Анализ условий забуривания нового направления скважины в твердых горных породах съемным отклоняющим комплексом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. В настоящее время в практике геологоразведочных работ при необходимости корректировки направления проведения скважин главным образом используются отклонители непрерывного действия. Однако их применение сопряжено с определенными сложностями. Затраты времени на спускоподъемные операции, связанные с необходимостью подготовки скважины к искривлению, спуска отклонителя, проработки интервала искривления и т. д., значительны и непроизводительны. Формируемая кривизна скважины со значениями интенсивности от 1,5 град/м даже после проработки интервала специальными снарядами приводит к риску образования значительных перегибов колонны и потенциальным аварийным ситуациям, в особенности при применении снаряда со съемным керноприемником, ввиду невозможности его использования в скважинах, имеющих интенсивность искривления более 0,1–0,3 град/м. Конструктивные особенности отклонителей и ориентирующих устройств предопределяют сложности с корректной постановкой и надежным закреплением устройств на забое, нередки случаи отклонения плоскости набора кривизны от проектной. Принимая во внимание вышесказанное, разработка специального технического средства, позволяющего с высокой точностью и умеренной интенсивностью кривизны производить оперативную корректировку направления проведения скважин без подъема буровой колонны с применением комплекса снаряда со съемным керноприемником является актуальной и требующей решения задачей.

Цель: оценка силового воздействия на породоразрушающий инструмент при формировании нового направления ствола скважины съемным отклоняющим комплексом; оценка влияния бокового вооружения алмазного инструмента на траекторию забуриваемого ствола скважины; обоснование оптимального расположения вооружения на периферии алмазного породоразрушающего инструмента.

Объект: механизм формирования нового направления проведения скважины при фрезеровании её стенки.

Методы: сбор, анализ и обобщение информации о работе отклонителей непрерывного действия, аналитические исследования силового взаимодействия в призабойной зоне при формировании нового направления проведения скважин фрезерованием её стенки.

Результаты. Приведена оценка временных затрат на непроизводительные технологические операции при корректировке направления проведения скважин с использованием отклонителей непрерывного действия и съемным отклоняющим комплексом; приведена зависимость формируемого отклоняющего усилия при использовании съемного отклоняющего комплекса от физико-механических и геометрических характеристик инструмента, свойств горных пород; приведена зависимость для определения оптимального угла наклона алмазосодержащих штабиков для компенсирования дезориентирующего усилия при фрезеровании стенки скважины алмазным породоразрушающим инструментом.

Об авторах

Вячеслав Васильевич Нескоромных

Сибирский федеральный университет

Email: sovair@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-8922-0779

Институт цветных металлов, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии и техники разведки

Россия, 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

Игорь Андреевич Комаровский

Сибирский федеральный университет

Email: igorkomarovskij702@gmail.com

Институт цветных металлов, аспирант кафедры технологии и техники разведки

Россия, 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

Дмитрий Викторович Лысаков

Сибирский федеральный университет

Email: Lysackovd@yandex.ru

Институт цветных металлов, аспирант кафедры технологии и техники разведки

Россия, 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

Антон Евгеньевич Головченко

Сибирский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: antong77@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7069-6483

Институт цветных металлов, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии и техники разведки

Россия, 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

Марина Сергеевна Попова

Югорский государственный университет

Email: alleniram83@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1462-8339

кандидат технических наук, доцент высшей нефтяной школы

Россия, 628012, г. Ханты-Мансийск, ул. Чехова, 6

Лиу Баочанг

Университет Цзилинь

Email: liubc@jlu.edu.cn
ORCID iD: 0000-0002-0185-3684

профессор геоинженерии кафедры разведки и бурения

Китай, 130061, г. Чанчунь, ул. Химинжу, 938

Список литературы

  1. Che D., Zhu W.-L., Ehmann K.F. Chipping and crushing mechanisms in orthogonal rock cutting // International Journal of Mechanical Sciences. – 2016. – № 119. – P. 224–236.
  2. A novel method for measuring and analyzing the interaction between drill bit and rock / X. Wang, Z. Wang, D. Wang, L. Chai // Measurement. – 2018. – № 121. – P. 344–354.
  3. Оценка влияния абразивности горных пород на параметры породоразрушающих машин / А.Б. Жабин, А.В. Поляков, Е.А. Аверин, Ю.Н. Линник, В.Ю. Линник // Записки Горного института. – 2019. – Т. 240. – С. 621–627.
  4. Toolface control method for a dynamic point-the-bit rotary steerable drilling system / Wang Weiliang, Geng Yanfeng, Wang Ning, Pu Xiaojiao, Joice de Oliveira Fiaux // Energies. – 2019. – № 12. – Р. 1–20.
  5. Tianshou Ma, Ping Chen, Jian Zhao Overview on vertical and directional drilling technologies for the exploration and exploitation of deep petroleum resources // Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources. – 2016. – Vol. 2. – № 4. – P. 365–395.
  6. Bashir B., Piaskowy M., Alusta G. Overview on directional drilling wells // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2021. – Vol. 16. – № 22. – P. 2305–2316.
  7. Петенев П.Г. Исследование и совершенствование компоновки бурильной колонны для повышения эффективности бурения геологоразведочных скважин: дис. ... канд. техн. наук. – Томск, 2016. – 179 с.
  8. Сулакшин С.С., Кривошеев В.В., Рязанов В.И. Методическое руководство по направленному бурению геологоразведочных скважин. – М.: Изд-во «Недра», 1978. – 186 с.
  9. Морозов Ю.Т., Мочуловский А.М. Механизм искусственного искривления скважин скользящими отклонителями непрерывного действия // Записки Горного Института. – 2017. – Т. 170. – № 1. – С. 33–36.
  10. Еловых П.Ф. Совершенствование забуривания новых направлений в открытом стволе скважины с искусственного забоя: дис. ... канд. техн. наук. – М., 2021. – 146 с.
  11. Evaluation and prediction of drilling wear based on machine vision / G. Peng, Z. Chuanmin, Y. Yiqing, W. Yinyue // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2021. – Vol. 114 (11). – P. 2055–2074.
  12. Prediction model of build rate of push-the-bit rotary steerable system / M. Wang, X. Li, G. Wang, W. Huang, Y. Fan, W. Luo, J. Zhang, X. Shi // Mathematical problems in engineering. – 2020. – Vol. 2020. – P. 1–9.
  13. Prediction of drill bit breakage using an infrared sensor / M.-J. Jeong, S.-W. Lee, W.-K. Jang, H.-J. Kim, Y.-H. Seo, B.-H. Kim // Sensors. – 2021. – Vol. 21. – P. 1–13.
  14. Васильев С.И., Милосердов Е.Е., Тряпичкин М.А. Технологические приемы забуривания дополнительных направлений с искусственных забоев в необсаженных стволах скважин // Горная промышленность. – 2016. – Т. 128. – № 4. – С. 73–76.
  15. Morenov V., Leusheva E. Development of drilling mud solution for drilling in hard rocks // International journal of engineering, transactions А: basics. Materials and Energy Research Center. – 2017. – Vol. 30. – № 4. – P. 620–626.
  16. Epikhin A., Zhironkin V. Method for determining the loads on the deflection module of the push-the-bit rotary steerable system // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. – 2021. – № 1. – P. 1–7.
  17. Нескоромных В.В., Лысаков Д.В. Разработка технологий и средств забуривания дополнительных стволов скважин с искусственного забоя отклонителями непрерывного действия в твердых и очень твердых горных породах // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. – 2020. – № 2. – С. 86–94.
  18. Устройство для направленного бурения скважин: пат. Рос. Федерация, № 2714998, заявл. 28.12.2018; опубл. 21.02.2020. Бюл. № 6. – 5 с.
  19. Разработка алмазного бурового долота для направленного бурения / В.В. Нескоромных, П.Г. Петенёв, Д.В. Лысаков, М.С. Попова, А.Е. Головченко, Лиу Баочанг // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 5. – С. 116–125.
  20. Алмазное буровое долото: пат. Рос. Федерация, № 198234, заявл. 06.02.2020; опубл. 25.06.2020. Бюл. № 18. – 5 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).