Конструктивные особенности и технологические возможности забойной компоновки для бурения скважин

Рассмотрены способы и средства снижения энергозатрат и получения структурно цельного керна при бурении глубоких скважин. Наиболее приемлемыми способами являются гидроструйное разрушение горных пород и проводка скважин без вращения бурильной колонны. Эти принципы положены в основу разработки забойной компоновки с двухкамерной глубинной гидромашиной и алмазными породоразрушающими инструментами тонкостенной матрицей. Главное отличие двухкамерной глубинной гидромашины от всех известных видов забойных гидродвигателей — вращающийся статор вокруг неподвижного ротора. Эффект гидроструйного разрушения горных пород реализован созданием алмазных буровых коронок с раздельной системой промывочных каналов, предназначенных для бурения скважин кольцевым забоем с отбором керна. В состав компоновки также входят: колонковая труба, плавающий керноприемник с опорами скольжения и вращающаяся втулка, скользяще контактирующая с кернорвательным кольцом, обеспечивающая предохранения керна от размыва и разрушения на стадии формирования. Забойная компоновка, конструктивно нацеленная на максимальное использование потенциальной энергии промывочной жидкости, подводимой к породоразрушающему инструменту для создания момента силы вращения и разрушения пород, имеет технологические возможности для формирования и извлечения керна увеличенного диаметра ненарушенного строения одинарной колонковой трубой. Диапазон применения забойной компоновки по диаметрам бурения скважин от 59 мм до 215,9 мм и выше. На основании результатов апробации забойной компоновки в сочетании с двухкамерной глубинной гидромашиной в лабораторных условиях и на практике бурения скважин можно сделать вывод, что она может стать эффективным средством сооружения скважин.

Мендебаев Т. Н., Исмаилов Х. К., Изаков Б. К., Смашов Н. Ж. Конструктивные особенности и технологические возможности забойной компоновки для бурения скважин // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 12. – С. 114–124. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-114-124.

Мендебаев Токтамыс Нусипхулович¹ — д-р техн. наук, академик КазНАЕН и РАЕН, главный научный сотрудник, e-mail: nvc_almas@mail.ru,
Исмаилов Хандаш Кабиоглы² — президент,
Изаков Бейбут Кадырович² — главный инженер,
Смашов Нурлан Жаксибекович¹ — канд. техн. наук, директор,
¹ ТОО «Научно-внедренческий центр Алмас», Алматы, Казахстан,
² ТОО «Центргеолсъемка», Караганда, Казахстан.

Мендебаев Т.Н., e-mail: nvc_almas@mail.ru.

1. Эпштейн Е. Ф., Мацейчик В. И. и др. Расчет бурильных труб в геологоразведочном бурении. — М.: Недра, 1979. — C. 99—116.

2. Симонянц С. Л., Мнацикинов И. В. Актуальное направление модернизации турбинного способа бурения // Нефтесервис. — 2013. — № 2. — С. 48—50.

3. Двойников М. В., Мураев Ю. Д. Технические и технологические решения обеспечивающие устойчивую работу винтового забойного двигателя // Записки горного института. — 2016. — Т. 218. — С. 198—201.

4. Иудин М. М. Оценка влияния горно-геологических условий на выход керна при бурении скважин // Международный научно-исследовательский журнал. — 2017. — № 5-2 (59). — С. 176—178. DOI: 10.23670/IRJ.2017.59.092.

5. Lu Yiyu, Tang Jiren, Ge Z., Xia Binwei, Liu Y. Hard rock drilling technique with abrasive water jet assistance // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2013. Vol. 60. Pp. 47—56. DOI: 10.1016/J.IJRMMS.2012.12.021.

6. Жабин А. Б., Пушкарев А. Е., Маликов А. А., Поляков А. В. Разрушение горных пород струями воды сверхвысокого давления // Известия ТулГУ. Науки о земле. — 2014. — № 2. — С. 74—78.

7. Гореликов В. Г., Лыков Ю. В., Власов Л. А. К выбору способа бурения скважин в неустойчивых осадочных породах // Экология и развитие общества. — 2019. — № 1 (28). — С. 28—30.

8. Гореликов В. Г. Конструктивные особенности алмазных коронок для бурения трещиноватых горных пород // Записки Горного института. — 2012. — Т. 197. — С. 29—33.

9. Pushmin P., Romanov G. Efficiency increase of hard rock destruction with the use of eccentric pulses // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2015. Vol. 27. No 1. Article 012052. DOI: 10.1088/1755-1315/27/1/012052.

10. Rodriguez R., Laguna A., Gaselles M. G., Trapuzzano R., Gomez J. M., Oyatomari C. G., Ulloa P., Chamorro D. Durable yet aggressive conical diamond element bit increases ROP by 34% drilling difficult lower chert/conglomerate aection, Ecuador // SPE Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference, Quito, Ecuador. 2015. November 18—20.

11. Hempton R., Copeland C., Cox G., Faught J., Blackman W., Prewitt E., McDonough C., White A. Innovative conical diamond element bits drill back-to-back tight curves in one run, improving economics while reducing risk in Avalon shale play, New Mexic // SPE Liguids-Rich Basins Conference-North America, Midland, Texas. 2015. September 2—3.

12. Radhakrishan V., Chuttani A., Anggrani F., Nan H., Poy S. O. Conical diamond element technology delivers step change in directional drilling performanse // IADS/SPE Asia Pacific Drilling Technology Conference, Singapore. 2016. August 22—24.

13. Мендебаев Т. Н., Смашов Н. Ж., Исмаилов Х. К., Изаков Б. К. Разработка ресурсосберегающей, малогабаритной забойной гидромашины для бурения скважин // ВосточноЕвропейский журнал передовых технологий. — 2019. — Т. 6. — №1 (102). — С. 70—76. DOI: 10.15587/1729-4061.2019.184939.

14. Мендебаев Т. Н., Смашов Н. Ж. Двухкамерная забойная гидромашина для бурения скважин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 6. — С. 66—74.

15. Mendebaev T. N., Smashov N. Zh., Kuatova M. Zh. Water jet destruction of rocks in wee drilling by diamond tools with in dependent flushing ports // Eurasian Mining, 2019. No 2. Pр. 41—43. DOI: 10.17580/em.2019.02.09.

16. Орлов П. И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие. Т. 2. — М.: Машиностроение, 1988. — С. 355—361.