Анализ работы алмазных долот при строительстве скважин в сложных условиях

Цель данного исследования - анализ применения алмазных долот - долот типа PDC (polycrystalline diamond cutters - поликристаллические алмазные резцы) - при их работе в районах со сложным геологическим разрезом, а также разработка рекомендаций для дальнейшего усовершенствования инструмента. Долота PDC созданы для бурения породы мягкой и средней твердости, в регионах со сложным геологическим разрезом применение данных долот было неэффективным. В ходе работы изучалась механика образования нароста на резцах долота и его воздействие на разрушение горной породы. Исследовалось влияние прокачивания объема бурового раствора и перепада давления в винтовом забойном двигателе на механическую скорость бурения долота PDC. Выдвинут ряд предложений по улучшению геометрии и ориентации резцов инструмента, изменению конструкции площадки калибрующего вооружения и лопастей долота. Предложен ряд мер по уменьшению забойных вибраций долота при его работе. В результате установлен механизм возникновения нароста на рабочей грани резца и его опережающее воздействие на образование трещин в объемном слое породы. Выявлено влияние максимальной подачи раствора на полное отсутствие сальникообразования и резкое увеличение механической скорости бурения. Большую эффективность показали винтовые забойные двигатели с высоким крутящим моментом, найдены оптимальные диапазоны падения давления у долот PDC в зависимости от скорости потока раствора. Предложены методы уменьшения вибраций и стабилизации долот PDC при помощи применения конструктивного исполнения и геометрического улучшения резцов и лопастей инструмента, введения гибридных резцов в качестве резцов вспомогательных. Использование усовершенствованных долот PDC поможет повысить эффективность их работы в сложных геолого-технических условиях Восточной Сибири и Якутии.

бурение скважин, резцы PDC, долото, испытание

1. Сверкунов С.А., Карпиков А.В. Исследование штыревых и алмазных долот на месторождениях нефтегазоносных площадей севера Красноярского края // Геонаука-2012: материалы Всерос. науч.-техн. конф. Вып. 12. Иркутск, 2012. С. 148–152.

2. Че В.В., Заливин В.Г. Эффективность применения долот PDC на нефтяных месторождениях Западной и Восточной Сибири // Проблемы освоения минеральной базы Восточной Сибири: сб. науч. тр. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. С. 137–144.

3. Рабиа Х. Технология бурения нефтяных скважин / пер. с англ. М.: Недра, 1989. 361 с.

4. Шарипов А.Н., Храмов Д.Г., Ковалевский Е.А. Оптимизация конструкций долот PDC, направленная на снижение времени бурения секции под эксплуатационную колонну // Бурение и нефть. 2013. № 6. С. 42–44.

5. Пушмин П.С. Возможные направления интенсификации процесса разрушения твердых горных пород // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2004. № 4 (20). С. 182.

6. Бурмистров И.А., Сокольников Д.С., Заливин В.Г. Результаты применения долот PDC на месторождениях Восточной Сибири // Геонаука2012: материалы Всерос. науч.-техн. конф. Вып. 12. Иркутск, 2012. С. 163–167.

7. Чворо Е.О., Поминова Е.О. Результаты отработки долот типа PDС на месторождениях Томской области // Проблемы геологии и освоения недр: сб. тр. науч. симпозиума. Томск: Изд-во ТПУ, 2016. С. 450.

8. Гусман А.М., Лышенко А.А. Пути создания эффективных долот PDC для бурения крепких пород // Вестник Ассоциации буровых подрядчиков. 2009. № 1. С. 24–27.

9. Пикетт С. Техника отклонения инструмента при наклонно-направленном бурении: в прошлом, настоящем и будущем // Нефтяная инженерия. 1987. С. 41–43.

10. Третьяк А.Я., Литкевич Ю.Ф., Асеева А.Е. Исследование подачи и модуля скорости при вращательном бурении горных пород // Интервал. 2006. № 2. С. 25–27.

11. Брауз М. Применение гидравлики: ключ к эффективному бурению // Нефть мира. 1982. Октябрь. С. 13–16.

12. Робинсон Л. Улучшение гидравлических долот для увеличения скорости проникновения в породу // Нефть мира. 1982. Июль. С. 24–26.