Выбор способа промывки для вскрытия низкопористых песчаников при бурении на газ-метан
Вперше проведена порівняльна ефективність прямого промивання свердловини з виходом промивальної рідини на денну поверхню і місцевого зворотнього промивання при розтині низькопористих пісковиків, як відношення розмірів зон кольматації при даних способах промивання. Аналітично доведено, що зона кольма...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2010
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33506 |
| 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: | Выбор способа промывки для вскрытия низкопористых песчаников при бурении на газ-метан / А.А. Кожевников, Н.Т. Филимоненко, Н.В. Жикаляк // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 88. — С. 33-40. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859672927985729536 |
|---|---|
| author | Кожевников, А.А. Филимоненко, Н.Т. Жикаляк, Н.В. |
| author_facet | Кожевников, А.А. Филимоненко, Н.Т. Жикаляк, Н.В. |
| citation_txt | Выбор способа промывки для вскрытия низкопористых песчаников при бурении на газ-метан / А.А. Кожевников, Н.Т. Филимоненко, Н.В. Жикаляк // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 88. — С. 33-40. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Вперше проведена порівняльна ефективність прямого промивання свердловини з виходом промивальної рідини на денну поверхню і місцевого зворотнього промивання при розтині низькопористих пісковиків, як відношення розмірів зон кольматації при даних способах промивання. Аналітично доведено, що зона кольматації при місцевому зворотньому промиванні буде менша, що позитивно позначиться на збереженні колекторних
властивостей низькопористих пісковиків при бурінні свердловин на газ-метан.
Comparative efficiency of the direct washing of mining hole is first conducted with the output of washing liquid on a daily surface and local back washing at the section of poor-porous sandstones, as a relation of sizes of areas of colmatation at these methods of washing. It is analytically well-proven that the area of colmatation at the local back washing will be less than, that positively will affect maintainance of collector properties of poor-porous sandstones at well-drilling on gas-methane.
|
| first_indexed | 2025-11-30T14:25:55Z |
| format | Article |
| fulltext |
33
шахтном поле. В последующем планируется построение таких графиков с
учетом всех событий, происходящих как в каждой из разрабатываемых лав, так
и на ближайших участках.
Из вышеперечисленного можно сделать заключение, что в зонах работы 18
восточной и восточной уклонной лав проводимые на шахте мероприятия по
безопасности работ эффективно обеспечивают разгрузку массива от высокого
градиента напряжений, предохраняют от сверхкрупных событий, но не могут
воспрепятствовать росту общей сейсмологической активности. Это
подтверждается также и тем, что за время наблюдений с помощью
сейсмоакустической системы не было зарегистрировано ни одного
экстремального динамического явления. Однако подобное положение не
является устойчивым, для его поддержания необходимо продолжать активное
ведение профилактических мероприятий. Графики повторяемости необходимо
рассматривать в динамике и комплексно для всего разрабатываемого участка,
тогда можно судить об изменении напряженного состояния массива и делать
соответствующие выводы относительно правильности проводимых
региональных мероприятий по безопасному ведению работ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сейсмоакустическая система контроля напряженно-деформированного состояния
массива / А.Ф. Булат, С.Ю. Макеев, А.А. Каргаполов [и др.] // Геотехническая механика:
Межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск – Вып. № 82. – 2009. – С. 3-8.
2. Экспериментальные исследования состояния массива многоканальной
сейсмоакустической системой / А.Ф. Булат, С.Ю. Макеев, А.А. Каргаполов [и др.] //
Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск –
Вып. № 85. – 2010 – С. 76-83.
3. Касахара К. Механика землетрясений / К. Касахара. – М.: Мир, 1985. – 264 с.
4. Виноградов С.Д. Экспериментальное изучение сейсмического режима / С.Д.
Виноградов, В.С. Пономарев // Природа, 1999. – № 3. – С. 54-63.
5. Цирель С.В. Форма и наклон графиков повторяемости динамических событий как
характеристики уровня опасности и соотношения естественной и техногенной составляющих
геодинамического процесса / С.В. Цирель, Л.И. Беляева // Горн. инф.-анал. бюл. – 2009. – №
11. – С. 235-240.
УДК 622.279
Докт. техн. наук, проф. А.А. Кожевников,
канд. техн. наук Н.Т Филимоненко (НГУ),
канд. геол. наук Н.В. Жикаляк (ДРГП)
ВЫБОР СПОСОБА ПРОМЫВКИ ДЛЯ ВСКРЫТИЯ
НИЗКОПОРИСТЫХ ПЕСЧАНИКОВ ПРИ БУРЕНИИ НА ГАЗ-МЕТАН
Вперше проведена порівняльна ефективність прямого промивання свердловини з
виходом промивальної рідини на денну поверхню і місцевого зворотнього промивання при
розтині низькопористих пісковиків, як відношення розмірів зон кольматації при даних
способах промивання. Аналітично доведено, що зона кольматації при місцевому
зворотньому промиванні буде менша, що позитивно позначиться на збереженні колекторних
властивостей низькопористих пісковиків при бурінні свердловин на газ-метан.
34
CHOICE OF METHOD OF WASHING FOR DISSECTION OF POOR-
POROUS SANDSTONES AT DRILLING ON GAS-METHANE
Comparative efficiency of the direct washing of mining hole is first conducted with the output
of washing liquid on a daily surface and local back washing at the section of poor-porous
sandstones, as a relation of sizes of areas of colmatation at these methods of washing. It is
analytically well-proven that the area of colmatation at the local back washing will be less than, that
positively will affect maintainance of collector properties of poor-porous sandstones at well-drilling
on gas-methane.
Жидкие и газообразные полезные ископаемые, в том числе и газ-метан
угольных месторождений, размещаются в горных породах, которые по своим
коллекторским свойствам бывают пористого, пористо-трещинного и трещинно-
жильного типа. Вскрытие таких пород сопровождается их кольматацией.
Размер зоны кольматации зависит от ряда аспектов, среди которых
определяющими будут: способ бурения, способ промывки, тип промывочной
жидкости, ее параметры и др.
Бурение скважин на газ-метан угольных месторождений в основном
осуществляют вращательным, ударно-вращательным и вращательно-ударным
способами.
Цель данной работы – аналитический сравнительный анализ размера зон
кольматации горных пород, содержащих газ-метан, при бурении скважин с
применением различных способов промывки.
Промывка скважин при бурении на газ-метан в Донбассе может
осуществляться с выходом и без выхода жидкости на дневную поверхность
(рис. 1).
Условия кольматации в представленных пяти способах промывки скважин
будут различными. Рассмотрим два полярных способа промывки: прямую с
выходом промывочной жидкости на дневную поверхность (рис. 1,а) и обратную
местную призабойную без выхода промывочной жидкости на дневную
поверхность (рис. 1,д).
В работе [1] «для пластов, представленных песчаниками, глубину
проникновения глинистого раствора в пласт рекомендуется рассчитывать по
эмпирической формуле С.М. Кулиева и А.Х. Мирзаджанзаде:
0
3
2
)(
)1(84,159
32
плг
pppmk
m
km
l
,
где l – глубина проникновения раствора в пласт; k – проницаемость пласта; m –
пористость; рг – гидростатическое давление столба жидкости, соответствующее
глубине ухода; Δр – гидростатическое сопротивление при движении раствора в
скважине; рпл – пластовое давление; τ0 – сопротивление раствора сдвигу».
35
Обозначив mk
m
km
A
3
2 )1(84,159
32 и
пл
pppP г , получим:
0PАl , (1)
где Р – репрессия на пласт.
Тогда размеры зоны кольматации при прямой полной циркуляции lпц и
местной обратной циркуляции lмц будут определяться по (2) и (3)
соответственно:
0пцпц PАl , (2)
0мцмц PАl , (3)
где ΔРпц и ΔРмц – репрессии на пласт при прямой полной циркуляции и местной
обратной циркуляции.
Сравнительную эффективность этих способов промывки найдем как
отношение размеров зон кольматации при реализации вышеназванных
способов:
мцпцl llК , (4)
Рис. 1 – Способы промывки скважин при бурении на газ-метан угольных
месторождений:
прямая по всей длине ствола скважины (а); обратная по всей длине ствола
скважины (б); комбинированная по всей длине ствола скважины (в); прямая
по части длины ствола скважины (г); обратная по части длины ствола
скважины, например с помощью погружных пневматических насосов (д)
36
где Kl – линейный кольматационный критерий эффективности способов
промывки.
Подстановка (2), (3) в (4) дает
мцпцl PPК . (5)
В свою очередь репрессии на пласт при прямой полной промывке ΔРпц и
местной обратной ΔРмц будут определять выражения (6) и (7) соответственно:
пл
пц
забпц PPP , (6)
пл
мц
забмц PPP , (7)
где пц
забP и мц
забP – полное забойное давление промывочной жидкости при прямой
полной промывке и местной обратной промывке соответственно.
Полное забойное давление промывочной жидкости при прямой полной
циркуляции пц
забP имеет две составляющие: гидростатическую и
гидродинамическую.
Гидростатическая составляющая обусловлена гидростатическим давлением
столба промывочной жидкости:
HPпц
гс ,
где и Н – удельный вес и высота промывочной жидкости в скважине.
Гидродинамическая составляющая – это сумма потерь давления
промывочной жидкости Рзп и гидродинамического давления Ргд при ее
движении в кольцевом затрубном пространстве, определяемых по (8) и (9)
соответственно [2].
2
2
2)( gFdD
LQ
P
зп
, (8)
где – коэффициент гидравлических сопротивлений при течении жидкости в
кольцевом затрубном пространстве; L – длина пути движения промывочной
жидкости в кольцевом затрубном пространстве; Q – подача промывочной
жидкости в скважину; D и d – соответственно наружный и внутренний диаметр
кольцевого затрубного пространства; g – ускорение свободного падения; F –
площадь сечения кольцевого затрубного пространства.
2
2v
Pгд
, (9)
37
где ρ – плотность промывочной жидкости; v – скорость промывочной жидкости
в затрубном пространстве.
Если в формуле (8) обозначить 2
2
2)( gFdD
Q
через пц
цk , то она
применительно к промывке с прямой полной циркуляцией примет вид:
LkP пц
ц
пц
зп , (10)
Тогда полное забойное давление промывочной жидкости при прямой
полной промывке пц
забP и обратной местной промывке мц
забP будут определять
выражения (11) и (12) соответственно:
пц
гд
пц
зп
пц
гс
пц
заб РPPP , (11)
мц
гд
мц
зп
мц
гс
мц
заб РPPP , (12)
где пц
гдP – гидродинамическое давление при прямой полной промывке; мц
гсP ,
мц
зпP и мц
гдP – гидростатическое давление столба жидкости, потери давления
жидкости и гидродинамическое давление при местной обратной промывке
соответственно.
2
v
P
2
пцпц
гд
, (13)
где пцv – скорость промывочной жидкости в затрубном пространстве при
прямой полной промывке;
2
v
P
2
мцмц
гд
, (14)
где мцv – скорость промывочной жидкости в затрубном пространстве при
местной обратной промывке.
На рис. 2 приведены расчетные схемы для определения пц
гсP ,
мц
гсP ,
пц
зпP и
мц
зпP .
Согласно рис. 2,а
с
пц
гс LP , (15)
где Lc – уровень жидкости в скважине..
38
Согласно рис. 2,б
ж
мц
гс hP , (16)
где hж – уровень жидкости в скважине при
местной обратной промывке.
)(
зж
мц
цц
мц
ц
мц
зп
hhkhkP , (17)
где hз и hц – заглубление погружного насоса
под уровень жидкости при местной
обратной промывке и длина
гидравлического контура, на котором
происходит циркуляция.
С учетом вышеприведенных
зависимостей формулы (11), (12), и (4)
примут вид (18), (19) и (20) соответственно:
2
v
LkLP
2
пц
с
пц
цc
пц
заб
, (18)
2
)(
2
мц
зж
мц
цж
мц
заб
v
hhkhP
, (19)
пл
мц
з
мц
цж
мц
ц
пл
пцпц
цc
l
Р
v
hkhk
Р
v
kL
K
2
)1(
2
)1(
2
2
. (20)
Из формулы (20) следует, что размер зоны кольматации при местной
обратной промывке (рис. 2,б) будет меньше, чем при прямой полной промывке
(рис. 2,а) за счет уменьшения гидростатической и гидродинамической
составляющей полного забойного давления.
Кольматация – это процесс, развивающийся во времени. При обратной
прерывистой промывке время воздействия гидродинамической составляющей
пластового давления на пласт меньше, чем при прямой постоянной промывке,
когда Q = const, т. к. во время паузы в подаче промывочной жидкости на пласт
будет действовать только одно гидростатическое давление.
На рис. 3 приведены графики Q = f(t), Ргс = f(t); Ргд = f(t) для постоянной
(рис. 3,а) (Q = const) и прерывистой промывки (рис. 3,б) (Q = var).
Рис. 2 – Расчетные схемы для
определения пц
гсP , мц
гсP , пц
гдP и
пц
гдP при: прямой промывке по
всей длине ствола скважины (а);
обратной по части длины ствола
скважины (б)
39
Из графиков следует,
что время подачи
промывочной жидкости
tподачи – это время
действия полного
забойного давления (и
гидростатического и
гидродинамического), а
время паузы tпаузы – это
время действия только
гидростатического
давления.
Поскольку
коэффициент
прерывистости kпр
показывает величину
отношения
продолжительности
паузы между подачей
жидкости tпаузы к времени подачи tподачи т. е. подачипаузыпр ttk , то время
действия гидродинамического давления промывочной жидкости по сравнению
с постоянной промывкой будет меньше и составит
прпцмц ktt ,
где tмц, tпц – время действия гидродинамического давления при прерывистой и
постоянной промывке.
Тогда временной кольматационный показатель эффективности промывки
прмцпцt k1ttK .
Выводы:
С целью сохранения коллекторских свойств низкопористых песчаников при
бурении на газ-метан целесообразно использовать местную обратную
прерывистую промывку, поскольку:
– размер зоны кольматации будет меньше, чем при применении прямой
промывки с выходом промывочной жидкости на дневную поверхность;
– время действия гидродинамического давления промывочной жидкости на
вскрываемый пласт меньше, чем при постоянной прямой промывке с выходом
промывочной жидкости на поверхность.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Cправочник по бурению скважин на воду / Д. Н. Башкатов, С. С. Сулакшин, С. Л. Драхлис., Г. П.
Квашнин. Под редакцией проф. Д. Н. Башкатова. – М.: Недра, 1979. – 560 с.
Рис. 3 – Зависимости Q = f(t), Ргс = f(t); Ргд = f(t) при:
прямой промывке с постоянным расходом
жидкости по всей длине ствола скважины (а);
обратной прерывистой промывке по части длины
ствола скважины (д)
40
2. Гукасов Н. А. Гидродинамика в разведочном бурении. Учеб. пособие для вузов / Н. А. Гукасов, О. С.
Брюховецкий, В. Ф. Чихоткин. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. – 304 с.
УДК:662.831.322
Канд. техн. наук О.В. Бурчак
(ІГТМ НАН України)
ПАРАМАГНІТНІ ВЛАСТИВОСТІ КАМ’ЯНОГО ВУГІЛЛЯ ЯК
ПОКАЗНИКИ СТАНУ РЕЧОВИНИ
Исследованы особенности поведения ископаемого органического вещества как
метастабильной системы. Представлены возможные механизмы накопления свободной
энергии в структуре угля. Показана зависимость свойств угольного вещества от его
состояния и структурных особенностей.
PARAMAGNETIC PROPERTIES OF COAL AS INDEXES
OF THE STATE OF MATTER
The features of conduct of fossil organic matter as a metastable system are explored. The
possible mechanisms of accumulation of free energy in the structure of coal are represented.
Dependence of properties of coal matter of it state and structural features is shown.
Постановка проблеми. Більшість проблем які супроводжують видобуток
кам’яного вугілля пов’язані з газовим фактором. З наявністю в кам’яному
вугіллі та породах, що вміщують вугільні пласти, великої кількості флюїдів і в
першу чергу метану [1]. Тож дослідження стану та складу вугілля, а також
процесів що відбуваються в речовині на мікрорівні залишаються актуальним.
Принципово важливим є дослідження походження метану вугільних пластів та
форм находження флюїдів в твердій речовині.
Фактором, що суттєво стримує вирішення проблеми є сприйняття вугілля як
сталого об’єкту з постійною структурою та властивостями. Кам’яне вугілля є
метастабільною системою, фізичний або енергетичний стан якої, змінюється
при зміні зовнішніх умов [2]. Енергетичний стан речовини, тобто кількість
накопиченої енергії, визначає хід подальших хімічних перетворень чи фізико-
хімічних реакцій і як наслідок впливає на формування складу та властивостей
речовини. А від так, енергетичний стан речовини впливає на процеси
газогенерації, прояви газодинамічних явищ, або самозаймання вугілля. Але
будь яким змінам в молекулярному складі передують структурні трансформації
речовини, що визначають хід подальших хімічних перетворень, та фізико-
хімічних реакцій.
Завдання роботи. Дослідження структурних трансформацій речовини
пов’язаних зі змінами енергетичного стану вугілля, що передують хімічним
перетворенням та фізико-хімічним реакціям і обумовлюють зміни складу,
структури та властивостей викопної органіки.
Результати досліджень та їх обговорення. З метою дослідити структурні
трансформації пов’язані з енергетичним станом вугільної речовини до початку
зміни молекулярного складу експерименти проводились з малими енергіями
впливу методом електронного парамагнітного резонансу (ЕПР). Нагрів
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33506 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T14:25:55Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кожевников, А.А. Филимоненко, Н.Т. Жикаляк, Н.В. 2012-05-28T15:25:45Z 2012-05-28T15:25:45Z 2010 Выбор способа промывки для вскрытия низкопористых песчаников при бурении на газ-метан / А.А. Кожевников, Н.Т. Филимоненко, Н.В. Жикаляк // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 88. — С. 33-40. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33506 622.279 Вперше проведена порівняльна ефективність прямого промивання свердловини з виходом промивальної рідини на денну поверхню і місцевого зворотнього промивання при розтині низькопористих пісковиків, як відношення розмірів зон кольматації при даних способах промивання. Аналітично доведено, що зона кольматації при місцевому зворотньому промиванні буде менша, що позитивно позначиться на збереженні колекторних властивостей низькопористих пісковиків при бурінні свердловин на газ-метан. Comparative efficiency of the direct washing of mining hole is first conducted with the output of washing liquid on a daily surface and local back washing at the section of poor-porous sandstones, as a relation of sizes of areas of colmatation at these methods of washing. It is analytically well-proven that the area of colmatation at the local back washing will be less than, that positively will affect maintainance of collector properties of poor-porous sandstones at well-drilling on gas-methane. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Выбор способа промывки для вскрытия низкопористых песчаников при бурении на газ-метан Choice of method of washing for dissection of poorporous sandstones at drilling on gas-methane Article published earlier |
| spellingShingle | Выбор способа промывки для вскрытия низкопористых песчаников при бурении на газ-метан Кожевников, А.А. Филимоненко, Н.Т. Жикаляк, Н.В. |
| title | Выбор способа промывки для вскрытия низкопористых песчаников при бурении на газ-метан |
| title_alt | Choice of method of washing for dissection of poorporous sandstones at drilling on gas-methane |
| title_full | Выбор способа промывки для вскрытия низкопористых песчаников при бурении на газ-метан |
| title_fullStr | Выбор способа промывки для вскрытия низкопористых песчаников при бурении на газ-метан |
| title_full_unstemmed | Выбор способа промывки для вскрытия низкопористых песчаников при бурении на газ-метан |
| title_short | Выбор способа промывки для вскрытия низкопористых песчаников при бурении на газ-метан |
| title_sort | выбор способа промывки для вскрытия низкопористых песчаников при бурении на газ-метан |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33506 |
| work_keys_str_mv | AT koževnikovaa vyborsposobapromyvkidlâvskrytiânizkoporistyhpesčanikovpribureniinagazmetan AT filimonenkont vyborsposobapromyvkidlâvskrytiânizkoporistyhpesčanikovpribureniinagazmetan AT žikalâknv vyborsposobapromyvkidlâvskrytiânizkoporistyhpesčanikovpribureniinagazmetan AT koževnikovaa choiceofmethodofwashingfordissectionofpoorporoussandstonesatdrillingongasmethane AT filimonenkont choiceofmethodofwashingfordissectionofpoorporoussandstonesatdrillingongasmethane AT žikalâknv choiceofmethodofwashingfordissectionofpoorporoussandstonesatdrillingongasmethane |