Обоснование конструкции аварийного инструмента для извлечения прихваченной бурильной колонны в наклонно-направленной скважине

Для технологии горизонтально-направленной прокладки трубопроводов характерны частые аварии, сопровождающиеся потерей в скважинах дорогостоящего оборудования. Для извлечения части бурильной колонны в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах предложен подвесной аварийный инструмент. Высвобождение прихваченной колонны обеспечивается бурением параллельно-сопряженной скважины до интервала прихвата бурильной колонны с одновременной разгрузкой зоны сжатия породы прихваченной бурильной колонны. Основной задачей при бурении параллельно-сопряженной скважины является обеспечение динамического равновесия рабочего органа установки, т.е. недопущение отклонение оси бура от траектории движения. По результатам динамического расчета и конструктивных решений установлено, что для обеспечения устойчивости бурения скважин в заданном направлении необходимо чтобы отношение моментов, создаваемых на буре и кольцевой коронке, было пропорционально отношению площади бурения этих инструментов. Применимость инструмента подтверждена испытаниями опытного образца подвесного аварийного бурового агрегата.

Симисинов А. Д., Волков Е. В., Симисинов Д. И. Обоснование конструкции аварийного инструмента для извлечения прихваченной бурильной колонны в наклонно-направленной скважине // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 11-1. — С. 258—264. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_111_0_258.

Исследование выполнено в соответствии с государственным заданием Минобрнауки России на выполнение НИР для ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет» по теме № 1021060707960-7-2.3.1.

Симисинов Антон Денисович¹ — студент;
Волков Евгений Борисович² — канд. техн. наук, заведующий кафедрой технической механики, доцент;
Симисинов Денис Иванович² — канд. техн. наук, заведующий кафедрой эксплуатации горного оборудования, доцент, e-mail: 7sinov@mail.ru;
¹ УрФУ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, Россия;
² Уральский государственный горный университет, 620144, Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, Россия.

1. Liangxue Cai, Maria Anna Polak A theoretical solution to predict pulling forces in horizontal directional drilling installations // Tunnelling and Underground Space Technology. — 2019, — Vol. 83, pp. 313—323. 10.1016/j.tust.2018.09.014.

2. Gomaa M. A.K., Elshafei M., Saif AW. A., Al-Majed A. A. Autonomous Trenchless Horizontal Directional Drilling. In: Ghommam J., Derbel N., Zhu Q. (eds) New Trends in Robot Control. Studies in Systems, Decision and Control. — 2020, — vol 270. available at: www.doi.org/10.1007/978—981—15—1819—5_3/ (обращение 15.05.2021)

3. Tervydis Paulius, Jankuniene Ruta. Horizontal directional drilling pilot bore simulation. Turkish journal of electrical engineering & computer sciences. — 2017, — № 25, pp. 3421—3434. doi.org/10.3906/elk-1606—200.

4. Rabiei Montazar, Ping Kuo, Chang Sonny, Gelinas Marc. Analysis and Design of Pipes Installed via Direct Pipe ® Technology. Proc. of Conference: NASTT No-Dig Show (2018). — Palm Springs. CA. March 25—29 available at: www.researchgate.net/ publication/324654924_Analysis_and_Design_of_Pipes_Installed_via_Direct_Pipe_R_ Technology (обращение 15.05.2021)

5. Stangl G., Levings, R. Horizontal Directional Drilling (HDD) systems for pilot bore drilling in mixed soil conditions and rock. 30th International No-Dig Conference and Exhibition. — 2012, No-Dig Sao Paulo 2012, pp. 345—366.

6. Саруев Л. А., Шадрина А. В., Саруев А. Л., Васенин С. С., Пахарев А. В. Перспективы развития технологии и техники горизонтально-направленного бурения пилотных скважин для бестраншейной прокладки трубопроводов. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2019, № 330 (4). — С. 89—97. doi. org/0.18799/24131830/2019/4/232

7. Торопов Е. С., Торопов В. С., Земенков Ю. Д., Сероштанов И. В. Осложнения при сооружении переходов трубопроводов методом горизонтально направленного бурения // Территория Нефтегаз. — 2015, — № 5. — С. 32—37.

8. Торопов, В. С., Пономарева, Т. Г., Торопов, С. Ю., Торопов, Е. С. Количественная оценка изменений в системе трубопровод-скважина при возникновении аварийной ситуации в горизонтальном направленном бурении //Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. — 2016. — №. 5. — С. 71—77.

9. Биктимирова К. А. Инженерно-геологическое обеспечение горизонтальнонаправленного бурения при строительстве различных подземных коммуникаций в условиях мегаполисов // ГИАБ. — 2016, — № 12. — С. 342—348.

10. Кирьянов И. Е., Земенков Ю. Д., Дорофеев С. М., Торопов В. С. Ликвидация аварийных ситуаций при прокладке трубопроводов методом горизонтального направленного бурения // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. — 2015, — № 2. — С. 91—96. doi.org/10.31660/0445—0108—2015—2-91—96

11. Патент РФ № 2662833 25.07.2017 Симисинов И. Л., Симисинов Д. И., Лобанов Н. В., Гаков А. Л., Семенов А. А. Подвесной аварийный буровой агрегат для извлечения прихваченной бурильной колонны. 2018 Бюл. № 22.

12. Симисинов И. Л., Симисинов Д. И., Симисинов А. Д., Волков Е. Б. Аварийный инструмент для извлечения прихваченной бурильной колонны в наклонно-направленной скважине. Пат. № 2 720 834, заявка № 2019125708 от 15.08.2019. Опубликовано: 13.05.2020 Бюл. № 14.