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.
Saved in:
| Published in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23398 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | До питання про вдосконалення пристроїв для оброблення стовбура свердловини / О.М. Давиденко, А.О. Ігнатов, І.І. Кутепов // 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. 99-103. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859715379466600448 |
|---|---|
| author | Давиденко, О.М. Ігнатов, А.О. Кутепов, І.І. |
| author_facet | Давиденко, О.М. Ігнатов, А.О. Кутепов, І.І. |
| citation_txt | До питання про вдосконалення пристроїв для оброблення стовбура свердловини / О.М. Давиденко, А.О. Ігнатов, І.І. Кутепов // 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. 99-103. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | A feature of construction and principle of action of the improved device is considered for
treatment of barrel of bore hole.
|
| first_indexed | 2025-12-01T07:48:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
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
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
100
засвідчують, що їх стовбур не циліндричний по всій довжині, а містить глибокі в радіально-
му напрямі розширення (каверни). Уламки зруйнованої гірської породи скупчуються в каве-
рнах і утворюють високов’язкі малорухомі глинисто-шламові пасти. У процесі буріння наяв-
ність таких скупчень шламу не спричиняє особливих ускладнень. Водночас вони є основни-
ми причинами газо-, водо- та нафтопроявлень під час експлуатації свердловин.
Проблема забезпечення якісного цементування в кавернозній зоні насамперед
пов’язана з питаннями ефективного очищення застійних зон у кавернах.
З огляду на викладене зазначимо, що забезпечення високої якості цементування колон
– проблема багатофакторна і її вирішувати потрібно комплексно.
Мета цієї роботи – обґрунтувати нові принципи техніки і технології кріплення кавер-
нозної зони свердловини.
Основний матеріал
Останніми роками досягнуті успіхи у вдосконаленні технологічних процесів кріплен-
ня і тампонажних матеріалів, що забезпечують поліпшення якості цементування стінок свер-
дловин. Проте це не сприяло істотному підвищенню техніко-економічних показників будів-
ництва і експлуатації свердловин. За останніми даними промислових підприємств вартість
ремонтно-відновних робіт у свердловинах з неякісним цементуванням становить 150-200%
вартості робіт з кріплення свердловини.
У результаті аналізу і узагальнення фактичних геологічних, геофізичних та техніко-
технологічних даних на нафтових і газових родовищах України та країн СНД було виявлено
основні причини неякісного цементування свердловин, з яких найголовніша – змішування
цементного розчину з глинисто-шламовими пастами, що містяться в кавернах [1].
Зважаючи на це багато уваги приділяється питанню підготовки стовбура свердловини
до цементування. Для створення захисного шару у пристовбурній зоні пропонується застосо-
вувати віброоброблення, аеровані буферні рідини, дво- та трифазні пінні системи, вихрові
потоки, струминну кольматацію стінок, механічне ущільнення фільтраційної корки, техноло-
гію селективної ізоляції та ін. На нашу думку, ефективною технологією є видалення глинис-
то-шламових паст з каверн спеціальними пристроями.
Для досліджень, як базові прийняли кілька технологій. Одна з них полягає в руйну-
ванні глинисто-шламових паст, що утворилися, з подальшим видаленням потоком промива-
льної рідини. Ще одна технологія передбачає закріплення і переведення в інертний стан вмі-
сту кавернозних зон свердловини.
Існує декілька конструкцій пристроїв, що реалізу-
ють принцип першої технології, з яких найчастіше застосо-
вують пристрій, що складається з корпусу і розміщенних
уздовж його осі скребкових елементів у вигляді петель з
металевого каната різного діаметра. Загальний недолік цьо-
го та інших пристроїв полягає в тому, що вони не створю-
ють достатньої сили, здатної зруйнувати скупчення в каве-
рнозних інтервалах. У свою чергу, це призводить до різкого
зниження якості цементування. В основу вирішення зазна-
ченої проблеми було покладено принцип проектування
пристроїв, що створюватимуть збурюючі струми рідини,
здатні зруйнувати глинисто-шламові пасти. З цією метою в
Національному гірничому університеті розроблено конс-
трукцію пристрою поінтервального оброблення стовбура
свердловини (рис. 1), яка містить циліндровий корпус 1 і
шарнірні механізми 2 з лопатями 4 [2; 3]. На зовнішній по-
верхні стінок циліндрового корпусу виконані два діаметра-
льно протилежних пази 3 для розміщення відповідних шар-
нірних механізмів з лопатями. Верхні кінці шарнірних ме-
Рис. 1. Схема пристрій для
оброблення стовбура сверд-
ловини
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
101
ханізмів пов’язані з пружинами 5, призначеними для розкривання та закривання шарнірних ме-
ханізмів відносно корпусу приладу. У замку 7 розміщенні два повзуни, жорстко пов’язані з
німи кінцями шарнірного механізму з лопатями, які переміщуються вздовж внутрішньої стінки
пазів шарнірного механізму з лопатями, пружиною і роликом 6. Жорстке прикріплення до замка,
забезпечує керування роботою пристрою. Пружина забезпечує необхідне притиснення ролика
при пересуванні стінками свердловини. Ролик призначений забезпечувати рухомий контакт зі
стінками свердловини. З метою виключення заклинювання ролика при забрудненні частинками
шламу, його забезпечено лубрикантом (наприклад літолом, солідолом).
Пристрій працює так. Перед опусканням і цементуванням обсадної колони у свердло-
вину для очищення каверн від шламу та оброблення стовбура опускають нове долото (з
центральною промивкою), бурильну колону з жорстким компонуванням та пристрій для об-
роблення стовбура свердловини. Зауважимо, що діаметри прохідного каналу пристрою для
оброблення стовбура свердловини, бурильної колони, сполучних елементів та наддолотного
перевідника повинні бути однакові. Утримуючи інструмент у підвішеному стані оброблюють
необсаджений стовбур свердловини з промиванням водою.
Потрапляючи до кавернозного інтервалу шарнірні механізми з лопатями розкрива-
ються за рахунок пружини і створюють радіальний рух навколо осі свердловини. Під дією
лопатей у каверні виникають вихори зі сталою осьовою та коловою швидкістю, що сприяє
руху і винесенню шламу з каверни. Далі під час виходу пристрою з чергової каверни на ро-
лик шарнірного механізму із лопатями діють стискаючі сили з боку стовбура свердловини і
механізм стискається, пристрій у складеному стані продовжує опускатись у свердловину та
відкриватись у наступних кавернозних ділянках. Коли долото доходить до забою, всередину
бурильної колони вкидають сталеву кульку, яка під дією промивальної рідини, що рухається
колоною бурильних труб, заходить всередину пристрою і контактує з повзунами замка. Під
дією тиску рідини шпильки зрізаються і повзуни рухаються вниз відносно корпусу при-
строю. У результаті шарнірний механізм з лопатями втягується в середину паза, що призво-
дить до неробочого стану механізму.
Описана конструкція стала базовою для розроблення нових пристроїв. У наступному
пропонованому пристрої замість лопатей в шарнірному механізмі містяться спеціальні про-
точні електрогідравлічні механізми, що сприяють викиданню рідини зі швидкістю до 2000
м/с і створюють спрямовану дію на об’єкти оброблення. Робоча камера механізму виконана у
вигляді зварної конструкції, що складається з циліндра, в який впресована з натягом втулка і
за допомогою накидної гайки закріплені позитивні електроди, армовані поліетиленовою ізо-
ляцією; негативним електродом є кільцевий виступ корпусу робочої камери. Ударні хвилі,
що різко прискорюють рух рідини у коаксіальній системі електродів робочої камери форму-
ються так. Розрядний струм тече в радіальному напрямі між електродами, один з яких пози-
тивний (сталевий стержень з конусоподібним наконечником), розміщений на осі системи,
інший – негативний (кільцевий виступ корпусу робочої камери). Радіальний струм розряду
взаємодіє з концентричним магнітним полем. Сила, що діє вздовж осі системи, сприяє прис-
коренню руху рідини в цьому напрямі; при цьому вона викидається з міжелектродного прос-
тору зі швидкістю до 1000 м/с, захоплюючи рідину, що циркулює у стовбурі свердловини.
Пристрій запускається в роботу за допомогою спеціального поверхневого датчика з розкрит-
тям шарнірного механізму в черговій каверні.
Як відомо з практики буріння, перед опусканням і цементуванням обсадної колони обро-
блюють стовбур свердловини долотом з центральним промиванням. Проте сили струму рідини,
що циркулює стовбуром свердловини недостатньо для вимивання високов’язких і малорухомих
глинисто-шламових паст, що містяться в кавернах. Одним зі шляхів розв’язання цього завдання
є переведення паст у розріджений стан, для чого спроектована така конструкція.
За конструктивними параметрами розроблений пристрій, ідентичний описаним, за ви-
нятком основного робочого органу, закріпленого в шарнірному механізмі. Це електродина-
мічний випромінювач, що перетворює електричну енергію змінного струму на акустичну.
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
102
У момент, коли шарнірний механізм входить у каверну, де міститься шламова паста,
вмикається ультразвуковий генератор, який поширює в об’ємі глинисто-шламових паст уль-
тразвукові коливання. Ці коливання дезагрегують пасти, що не лише полегшує їх вимивання,
а й сприяє і їх витіканню з каверни.
Розглянуті пристрої призначені виключно для видалення шламових утворень з каверноз-
них зон. Водночас, безперечно, переведення глинисто-
шламових паст, що містяться в кавернах в інертний
стан сприяє підвищенню техніко-економічних показни-
ків процесу цементування. Це пов’язано з виключенням
змішування скупчень шламу в кавернах з цементним
розчином, що надходить до кільцевого проміжку свер-
дловини. Розроблений пристрій для закріплення глини-
сто-шламових паст містить порожнистий циліндричний
корпус 1 і шарнірний механізм 2 (рис. 2) [4].
В зовнішній поверхні стінок циліндрового кор-
пусу 1 виконані пази 3 для розміщення відповідних
електродів 4. Шарнірний механізм з пружиною 5 і ро-
ликом 6 жорстко прикріплений до замка 7, що забезпе-
чує керування роботою пристрою. Пружина забезпечує
необхідне притиснення електроду при пересуванні сті-
нками свердловини. Ролик, у свою чергу, забезпечує
рухомий контакт зі стінками свердловини. Під дією
електричного струму в каверні відбувається закріплен-
ня глинисто-шламових паст. При накладенні електрич-
ного поля у глинистій масі виникає електроліз і супутні
йому первинні та вторинні хімічні реакції. Постійний
струм порушує, спрямовує, інтенсифікує і прискорює
процеси та реакції, що відбуваються в глинистій масі.
За певних співвідношень глини з водою і концентрації розчину виникає електрокінетичне явище
- електроосмосу, а в суспензіях ще й електрофорез. У результаті виникнення електроосмосу і
тяжіння частинок глиниста маса ущільнюється, що сприяє формуванню структури. Крім того,
електроосмотичне водовіджимання сприяє підвищенню концентрації розчину і сприяє приско-
ренню процесу кристалізації. Найінтенсивніше процес електроосмотичного водовіджимання
виявляється на початку дії постійного струму і за лужної реакції середовища [5].
Важливою умовою процесу закріплення глинистої маси є корозія електродів. При
електрохімічному обробленні глинистої породи електроди значно кородують, причому заліз-
ний – у кислому середовищі, алюмінієвий – у кислому та лужному. У цьому зв’язку до сфери
дії електролітичних процесів, що змінюють склад і властивості глин, додатково включаються
алюміній і залізо. Після відповідного циклу оброблення пристрій піднімають.
Кавернозну зону оброблюють під час підняття пристрою, заздалегідь спущеного у
свердловину на електричному вантажопідйомному дроті, що закріплений на корпусі при-
строю хомутами. Оскільки стовбур свердловини заповнений глинистим розчином, для забез-
печення безперешкодного спускання пристрою у свердловину в нижній його частині розмі-
щують вантажі-обважнювачі.
Потрапивши до кавернозного інтервалу шарнірний механізм з електродами розкрива-
ється за рахунок пружини. Розкриття механізму фіксується на поверхні датчиком, що авто-
матично вмикає подання струму. Коли пристрій виходить з чергової каверни, на ролик шар-
нірного механізму починають діяти стискаючі сили з боку стовбура свердловини і механізм з
електродами стуляється, а пристрій у складеному стані продовжує підніматися зі свердлови-
ни, відкриваючись у розміщених вище кавернозних ділянках.
Рис. 2. Схема пристрою для за-
кріплення глинисто-шламових
паст
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
103
В описаному приладі електроди можуть замінюватися так званими С-подібними елек-
тромагнітами. Під дією цих електромагнітів в інтервалі оброблюваної каверни створюється
магнітне поле, що певною мірою сприяє зміцненню глинисто-шламових паст.
Висновки
Удосконалені пристрої для обробленняки стовбура свердловини ефективно очищують
жолоби та каверни, скорочують грошові витрати і час на ліквідацію ускладнень, пов’язаних з
низькою якістю цементування, збільшують безремонтний термін експлуатації та обслугову-
вання свердловини.
Література
1. Давиденко А. Н., Игнатов А. А., Яцык В. В. Усовершенствование устройства для об-
работки скважины // Наук. вісн. НГУ. – 2008. – № 4. – С. 36 – 37.
2. Пат. 36329 № u200805242 Україна, МПК Е 21 В 37/00. Пристрій для обробки стовбура
свердловини / О. М. Давиденко, А. О. Ігнатов, В. В. Яцик; Заявл. 22.04.08; Опубл.
27.10.08; Бюл. № 20.
3. Пат. 90541 № u200805093 Україна, МПК Е 21 В 37/02. Пристрій для обробки стовбура
свердловини / О. М. Давиденко, А. О. Ігнатов, В. В. Яцик; Заявл. 21.04.08; Опубл.
26.10.09; Бюл. № 20.
4. Ігнатов А. О., Кутепов І. І. Розробка пристрою для обробки кавернозної зони свердло-
вини // Наук. вісн. НГУ. – 2010. – № 4. – С. 36 – 37.
5. Хангильдин Г. Н. Химический тампонаж скважин. – М. Л.: Гостоптехиздат, 1953. –
124 с.
Надійшла 16.06.10
УДК 622.24.053.92
С. В. Гошовский
1
, д-р техн. наук, Б. Н. Васюк
2
, канд. техн. наук. Д. А. Харитонов
2
1
Украинский государственный геологоразведочный институт (УкрГГРИ), г. Киев
2
Днепропетровское отделение УкрГГРИ, г. Днепропетровск, Украина
НОВЫЙ УДАРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙ
ПРИ КОЛОНКОВОМ БУРЕНИИ
Here is a consideration of a new instrument for the elimination of accidents during the core
drilling, which provides impact action on the stuck pipe and disconnecting the drill string.
Прихваты бурового инструмента – наиболее распространенный и сложный вид аварий,
при бурении скважин – зачастую приводят к обрывам и развинчиванию бурильных труб,
поломкам бурового оборудования и т.д. Проанализируем прихваты колонковых снарядов –
аварии, наиболее характерные для колонкового бурения
Для повышения эффективности работ по ликвидации прихватов колонковых труб в их
головной части устанавливают специальные переходники [4], которые в случае прихвата
позволяют отсоединить бурильную колонну и обеспечивают возможность дальнейшего из-
влечения прихваченного инструмента.
Наиболее распространенные конструкции отсоединительных переходников включают
полумуфты, соединенные правой трапецеидальной резьбой с крупным шагом (до 12 мм),
между торцами полумуфт находится бронзовая шайба, снижающая крутящий момент при
развинчивании элементов и предохраняющая резьбу от попадания шлама. Такие переходни-
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23398 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0065 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-01T07:48:20Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Давиденко, О.М. Ігнатов, А.О. Кутепов, І.І. 2011-07-04T13:42:23Z 2011-07-04T13:42:23Z 2010 До питання про вдосконалення пристроїв для оброблення стовбура свердловини / О.М. Давиденко, А.О. Ігнатов, І.І. Кутепов // 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. 99-103. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23398 622.24 A feature of construction and principle of action of the improved device is considered for treatment of barrel of bore hole. uk 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 До питання про вдосконалення пристроїв для оброблення стовбура свердловини Article published earlier |
| spellingShingle | До питання про вдосконалення пристроїв для оброблення стовбура свердловини Давиденко, О.М. Ігнатов, А.О. Кутепов, І.І. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title | До питання про вдосконалення пристроїв для оброблення стовбура свердловини |
| title_full | До питання про вдосконалення пристроїв для оброблення стовбура свердловини |
| title_fullStr | До питання про вдосконалення пристроїв для оброблення стовбура свердловини |
| title_full_unstemmed | До питання про вдосконалення пристроїв для оброблення стовбура свердловини |
| title_short | До питання про вдосконалення пристроїв для оброблення стовбура свердловини |
| title_sort | до питання про вдосконалення пристроїв для оброблення стовбура свердловини |
| 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/123456789/23398 |
| work_keys_str_mv | AT davidenkoom dopitannâprovdoskonalennâpristroívdlâobroblennâstovburasverdlovini AT ígnatovao dopitannâprovdoskonalennâpristroívdlâobroblennâstovburasverdlovini AT kutepovíí dopitannâprovdoskonalennâpristroívdlâobroblennâstovburasverdlovini |