Исследование параметров процесса удаления глинисто-шламовых образований из кавернозных зон скважин
Цель. Обоснование технологических параметров устройства для обработки кавернозной зоны скважины, исходя из установленных зависимостей формирования и удаления глинисто-шламовых скоплений и их влияния на результаты тампонирования скважин. Методика. Лабораторными и теоретическими исследованиями уста...
Gespeichert in:
| Datum: | 2016 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
2016
|
| Schriftenreihe: | Розробка родовищ |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104716 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Исследование параметров процесса удаления глинисто-шламовых образований из кавернозных зон скважин / А. Игнатов // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 1. — С. 63-68. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-104716 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1047162016-07-15T03:02:03Z Исследование параметров процесса удаления глинисто-шламовых образований из кавернозных зон скважин Игнатов, А. Цель. Обоснование технологических параметров устройства для обработки кавернозной зоны скважины, исходя из установленных зависимостей формирования и удаления глинисто-шламовых скоплений и их влияния на результаты тампонирования скважин. Методика. Лабораторными и теоретическими исследованиями установлены закономерности формирования глинисто-шламовых скоплений и их влияния на технологические показатели строительства скважин. Результаты. Проанализированы причины явления кавернообразования в стволе скважины. Показана прямая зависимость эффективности буровых работ от качества проведения операций по креплению скважин. Изучено влияние угла откоса скоплений и коэффициента кавернозности на объем шламовых паст в осложненных интервалах. Рассмотрено действие глинистой фазы на показатели прочности тампонажного камня. Методами математической статистики доказана достоверность полученных данных. Исследован механизм воздействия активных потоков промывочной жидкости на кавернозные скопления шлама. Перечислены направления дальнейшей работы в области совершенствования технологии крепления скважин. Научная новизна. Показателем качества работ по креплению и тампонированию, при использовании устройства для обработки ствола скважины, является снижение угла откоса шламовых скоплений пропорционально мощности каверн. Практическая значимость. Полученные результаты теоретических и лабораторных исследований могут быть положены в основу создания эффективной технологии крепления и тампонирования ствола скважины с высокими технико-экономическими показателями. Данные по изучению шламонакопления в кавернах являются базовыми для разработки рациональных режимных параметров процесса бурения скважин. Обґрунтування технологічних параметрів пристрою для обробки кавернозної зони свердловини, виходячи зі встановлених залежностей формування і видалення глинисто-шламових скупчень та їх впливу на результати тампонування свердловин. Методика. Лабораторними і теоретичними дослідженнями встановлені закономірності формування глинисто-шламових скупчень і їх впливу на технологічні показники будівництва свердловин. Результати. Проаналізовані причини явища каверноутворення в стовбурі свердловини. Показана пряма залежність ефективності бурових робіт від якості проведення операцій по кріпленню свердловин. Вивчений вплив кута укосу скупчень і коефіцієнта кавернозності на об’єм шламових паст в ускладнених інтервалах. Розглянута дія глинистої фази на показники міцності тампонажного каменю. Методами математичної статистики доказана достовірність отриманих даних. Досліджений механізм дії активних потоків промивальної рідини на кавернозні скупчення шламу. Перераховані напрями подальшої роботи в області вдосконалення технології кріплення свердловин. Наукова новизна. Показником якості робіт по кріпленню і тампонуванню, при використанні пристрою для обробки стовбура свердловини, є зниження кута укосу шламових скупчень пропорційно потужності каверн. Практична значимість. Отримані результати теоретичних і лабораторних досліджень можуть бути покладені в основу створення ефективної технології кріплення і тампонування стовбура свердловини з високими техніко-економічними показниками. Дані по вивченню шламоскупчення в кавернах є базовими для розробки раціональних режимних параметрів процесу буріння свердловин. Purpose. Substantiating technological parameters of the device for processing vuggy zone in the bore hole, based on the obtained dependences describing formation and withdrawal of clay-mud agglomerates and their influence on the results of plugging bore holes. Methods. As a result of carrying out laboratory and theoretical researches, principles governing formation of claymud agglomerates and their influence on the technological indexes of building bore holes have been determined. Findings. Reasons for the phenomenon of bore hole plugging are analyzed. It is shown that boring works efficiency is directly related to the quality of carrying out operations on bore hole casing. Influence of agglomerate slope angle and coefficient of rugosity on the volume of clay-mud pastes in the complicated intervals has been studied. Impact of the clay phase on the strength indexes of plugging stone has been analyzed. Validity of the obtained data has been confirmed by methods of mathematical statistics. The mechanism defining the impact of active drilling liquid streams on the vugular sludge agglomerate has been investigated. Further areas of research into perfecting the technology of bore holes’ casing have been identified. Originality. The quality of works on casing and plugging implementing the device for processing the bore hole is determined by the reduction of the sludge agglomerate slope angle in proportion to vugg thickness. Practical implications. The results obtained by theoretical and laboratory research can be applied for developing effective technology of casing and plugging the bore holes with high technical and economic indexes. The data received as the result of the study of sludge accumulation in vuggs form the basis for the development of the rational mode parameters for the process of drilling bore holes. 2016 Article Исследование параметров процесса удаления глинисто-шламовых образований из кавернозных зон скважин / А. Игнатов // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 1. — С. 63-68. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2415-3435 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/mining10.01.063 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104716 622.244.4 ru Розробка родовищ УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Цель. Обоснование технологических параметров устройства для обработки кавернозной зоны скважины,
исходя из установленных зависимостей формирования и удаления глинисто-шламовых скоплений и их влияния
на результаты тампонирования скважин.
Методика. Лабораторными и теоретическими исследованиями установлены закономерности формирования
глинисто-шламовых скоплений и их влияния на технологические показатели строительства скважин.
Результаты. Проанализированы причины явления кавернообразования в стволе скважины. Показана прямая
зависимость эффективности буровых работ от качества проведения операций по креплению скважин. Изучено
влияние угла откоса скоплений и коэффициента кавернозности на объем шламовых паст в осложненных интервалах. Рассмотрено действие глинистой фазы на показатели прочности тампонажного камня. Методами математической статистики доказана достоверность полученных данных. Исследован механизм воздействия активных потоков промывочной жидкости на кавернозные скопления шлама. Перечислены направления дальнейшей
работы в области совершенствования технологии крепления скважин.
Научная новизна. Показателем качества работ по креплению и тампонированию, при использовании
устройства для обработки ствола скважины, является снижение угла откоса шламовых скоплений пропорционально мощности каверн.
Практическая значимость. Полученные результаты теоретических и лабораторных исследований могут
быть положены в основу создания эффективной технологии крепления и тампонирования ствола скважины с
высокими технико-экономическими показателями. Данные по изучению шламонакопления в кавернах являются базовыми для разработки рациональных режимных параметров процесса бурения скважин. |
| format |
Article |
| author |
Игнатов, А. |
| spellingShingle |
Игнатов, А. Исследование параметров процесса удаления глинисто-шламовых образований из кавернозных зон скважин Розробка родовищ |
| author_facet |
Игнатов, А. |
| author_sort |
Игнатов, А. |
| title |
Исследование параметров процесса удаления глинисто-шламовых образований из кавернозных зон скважин |
| title_short |
Исследование параметров процесса удаления глинисто-шламовых образований из кавернозных зон скважин |
| title_full |
Исследование параметров процесса удаления глинисто-шламовых образований из кавернозных зон скважин |
| title_fullStr |
Исследование параметров процесса удаления глинисто-шламовых образований из кавернозных зон скважин |
| title_full_unstemmed |
Исследование параметров процесса удаления глинисто-шламовых образований из кавернозных зон скважин |
| title_sort |
исследование параметров процесса удаления глинисто-шламовых образований из кавернозных зон скважин |
| publisher |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104716 |
| citation_txt |
Исследование параметров процесса удаления глинисто-шламовых образований из кавернозных зон скважин / А. Игнатов // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 1. — С. 63-68. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Розробка родовищ |
| work_keys_str_mv |
AT ignatova issledovanieparametrovprocessaudaleniâglinistošlamovyhobrazovanijizkavernoznyhzonskvažin |
| first_indexed |
2025-07-07T15:44:40Z |
| last_indexed |
2025-07-07T15:44:40Z |
| _version_ |
1837003525397151744 |
| fulltext |
Founded in
1900
National Mining
University
Mining of Mineral Deposits
ISSN 2415-3443 (Online) | ISSN 2415-3435 (Print)
Journal homepage http://mining.in.ua
Volume 10 (2016), Issue 1, pp. 63-68
63
UDC 622.244.4 http://dx.doi.org/10.15407/mining10.01.063
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА УДАЛЕНИЯ ГЛИНИСТО-
ШЛАМОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ ИЗ КАВЕРНОЗНЫХ ЗОН СКВАЖИН
А. Игнатов1*
1Кафедра техники разведки месторождений полезных ископаемых, Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина
*Ответственный автор: e-mail A_3000@i.ua, тел. +380562466346, факс: +380562466346
RESEARCH INTO PARAMETERS CHARACTERIZING THE PROCESS OF
WITHDRAWING CLAY-MUD FORMATIONS FROM BORE HOLE VUGGY ZONES
A. Ighnatov1*
1Techniques Prospect of Deposits Department, National Mining University, Dnipropetrovsk, Ukraine
*Corresponding author: e-mail A_3000@i.ua, tel. +380562466346, fax: +380562466346
ABSTRACT
Purpose. Substantiating technological parameters of the device for processing vuggy zone in the bore hole, based on
the obtained dependences describing formation and withdrawal of clay-mud agglomerates and their influence on the
results of plugging bore holes.
Methods. As a result of carrying out laboratory and theoretical researches, principles governing formation of clay-
mud agglomerates and their influence on the technological indexes of building bore holes have been determined.
Findings. Reasons for the phenomenon of bore hole plugging are analyzed. It is shown that boring works efficiency
is directly related to the quality of carrying out operations on bore hole casing. Influence of agglomerate slope angle
and coefficient of rugosity on the volume of clay-mud pastes in the complicated intervals has been studied. Impact of
the clay phase on the strength indexes of plugging stone has been analyzed. Validity of the obtained data has been
confirmed by methods of mathematical statistics. The mechanism defining the impact of active drilling liquid streams
on the vugular sludge agglomerate has been investigated. Further areas of research into perfecting the technology of
bore holes’ casing have been identified.
Originality. The quality of works on casing and plugging implementing the device for processing the bore hole is
determined by the reduction of the sludge agglomerate slope angle in proportion to vugg thickness.
Practical implications. The results obtained by theoretical and laboratory research can be applied for developing
effective technology of casing and plugging the bore holes with high technical and economic indexes. The data re-
ceived as the result of the study of sludge accumulation in vuggs form the basis for the development of the rational
mode parameters for the process of drilling bore holes.
Keywords: bore hole, vugg, clay-mud agglomerates, device for processing, slope angle, clay, mud fluid
1. ВВЕДЕНИЕ
Эффективность применения устройства по обра-
ботке кавернозных зон скважины зависит, прежде
всего, от правильности задания его выходных харак-
теристик, обусловливаемых необходимостью воз-
можно полного удаления глинисто-шламовых обра-
зований из осложненных интервалов. На пути к ре-
шению вопросов о проектировании технологических
условий работы обозначенного устройства стоит
задача определения тех закономерностей разрушения
и удаления содержимого каверн, которые должны
быть методично учтены и отражены в рекомендациях
по подготовке ствола скважины к креплению (Ashok,
Ambrus, Van Oort, Zenero & Behounek, 2015). В связи
с тем, что основным функциональным параметром
устройства является его вращение, с целью формиро-
вания лопастным органом активных струй жидкости,
разрушающих глинисто-шламовые пасты (Davidenko,
Ighnatov & Yatsyk, 2010) возникает необходимость
детального исследования вопросов влияния физико-
химических свойств кавернозных накоплений на
свойства тампонажного камня и процесс их удале-
ния. Гидродинамические факторы потока должны
быть подобраны в полном соответствии с механиз-
мом разрушения и всем спектром многообразных
характеристик кавернозных образований.
A. Ighnatov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 63-68
64
В качестве основополагающих свойств частиц,
слагающих глинисто-шламовые накопления необхо-
димо отметить следующие: форма и размер отдельных
агрегатов, а также их плотность, кроме того, изучению
следует подвергнуть и влияние свойств циркулирую-
щего очистного агента на процесс шламоудаления.
Обозначенные задачи могут быть разрешены только
на основе экспериментально-теоретических исследо-
ваний, результатом которых должны стать обоснован-
ные инженерные методы проектирования технологии
обработки ствола скважины на этапе подготовки его к
креплению и тампонированию.
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Анализ промысловых данных позволяет утвер-
ждать следующее: кавернообразование является од-
ним из самых распространенных видов осложнений
при проводке скважин (Budnikov, Bulatov & Makaren-
ko, 1996). Наличие в стволе скважины местных уши-
рений грозит возникновением аварийных ситуаций и
существенно снижает технико-экономические показа-
тели эксплуатации месторождений. Установлено, что
размер каверн в диаметре составляет 0.5 – 0.8 м, до-
стигая 1.0 м и более при высоте (мощности) от 3 – 5
до 150 м. Такие интервалы являются объектами ин-
тенсивного шламонакопления, которое является
функцией многих геолого-технических и технологи-
ческих параметров. Инженерная методика определе-
ния объема глинисто-шламовых скоплений должна
базироваться на его прямой зависимости от структур-
но-механических свойств продуктов разрушения и
очистного раствора, посредством которого они кон-
центрируются в кавернах, что и было показано лабо-
раторными исследованиями. Реально контролируе-
мым параметром состояния ствола скважины является
безразмерный коэффициент кавернозности К, выра-
жающий увеличение диаметра ствола скважины по
сравнению с номинальным диаметром породоразру-
щающего инструмента (1):
зт
ф
т
ф
D
D
V
V
K == , (2)
где:
фV и тV – фактический и теоретический (номи-
нальный) объемы скважины соответственно, м3;
фD и тD – диаметры ствола скважины и породо-
разрушающего инструмента соответственно, м.
Ведущей характеристикой, определяющей процесс
шламонакопления в кавернозной зоне скважины,
является также и угол их откоса φ, значения которого
варьируют в пределах от 20 до 60° и вплоть до 70°.
При этом как лабораторные, так и промысловые ис-
следования (Budnikov, Bulatov & Makarenko, 1996)
показывают практически равномерное увеличение
мощности глинисто-шламовых скоплений в направ-
лении от оси скважины к стенке каверны. Макси-
мальных значений угол откоса накоплений достигает
при коэффициенте кавернозности 2≥K .
В связи с обозначенным, в качестве критерия
эффективности работы устройства по очистке ка-
верн может быть выбран угол откоса, который в
результате обработки должен быть снижен до пре-
дельного значения.
Стратиграфический разрез месторождения и све-
дения о механизме шламонакопления в кавернах,
полученные в результате стендовых исследований,
позволяют прогнозировать его последствия с доста-
точной степенью точности (Рис. 1).
Рисунок 1. Объем шламовых скоплений в кавернозном интервале скважины
A. Ighnatov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 63-68
65
Рисунок 1 иллюстрирует зависимость прогнози-
руемого объема шламовых скоплений от K и φ.
Становится очевидной существенность влияния
указанных выше факторов на результаты аккумуля-
ции продуктов разрушения в кавернах, выраженной
в объеме глинисто-шламовых паст, размерность
которого на графике, для удобства анализа данных,
показана в логарифмическом масштабе. Из Рисун-
ка 1 четко видна подчиненность интенсивности
шламонакопления коэффициенту кавернозности,
при его значении 3≥K . Таким образом, при нали-
чии в геологическом разрезе сооружающейся сква-
жины зон глинистых разностей, слабосцементиро-
ванных пород, тектонических нарушений, карсто-
вых пустот, являющихся мощным фактором воз-
никновения каверн значительных размеров, необхо-
димо предусматривать ограничения и определенные
профилактические мероприятия в технологии буре-
ния, а также особенно тщательно подходить к во-
просам подготовки ствола скважины к креплению.
Данные по результатам шламонакопления (Рис. 1),
полученные на основе экспериментально-теоретичес-
ких исследований, являются базовыми при проектиро-
вании технологических операций, предшествующих
спуску обсадной колонны, связанных с применением
рассматриваемого устройства для очистки каверн.
Необходимость удаления шламовых скоплений из
каверн связана с недопустимостью их смешивания с
тампонажным раствором, поступающим в затрубное
пространство скважины. Однако, в результате несо-
вершенства подготовительных операций, довольно
часто происходит активное взаимопроникновение
глинисто-шламовых паст и тампонажного раствора,
что ведет к снижению показателей технологических
свойств тампонажного камня. Степень влияния на
свойства тампонажного раствора и камня посторон-
них примесей определяется их концентрацией. На
Рисунке 2 представлена зависимость объема глини-
сто-шламовых паст, а следовательно и их концентра-
ции, от показателей состояния ствола скважины и
кавернозных скоплений.
Рисунок 2. Содержание глинисто-шламовых паст в тампонажном камне
На основании представленных данных (Рис. 1)
можно сделать заключение, что по мере нарастания
угла откоса кавернозных скоплений φ, являющегося
производной как коэффициента кавернозности K так
и мощности каверны, происходит интенсивное по-
вышение концентрации глинисто-шламовых паст в
тампонажном растворе, а в последствие и камне.
Приведенные сведения, характеризуют рассматрива-
емые явления только в небольшом диапазоне мощно-
стей каверн от 1 до 3 м, по мере ее увеличения кон-
центрация продолжает расти. Следует отметить, что
данные для графиков были составлены на основе
стендовых исследований и теоретических расчетов с
учетом многообразия явлений шламонакопления и
факторов ему сопутствующих, а именно: удаление
глинистой корки со стенок скважины, разработка
уступов каверн и т.д.
Установленные факты потребовали дальнейших
исследований, направленных на выяснение степени
влияния глинисто-шламовых отложений на техноло-
гические свойства тампонажного камня.
Изучению были подвергнуты образцы тампонаж-
ного камня, изготовленного в виде кубиков, изготов-
ленных на основе портландцемента, произведенного
по стандарту ДСТУ Б В. 2.7 – 88 – 99 (ГОСТ 1581 – 96)
с помощью модельной установки, имитирующей
работу цементно-смесительной машины. При затво-
рении тампонажного цемента изменялось водоце-
ментное отношение и в состав вводились добавки
посторонних примесей в виде глин. В качестве ак-
тивных наполнителей были выбраны бентонитовые
глины с высоким содержанием группы монтморил-
лонита, которые подобны по составу не только гли-
нистым разностям, но и используемым для приготов-
A. Ighnatov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 63-68
66
ления буровых промывочных жидкостей глинопо-
рошкам, кроме того, использовались иллитовые и
каолиновые добавки, соответствующие гидрослюди-
стым и каолиновым породам, а также глинистым
сланцам различного генезиса.
Общепринятыми лабораторными способами кон-
троля изучался предел прочности кубиков тампонаж-
ного камня при одноосном сжатии на полуавтомати-
ческом гидравлическом прессе серии “KD”, что явля-
ется рабочей методикой определения показателей
процесса тампонирования скважин. Порядок прове-
дения испытаний соответствовал нормам ДСТУ Б В.
2.7 – 86 – 99 (ГОСТ 26798.1 – 96).
Рисунок 3 представляет собой результаты иссле-
дований прочности тампонажного камня, и выражает
ее процентное снижение по сравнению с прочностью
контрольных образцов, изготовленных из тампонаж-
ного портландцемента без введения перечисленных
посторонних примесей.
Рисунок 3. Зависимость прочности тампонажного кам-
ня от содержания посторонних примесей
Образцы для исследований были изготовлены в
виде кубов с размером 50×50×50 мм, в количестве не
менее 12 штук по видам примесей и в каждом чис-
ленном значении концентрации. Выдерживались они
во влажных условиях (это в некоторой мере модели-
рует нахождение тампонажного камня в скважине
при твердении), в течение 28 суток.
Контрольные точки значений процентного сниже-
ния прочности образцов тампонажного камня были
получены с привлечением аппарата математической
статистики (Shmoylova, 2002). Кроме того, прочност-
ные характеристики корректировались с учетом усло-
вий формирования образцов и их испытания.
Данные представленные на Рисунке 3 вполне
определенно свидетельствуют о значительности вли-
яния примесей на механические свойства тампонаж-
ного камня при их поступлении в твердеющий рас-
твор даже при концентрациях не превышающих 10%.
Для оценки достоверности полученных результа-
тов использовался коэффициент вариации, определя-
емый по формуле:
100
.
⋅=
срcж
V
σ
δ
, %,. (2)
где:
δ – стандартная ошибка определения среднего зна-
чения предела прочности при одноосевом сжатии, Па;
срсж.σ – среднее значение предела прочности
при одноосевом сжатии, Па.
На Рисунке 4 представлено расчетное значения
коэффициента вариации для условий проводившихся
исследований.
Рисунок 4. Коэффициент вариации при испытании образ-
цов тампонажного камня на одноосное сжатие
Анализируя значения коэффициента вариации
(Рис. 4) можно отметить, что оно не превышает 33%,
следовательно, совокупность результатов исследова-
ний может считаться однородной (Freedman, 2005).
Условия работы устройства по очистке каверн,
как механизма разрушающего и удаляющего шламо-
вые скопления, определяются следующей системой
выражений:
==
1
1
1
>nR>Q
<nR<Q
nRQ
р
р
р
, (3)
где:
Q – сумма сил вызывающих перемещение
частиц шлама;
R – сумма сил препятствующих перемещению
частиц шлама;
рn – коэффициент равновесия шламовых частиц,
находящихся в кавернозных скоплениях.
В зависимости от того, какое из условий (3) будет
реализовано, следовательно ему будут протекать
процессы взаимодействия активного потока, форми-
руемого исполнительным органом устройства. Оче-
видно, что только выполнение последнего из условий
(3) обеспечит выполнение задачи по очистке кавер-
нозных интервалов (Hydraulics, 1992).
Исследование параметров процесса удаления гли-
нисто-шламовых паст проводилось на специально
оборудованном стенде, который, кроме прочего,
включает отрезок фасонной трубы, позволяющий
имитировать как сам процесс шламонакопления в
каверне, так и механизм ее очистки с помощью ло-
A. Ighnatov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 63-68
67
пастного исполнительного органа, моделируемого в
широких диапазонах гидродинамических характери-
стик (Shterenlikht, 1984).
В результате большого числа опытов для имею-
щейся экспериментальной установки было установ-
лено среднее минимально необходимое значение
периода обработки кавернозной зоны t = 10 мин.
Приведенный показатель принят для дальнейшего
изучения вопросов шламоудаления.
Рисунок 5 содержит сведения о результатах ис-
следования работы устройства по удалению глини-
сто-шламовых скоплений.
Рисунок 5. Результаты обработки кавернозных зон
Из представленных на Рисунке 5 данных видно,
что на начальном этапе обработки каверны проис-
ходит размыв глинистой корки, обволакивающей
шламовые скопления, протекающий практически
без удаления частиц разрушенной породы. Далее
следует фаза разрушения и удаления кавернозных
образований той или иной степени интенсивности;
особенно больших скоростей этот процесс достига-
ет в случае предельных значений угла откоса φ и
меры кавернозности K , что связано как с более
напряженным скоростным полем потока жидкости,
так и большей неустойчивостью частиц породы в
крутых склонах скоплений. По мере выполаживания
шламовых образований процесс их удаления не-
сколько замедляется, что следует учитывать при
обработке кавернозных скоплений со средними
значениями угла φ, в этом случае цикл работы
устройства должен быть увеличен.
В целом, для разработки адекватной технологии
подготовки ствола скважины к креплению, процесс
изучения шламоудаления должен быть более детали-
зирован в соответствии с геолого-техническими и
технологическими условиями бурения.
3. ВЫВОДЫ
Процесс кавернообразования и последующего
шламонакопления в осложненных интервалах являет-
ся одним из самых тяжелых видов осложнений при
сооружении скважин, кардинально влияющий не
только на производство буровых работ, но также и на
продолжительность срока ее безремонтной службы.
При сооружении скважин в толщах глинистых раз-
ностей необходимо предусматривать комплекс меро-
приятий, обеспечивающий предотвращение интенсив-
ного кавернообразования.
Основным параметром, характеризующим и
определяющим процесс шламонакопления в кавер-
нозной зоне скважины, является угол откоса глини-
сто-шламовых скоплений
φ, который в свою очередь
зависит от коэффициента кавернозности K .
При смешивании тампонажного раствора с глини-
сто-шламовыми пастами происходит резкое падения
эксплуатационных показателей тампонажного камня в
затрубном пространстве скважины, что грозит возник-
новением в ней аварий и ее потерей.
Удаление шламовых скоплений при работе устрой-
ства по обработке каверн происходит в несколько
этапов, продолжительность и содержание которых
определяются состоянием ствола скважины и техноло-
гическим режимом ее бурения.
Для разработки эффективной методики обработки
кавернозных интервалов скважины при ее креплении
необходимо более детально изучить влияние геолого-
технических условий на результаты шламонакопления
и исследовать рабочие параметры устройства очистке
осложненных интервалов с учетом технологических
особенностей его функционирования.
БЛАГОДАРНОСТЬ
Автор выражает глубокую благодарность сотруд-
никам кафедры техники разведки месторождений
полезных ископаемых и в особенности ее профессо-
рам А. Н. Давиденко, А. А. Кожевникову, а также
профессору кафедры строительства, геотехники и
геомеханики А. Н. Шашенко за ценную помощь в
проведении экспериментальных исследований.
A. Ighnatov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 63-68
68
REFERENCES
Ashok, P., Ambrus, A., Van Oort, E., Zenero, N., & Behounek,
M. (2015). Plug the value leak: Fix your drilling data. World
Oil, 236(10). Retrieved from http://www.worldoil.com/-
magazine/2015/october-2015
Budnikov. V.. Bulatov, A., & Makarenko, P. (1996). Problemy
mekhaniki i zakanchivaniia skvazhin. Moscow: Nedra.
Davidenko, A., Ighnatov, A., & Yatsyk, V. (2010). Device for
processing tube of bore hole. U.A. Pat. 90,541.
Freedman, D. (2005). Statistical models. Cambridge: Cambridge
University Press.
Hydraulics. (1992). Moline, IL.
Shmoylova, R. (2002). Obschaya teoriya statistiki. Moscow:
Finansy i statistika.
Shterenlikht, D. (1984). Hidravlika. Moscow: Energoatomizdat.
ABSTRACT (IN UKRAINIAN)
Мета. Обґрунтування технологічних параметрів пристрою для обробки кавернозної зони свердловини, ви-
ходячи зі встановлених залежностей формування і видалення глинисто-шламових скупчень та їх впливу на
результати тампонування свердловин.
Методика. Лабораторними і теоретичними дослідженнями встановлені закономірності формування глинис-
то-шламових скупчень і їх впливу на технологічні показники будівництва свердловин.
Результати. Проаналізовані причини явища каверноутворення в стовбурі свердловини. Показана пряма залеж-
ність ефективності бурових робіт від якості проведення операцій по кріпленню свердловин. Вивчений вплив кута
укосу скупчень і коефіцієнта кавернозності на об’єм шламових паст в ускладнених інтервалах. Розглянута дія глини-
стої фази на показники міцності тампонажного каменю. Методами математичної статистики доказана достовірність
отриманих даних. Досліджений механізм дії активних потоків промивальної рідини на кавернозні скупчення шламу.
Перераховані напрями подальшої роботи в області вдосконалення технології кріплення свердловин.
Наукова новизна. Показником якості робіт по кріпленню і тампонуванню, при використанні пристрою для
обробки стовбура свердловини, є зниження кута укосу шламових скупчень пропорційно потужності каверн.
Практична значимість. Отримані результати теоретичних і лабораторних досліджень можуть бути покла-
дені в основу створення ефективної технології кріплення і тампонування стовбура свердловини з високими
техніко-економічними показниками. Дані по вивченню шламоскупчення в кавернах є базовими для розробки
раціональних режимних параметрів процесу буріння свердловин.
Ключові слова: свердловина, каверна, глинисто-шламові скупчення, пристрій для обробки, кут укосу, глина,
промивальна рідина
ABSTRACT (IN RUSSIAN)
Цель. Обоснование технологических параметров устройства для обработки кавернозной зоны скважины,
исходя из установленных зависимостей формирования и удаления глинисто-шламовых скоплений и их влияния
на результаты тампонирования скважин.
Методика. Лабораторными и теоретическими исследованиями установлены закономерности формирования
глинисто-шламовых скоплений и их влияния на технологические показатели строительства скважин.
Результаты. Проанализированы причины явления кавернообразования в стволе скважины. Показана прямая
зависимость эффективности буровых работ от качества проведения операций по креплению скважин. Изучено
влияние угла откоса скоплений и коэффициента кавернозности на объем шламовых паст в осложненных интер-
валах. Рассмотрено действие глинистой фазы на показатели прочности тампонажного камня. Методами мате-
матической статистики доказана достоверность полученных данных. Исследован механизм воздействия актив-
ных потоков промывочной жидкости на кавернозные скопления шлама. Перечислены направления дальнейшей
работы в области совершенствования технологии крепления скважин.
Научная новизна. Показателем качества работ по креплению и тампонированию, при использовании
устройства для обработки ствола скважины, является снижение угла откоса шламовых скоплений пропорцио-
нально мощности каверн.
Практическая значимость. Полученные результаты теоретических и лабораторных исследований могут
быть положены в основу создания эффективной технологии крепления и тампонирования ствола скважины с
высокими технико-экономическими показателями. Данные по изучению шламонакопления в кавернах являют-
ся базовыми для разработки рациональных режимных параметров процесса бурения скважин.
Ключевые слова: скважина, каверна, глинисто-шламовые скопления, устройство для обработки, угол
откоса, глина, промывочная жидкость
ARTICLE INFO
Received: 30 November 2015
Accepted: 20 January 2016
Available online: 30 March 2016
ABOUT AUTHOR
Andrii Ighnatov, Senior Instructor of the Techniques Prospect of Deposits Department, National Mining University,
19 Yavornytskoho Ave., 9/409, 49005, Dnipropetrovsk, Ukraine. E-mail: A_3000@i.ua
|