РОЗРОБКА ТА ВПРОВАДЖЕННЯ КОМПЛЕКСУ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ І ТЕХНОЛОГІЙ БУРІННЯ ПОХИЛО-СКЕРОВАНИХ І ГОРИЗОНТАЛЬНИХ СВЕРДЛОВИН (ДЛЯ УМОВ НАФТОГАЗОВИХ РОДОВИЩ УКРАЇНИ)

Короткий зміст

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету, основні завдання та методи досліджень, висвітлено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, подано загальну характеристику роботи, відомості про особистий внесок здобувача та апробацію результатів роботи.

У першому розділі на основі аналізу літературних і патентних джерел та промислових даних наведено гірничо-геологічну характеристику нафтогазоносних регіонів України і надано їх порайонну геологічну будову. Встановлено, що на родовищах ДДз і Чорноморського шельфу основні продуктивні горизонти знаходяться на значних глибинах і супроводжуються пропластками порід, складених нестійкими породами. Це зумовлює основні особливості геолого-технічних умов, ускладнення і аварії при бурінні ПС і ГС із застосуванням існуючих технологій і технічних засобів та унеможливлює успішне закінчування свердловин. Проведено аналіз причин ускладнень і систематизовано їх для процесу буріння ПС і ГС у нестійких породах.

Показано, що однією з найбільш важливих проблем є забезпечення стійкості стінок свердловини під час буріння ПС і ГС на родовищах ДДз та шельфі Чорного моря внаслідок осипання і обвалювання стінок в нестійких породах за великих значень зенітних кутів (більше 50°), інтенсивного набору кривизни, недосконалості конструкцій КНБК, низької механічної швидкості буріння та застосування  промивальних рідин, які не відповідають геолого-технічним умовам.

Встановлено, що на даний час практично відсутні ефективні технології для будівництва ПС і ГС в умовах нестійких гірських порід, науково обґрунтовані рекомендації щодо розроблення бурових доліт, оснащених полікристалічними елементами різання та з пониженою енергоємністю роботи для умов буріння ПС і ГС, недостатньо вивчено вплив чинників на пружно-деформований стан гірської породи та стійкість стінок стовбура. Існуючі технічні засоби для відбору керна в горизонтальних свердловинах не забезпечують необхідної ефективності робіт, а рецептури промивальних рідин на глинистій основі не забезпечують успішне будівництво ПС і ГС на родовищах з наявними горизонтами нестійких порід.

На основі проведеного аналізу виділено основні групи геолого-технічних і технологічних чинників, що впливають на ефективність буріння ПС і ГС.

Зроблено висновок, що для розробки техніко-технологічного комплексу і технології буріння ПС і ГС у нестійких породах необхідні теоретичні, експериментальні і промислові дослідження для визначення ступеня впливу вказаних чинників.

Виходячи із сучасного стану проблеми, сформульовано мету і завдання досліджень.

В другому розділі наведено опис розроблених стендів та конструкцій експериментальних і натурних зразків породоруйнівних інструментів для дослідження їх енергетичних характеристик, елементів компоновок низу бурильної колони, вузлів керноприймальних пристроїв для дослідження на втому і зносостійкість, а також зразків і вимірювального обладнання для дослідження напружено-деформованого стану гірських порід та визначення стійкості стінок у нестійких горизонтах ПС і ГС. Під час встановлення функціональних залежностей, обробки експериментальних і промислових даних та визначення енергетичних характеристик породоруйнівних інструментів, втомних характеристик елементів КНБК і вузлів керноприймальних пристроїв, міцнісних характеристик гірської породи використано методи математичної статистики. Наведено методики експериментальних і промислових досліджень.

Обробку статистичних даних  проведено за допомогою комп'ютерних програм, які дозволяють в повному об'ємі визначити необхідні параметри.

У третьому розділі наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень впливу геолого-технічних чинників на стійкість стінок ПС і ГС.

Оскільки в процесі буріння ПС і ГС в інтервалі ділянок з великими значеннями зенітного кута та інтенсивності викривлення стовбура під дією фізичних, фізико-хімічних, механічних і гідродинамічних чинників виникає найбільше ускладнень, пов'язаних із осипанням і обвалюванням стінок свердловини, складених нестійкими гірськими породами, досліджено їх вплив на пружно-деформований стан гірської породи та стійкість викривленого стовбура свердловини.

На основі результатів проведених наукових досліджень одержано аналітичні залежності для визначення величини радіальних і колових напружень в породі на стінках похилого стовбура свердловини. Свердловина змодельована циліндром із безмежною товщиною стінки, де  r – поточний радіус, який охоплює всю товщину стінки циліндра. Враховуючи, що згасання збурень у пристовбурній зоні свердловини в напрямку, перпендикулярному до її стінок, відбувається за експоненціальним законом, зону напружень прийнято за двомірну кільцеву область , що складається із зон пластичних ₁ і пружних ₂ деформацій.