |
| fulltext |
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
96
Литература
1. Бугаков В. И., Коняев Ю. С. Высокоэффективный алмазный инструмент, изготовлен-
ный по оригинальной технологии с применением высоких давлений и температур, но-
вых связок и алмазных материалов // Сверхтвердые матер. – 2001. – № 6. – С. 23–27.
2. Бугаков В. И., Коняев Ю. С. Буровые коронки из синтетических поликристаллических
алмазов для геологоразведочного бурения, изготовленные по новой технологии с
применением давлений до 1,5 ГПа. // Породоразрушающий и металлообрабатываю-
щий инструмент - техника и технология его изготовления и применения: Тез. докл. V
междунар. конф. ИСМ им. В. Н. Бакуля НАН Украины. – К., 2002. – С. 25–26.
3. Лебедев В. С., Стихов Л. В., Арифуллин С. А. Алмазные буровые коронки с гранули-
рованными алмазами и наполнителями. // Новые направления развития алмазной об-
работки: Труды ВНИИАлмаза. – М., 1981. – С. 62–71.
4. Burckhardt S. New technique for granulating diamond and metal powders. //IDR. – 1997. –
№ 6. – Р. 121–122.
5. Разработка припоя для пайки алмазосодержащего слоя к стальному корпусу при изго-
товлении алмазного породоразрушающего инструмента / В. И. Бугаков, А. В. Елютин,
А. И. Лаптев и др. // Материаловедение. – 2003. – № 12. – С. 48–52.
Поступила 31.05.10
УДК 622.243
О. И. Калиниченко, д-р техн. наук, А. В. Хохуля, С. Н. Парфенюк,
Е. В. Кошеверова
Донецкий национальный технический университет
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ БЕСКОЛОННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН
В УСЛОВИЯХ МОРСКИХ АКВАТОРИЙ
Conditions of formation of a wellbore at the combined soil destruction are considered. The
technical solution which increases reliability of transportation of particles of sand on a wellbore is
presented.
Прогрессивным направлением повышения производительности и рентабельности бу-
рения инженерно-геологических скважин на шельфе, является развитие и широкое использо-
вание новой технологической схемы бесколонной проходки скважин глубиной до 50 м. Эта
схема реализуется с помощью погружного гидроударного бурового снаряда (ПБС-127) и
предусматривает использование в течение рейса двух способов разрушения пород на забое: с
отбором керна за счет частотно-ударного погружения бурового снаряда в осадки, и без отбо-
ра керна за счет размыва пород на заданном или пройденном без крепления интервале при
неработающем гидроударном механизме [1].
Снаряд ПБС-127 представляет собой структурный синтез гидроударного бурового сна-
ряда и двух пусковых узлов для дистанционного изменения способа бурения в процессе рейса.
При этом верхним пусковым узлом (ВПУ) производится запуск гидроударника на фазе отбора
керна, а нижним пусковым узлом (НПУ) создаются условия для работы ПБС-127 в режиме
гидромониторного размыва пород при неработающем гидроударнике. Наиболее проблемным
интервалом в технологическом цикле проходки скважин является фаза перехода с режима ин-
тенсивного гидромониторного разрушения пород на забое при максимальном расходе жидко-
сти
max
Q , на режим промывки с пониженной подачей жидкости
ном
Q , соответствующей номи-
нальному расходу для эффективной работы гидроударника. Очевидно, в это время в скважине
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
97
формируется зона, в процессе промывания которой часть песка находится во взвешенном со-
стоянии, без изменения вертикальной координаты. В этой связи даже при кратковременной
остановке насоса, перед срывом керна, как правило, подъем снаряда затрудняется вследствие
быстрого оседания песка и заполнения им всего объема кольцевого зазора между ПБС и стен-
ками скважины. Эта ситуация иногда становилась причиной полного прихвата бурового сна-
ряда, особенно на интервалах, сложенных мощными (15-20 м) слоями песка [1].
Предположение о причинах аварийных ситуаций, обусловливает необходимость про-
ведения исследований, направленных прежде всего на получение данных о состоянии ствола
и характере миграции по нему водно-песчаной смеси в процессе проходки скважины. При
этом, с учетом причин размыва стенок и транспортирования частиц песка по скважине, ис-
следуемый круг вопросов сузился до определения минимально необходимого расхода воды,
при котором обеспечивается подъема вымытых частиц песка из скважины.
В целом, наличие данных, количественно характеризующих диаметр и закономер-
ность распределения скоростей жидкости по сечению пробуренных интервалов скважины,
позволяет обосновать минимально необходимое значение подачи насоса Q, при этом Q
Qном→ Qmax. В тоже время выполнение указанного соотношения требует решения инженер-
но-технической задачи, связанной с расширением функций ВПУ, который, в этом случае,
должен играть роль делителя потока, направляя одну часть жидкости Qном в гидроударник, а
вторую часть Q = Q -Qном в скважину.
Поставленную задачу решали путем моделирования системы «буровой снаряд-
скважина» с использованием программного продукта АNSYS. При составлении модели ис-
пользовали фактические размеры ПБС-127М и режимные параметры привода, соответст-
вующие работе гидроударного механизма как на фазе пробоотбора (по Qном), так и на фазе
гидроразмыва (по Qmax). Данные моделирования в виде графиче-
ского и цифрового материала характеризовали состояние ствола
скважины, при этом обеспечивалась постоянная фиксация теку-
щего диаметра скважины и скорости потока жидкости по стволу
скважины.
Качественно характер спектра потока как для Qном=
280300 л/мин, так и для принятого Qmax= 500520 л/мин иден-
тичен и в целом соответствует общепринятому представлению
об образовании характерных зон по длине потока жидкости. При
входе потока в участок резкого увеличения сечения ствола (над
ПБС-127) образуется большая вихревая зона (рис. 1). Этому спо-
собствует диффузорный эффект, т. е. образование большого по-
ложительного градиента давления, вызывающего частичный
отрыв потока. Часть струи поворачивается и уходит к шлангу в
виде вращающегося вихревого жгута. Дальнейшее перемещение
жидкости происходит в виде линий тока с различной скоростью по сечению ствола.
Рис. 1. Спектр потока
жидкости по стволу
скважины
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
98
Распределение областей скоростного потока по сечению ствола для Qном и Qmax при-
веден на рис. 2 в виде симметрично расположенных участков скважины для условия чередо-
вания по стволу песка и прослоев глинистых пород.
Приведенные данные свидетельствуют о
предполагаемом характере эрозии стенок скважины
по длине ПБС-127М и возможном формировании зон
перемещения песка над пробоотборником, и на уча-
стке резкого увеличения сечения потока жидкости.
При среднем расходе жидкости 300 л/мин
(правая часть на рис. 2) наблюдаются большие
«мертвые» зоны скопления частиц песка, где ско-
рость воды не превышает 0,1 м/с. Кроме того, ско-
рость потока, как над ПБС, так и по основной части
ствола составляет 0,15-0,2 м/с, что не превышает
критического значения для выноса частиц с-з песка
за пределы скважины. Песок в большей части нахо-
дится во взвешенном состоянии.
При увеличении расхода до 500 л/мин (левая
часть на рис. 2) видно, что «мертвые» зоны разруша-
ются, а скорость движения
потока по стволу состав-
ляет 0,35-0,5 м/с, превышая критическую для выноса частиц песка.
Полученный характер эрозии ствола (диаметры размыва
ствола см. на рис. 2) и закон распределения скорости потока по сече-
нию скважины позволяет использовать предложенную Л.П. Шуми-
ловым [2] схему расчета движения твердых частиц в потоке воды,
восходящем по кольцевому пространству при бурении забойными
механизмами. В результате исследований установлен минимально
необходимый режим промывки. Для эффективного транспортирова-
ния взвесенесущей смеси, насыщенной частицами с-з песка скорость
потока в кольцевом пространстве скважины должна быть не менее
0,29-0,31 м/с, что соответствует условию Q 440470 л/мин.
Это значение Q более чем на 150 л/мин превышает рабочую
подачу насоса Qном, необходимую для эффективной работы гидро-
ударника.
Для исключения выделенного противоречия предложено
техническое решение в виде универсального ВПУ (рис. 3), выпол-
няющего дополнительно функции делителя потока жидкости. При
этом схема и основные конструктивные элементы, используемого в
общепринятой конструкции ПБС-127 верхнего пускового узла
принципиально мало изменены. В отличие от применяемого ВПУ
[1], в конструкцию узла дополнительно введен подпружиненный
клапан 4, размещенный над штоком 5. В штоке 5 под торцом пуско-
вого клапана 6 выполнены калиброванные делительные отверстия г.
Основным элементом ВПУ является подпружиненный кла-
пан 6, который, при работающем гидроударнике перекрывает ра-
диальные каналы в в штоке 5, разделяя зону высокого давления
(рабочую камеру д гидроударника) с зоной низкого давления (по-
лости е выхода отработанной в гидроударнике жидкости в сква-
жину). При повышенной подаче жидкости Q=440470 л/мин часть
ее (Q =150170 л/мин) через делительные отверстия г, канал кла-
Рис. 2. Распределение областей
скоростного потока по сечению
ствола скважины
Рис. 3. Схематический
чертеж усовершенст-
вованного ВПУ
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
99
пана 4 и боковые отверстия а выходит в скважину через смещенные отверстия, выполненные
в опорном кольце корпуса 2. Оставшаяся жидкость направляется в рабочие камеры гидро-
ударника, обеспечивая его работу в эффективном режиме.
Срабатывание узла для оперативной смены способа бурения, с выключением гидро-
ударника, обеспечивается увеличением расхода жидкости до значения Qmax =500-520 л/мин и
достигается с помощью регулировочного вентиля, которым традиционно оборудуется нагне-
тательная линия обвязки насоса.
Повышенный расход жидкости Qmax обусловливает повышение перепада в камерах ци-
линдра ВПУ, что приводит к смещению клапана 6 вниз с перекрытием доступа жидкости в
гидроударник. При посадке подпружиненного клапана в седло, выполненное в цилиндре 7,
одновременно открываются радиальные окна в штока 5. За счет скоростного напора и увели-
ченному перепаду давления на клапане 4, последний, сжимая пружину 8, перемещается вверх,
закрывая отверстия а. При этом поток жидкости через радиальный канал б распределительной
коробки 3, соединенной с переходником 1 свободно проходит по кольцевому сечению корпу-
сов гидроударника в камеру НПУ. Последний направляет жидкость внутрь керноприемника
колонкового набора, и далее на забой скважины, обеспечивая размывания породы.
В исходное состояние клапан ВПУ возвращается пружиной 8, при уменьшении пода-
чи жидкости в напорную линию.
Таким образом разработанная конструкция ВПУ направлена на снижение аварийных
ситуаций при бесколонном бурении скважин глубиной до 50 м установками, комплектую-
щимися гидроударными буровыми снарядами ПБС-127.
Литература
1. Калиниченко О.И., Зыбинский П.В, Каракозов А.А. Гидроударные буровые снаряды
и установки для бурения скважин на шельфе. – Донецк: «Вебер» (Донецкое отд.),
2007. – 270 с.
2. Гидравлика в бурении (Вопросы теории и практики).Труды ВНИИБТ –М: Не-
дра,1965.–Вып.15.– с. 82–105.
Поступила 07.06.10
УДК 622.24
О. М. Давиденко, д-р техн. наук, А. О. Ігнатов, І. І. Кутепов
Національний гірничий університет, м. Дніпропетровськ, Україна
ДО ПИТАННЯ ПРО ВДОСКОНАЛЕННЯ ПРИСТРОЇВ ДЛЯ ОБРОБЛЕННЯ
СТОВБУРА СВЕРДЛОВИНИ
A feature of construction and principle of action of the improved device is considered for
treatment of barrel of bore hole.
Вступ
Відокремлення пластів за відомої технології кріплення свердловин – один з найвідпо-
відальніших етапів великого комплексу робіт з їх будівництва. Під операцією відокремлення
розуміють прийоми закачування цементного розчину до затрубного простору з метою ство-
рення в ньому надійної ізоляції у вигляді щільного матеріалу, що утворюється в результаті
затвердіння розчину. Від ефективності цементування залежить тривалість роботи свердлови-
ни, а також можливості оцінювання перспективності розвідувальних площ [1].
Якість цементування у свердловині залежить від стана стовбура, який завжди усклад-
нений перегинами, жолобами і кавернами. Результати геофізичних досліджень свердловин
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23397 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0065 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:22:36Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Калиниченко, О.И. Хохуля, А.В. Парфенюк, С.Н. Кошеверова, Е.В. 2011-07-04T13:40:40Z 2011-07-04T13:40:40Z 2010 Повышение надежности бесколонного бурения скважин в условиях морских акваторий / О.И. Калиниченко, А.В. Хохуля, С.Н. Парфенюк, Е.В. Кошеверова // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 96-99. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23397 622.243 Conditions of formation of a wellbore at the combined soil destruction are considered. The technical solution which increases reliability of transportation of particles of sand on a wellbore is presented. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Повышение надежности бесколонного бурения скважин в условиях морских акваторий Article published earlier |
| spellingShingle | Повышение надежности бесколонного бурения скважин в условиях морских акваторий Калиниченко, О.И. Хохуля, А.В. Парфенюк, С.Н. Кошеверова, Е.В. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title | Повышение надежности бесколонного бурения скважин в условиях морских акваторий |
| title_full | Повышение надежности бесколонного бурения скважин в условиях морских акваторий |
| title_fullStr | Повышение надежности бесколонного бурения скважин в условиях морских акваторий |
| title_full_unstemmed | Повышение надежности бесколонного бурения скважин в условиях морских акваторий |
| title_short | Повышение надежности бесколонного бурения скважин в условиях морских акваторий |
| title_sort | повышение надежности бесколонного бурения скважин в условиях морских акваторий |
| topic | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23397 |
| work_keys_str_mv | AT kaliničenkooi povyšenienadežnostibeskolonnogobureniâskvažinvusloviâhmorskihakvatorii AT hohulâav povyšenienadežnostibeskolonnogobureniâskvažinvusloviâhmorskihakvatorii AT parfenûksn povyšenienadežnostibeskolonnogobureniâskvažinvusloviâhmorskihakvatorii AT koševerovaev povyšenienadežnostibeskolonnogobureniâskvažinvusloviâhmorskihakvatorii |