Совершенствование геомеханического и триботехнического обеспечения работы системы "скважина - скважинная жидкость - инструмент"

• Автор: Исмаков, Рустэм Адипович
• Шифр специальности: 25.00.15, 05.02.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 320 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОСЛОЖНЕНИЙ

ПРИ БУРЕНИИ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ РАЗРУШЕНИЕМ СТЕПОК СКВАЖИНЫ

1.1. Постановка задачи.

1.2. Влияния кольматации стенок скважины на напряженное состояние скелета

слагающих их пористых горных пород

1.3. Обоснование метода определения доли скелета по данным

о пористости горной породы

1.4. Оценка уровня значимости статистических характеристик горных пород для

прочностных расчетов стенки скважины

1.5. Определение статистических характеристик коэффициента бокового распора пласта пористой горной породы по данным о давлениях
гидроразрыва скважин .
Определение приведенного предела текучести горной породы
по штампу с учетом масштабного эффекта .
I 7 Обоснование использования запаса прочности в качестве обобщенной
характеристики напряженного состояния горной породы стенки скважины
1 з Обоснование метода расчета предельных давлений
в наклонной скважине .
1 9 Методика расчета предельных давлений в скважине из условия
сохранения стенок в упругом состоянии и ее апробация
на примере месторождения Одоптуморе о.Сахалии .
0. Выводы
2 РАЗРАБОТКА БУРОВОГО РАСТВОРА С УЛУЧШЕННЫМИ ВЫНОСНЫМИ
И АНТИФРИКЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ
2 I Особенности требований к буровым растворам для бурения скважин
со сверхдальними отходами от вертикали и с горизонтальным окончанием
2 2 Показатели смазочной и выносной способности бурового раствора
2 з Состав и свойства зарубежных инвертноэмульсиониых растворов
для бурения скважин со сверхдальним отходом.
2 4 Теоретическое обоснование разработки реагента эмульгаторастабилизатора
инвертиоэмульсионного раствора
2.5. Разработка реагентов эмульгаторовстабилизаторов для инвертио
эмульсионного раствора с улучшенной характеристикой
2.6. Обоснование состава ИЭР на базе реагента РЭСТ .
2.7. Результаты промысловых испытаний и внедрения ОИЭР при бурении скважин
со сверхдальними отходами .
2.8. Выводы
3. ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
СИСТЕМ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ .
3.1. Актуальные вопросы совершенствования шарошечных долот.
Постановка задачи .
3.2. Обоснование метода повышения равномерности нагружения
вооружения и опор шарошек .
3.2.1. Экспериментальное изучение нагружения зубьев пенна в процессе разрушения горной породы
3.2.2. Обоснование статистического метода определения передаточного отношения на стадии проектирования шарошечного долота.
3.2.3. Обоснование технического решения по повышению эффективности
работы периферийного вооружения шарошек .
3.2.4. Совершенствование вооружения долота типа М3
3.3. Разработка циркуляционной системы смазки
герметизированных опор шарошек .
3.3.1. Техническое решение циркуляционной системы смазки опор шарошек
3.3.2. Гидравлический расчет насоса для циркуляции масла в герметизированной опоре шарошки.
3.3.3. Прочностной расчет пластин насоса как элементов замкового подшипника опоры шарошки.
3.4. Совершенствование принудительной расходной системы смазки опор
шарошечных долот .
3.4.1. Совершенствование регуляторов подачи смазочного материала для расходной принудительной системы смазки.
3.4.2. Совершенствование регулятора давления смазочного материала в опорах долота
3.5. Разработка радиального уплотнения опор шарошек для бурения
при средних и высоких частотах вращения долота .
3.5. . Техническое решение нового радиального уплотнения
3.5.2. Формулы для геометрического расчета уплотнения.
3.5.3. Обоснование геометрических параметров уплотнений для экспериментального изучения их работы
3.5.4. Параметры дробнофакторного эксперимента по изучению работы
опытных уплотнений и его результаты.
3.5.5. Анализ результатов дробнофакторного эксперимента
3.5.6. Конструкторская доработка радиальноторцового уплотнения.
3.6. Выводы .
4. ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СОСТАВА СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ СКВАЖИННОГО ИНСТРУМЕНТА
4.1. Физикохимические основы смазочного действия сред при тяжелых
режимах работы. Постановка задачи исследований
4.2. Обоснование комплекса методов исследований эксплуатационных свойств
смазок для узлов трения скважинного инструмента
4.2.1. Методика изучения водостойкости, стойкости к агрессивным средам
и смываемости смазок
4.2.2. Обоснование методики изучения триботехнических свойств смазок
4.2.3. Стендовые исследования эксплуатационных свойств и работоспособности
смазок
4.2.4. Физикохимические исследования сталей и смазочных материалов
4.2.5. Обеспечение достоверности результатов испытаний .
4.3. Обоснование выбора компонентов и изучение эксплуатационных свойств
смазок для различных элементов внутрискважииного оборудования
4.3.1. Обоснование выбора компонентов смазок для негерметизированных
опор шарошечных долот.
4.3.2. Изучение эксплуатационных свойств смазок в условиях работы негерметизированных опор шарошечных долот
4.3.3. Стендовые исследования смазок для опор долот.
4.3.4. Разработка смазочной композиции снижающей водородное изнашивание стали
4.3.5. Обоснование состава смазки для герметизированных опор шарошечных долот
4.3.6. Разработка и изучение свойств смазок для резьбовых соединений труб
4.4. Испытания в промысловых условиях и внедрение смазочных материалов
Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ .
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .
ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8
Приложение 9
Приложение .
Приложение .
Приложение .
Приложение .
Приложение .
Приложение .
Приложение .
Приложение .
Приложение .
ВВЕДЕНИЕ


Ар А1рг ВпРп 0,7а 0,4а,
где А и Вп прогнозные значения параметров зависимости 1 Здесь учтены данные только для закольматированиых стенок скважин. Хп прогнозные значения параметров, соответствующих нижней границе давлений гидроразрыва. Стыодеита для расчета прогнозного значения давления гидроразрыва. Результат решения 1,7. Х, 1. Стыодеита при принятом уровне значимости. Прогнозирование будет наиболее точным, если расчетный параметр Вр определить как для средних давлений гидроразрыва, т. Ап рассчитать при 1,5 . Ргр. АрРг ВрРп 1. Ргр. АцРг Вррп 1. А.п А, п,
1. С использованием данных о коэффициенте бокового распора проводятся прочностные расчеты стенок скважины в связи с наиболее часто встречающимися осложнениями открытием поглощения бурового раствора в результате гидроразрыва скважины при бурении и цементировании, осыпанием, деформированием и разрушением стенок. Горные породы даже в пределах одного пласта изменяют свои свойства в широких пределах, поэтому при расчетах следует использовать их статистические характеристики с заданной вероятностью. В работе 2 вертикальная компонента рг геостатическое давление на заданной глубине определяется по величине средневзвешенной плотности вышележащих горных пород. Ху коэффициент бокового распора упругой модели горной породы, который рассчитывается по формуле А. Пуассона, определяемый при испытаниях кернов горной породы на одноосное сжатие. Недостатками такого определения являются вопервых, низкая представительность результатов измерений р, т. При этом для механических испытаний представляется незначительная часть кериового материала. Вовторых, в пористых горных породах по мере увеличения глубины залегания все большую роль играет релаксация напряжений, в результате чего реальный коэффициент бокового распора может существенно отличаться от определяемого по формуле 1. X предельное значение, к которому стремится X в процессе релаксации естественных напряжений. В третьих, метод не учитывает влияние пористости и пластового давления на величину естественных напряжений. В работе 1 определение бокового давления и упругих констант горных пород проведена по давлению гидроразрыва пласта. При этом определяется средневзвешенная плотность горных пород для расчета геостатического давления в пределах скважины и измеряется давление гидроразрыва изучаемого пласта ргр. Ргр Рб,
Хургррг. В случае вязкоупругой модели горной породы вводится поправка, учитывающая ее коэффициент вязкости. Недостатками способа является то, что формула 1. Например, в табл. Ефремовского месторождения но данным 2 за ряд лет, в течение которых пластовое давление существенно снизилось. Таблица 1. Определение коэффициента бокового распора но формулам 1. Рп ргр Рг X по формуле 1. X по формуле 1. Из табл. При этом величина X снижается с уменьшением рп по времени, что противоречит понятию коэффициента бокового распора как характеристики естественного напряженного состояния горной породы. В то же время сама идея определения коэффициента бокового распора по данным испытаний скважин на гидроразрыв представляется весьма перспективной. Нами решение технической задачи повышения достоверности определения статистических характеристик коэффициента бокового распора пластов пористых горных пород выполнено с учетом величины их пористости и в условиях действия фактического пластового давления. Для этого, согласно технического решения, не менее чем в трех скважинах следует определить пластовое давление, полную пористость в пределах толщины пласта и с учетом ее фактического распределения расчетное значение пористости тр с вероятностью 0,. По величинам тр для каждой скважины рассчитывают но формуле 1. Из уравнения 1. Т с учетом 1. X и среднее арифметическое значение и среднее квадратическое отклонение коэффициента бокового распора горной породы пласта Хр и среднее арифметическое значение и коэффициент вариации расчетной величины коэффициента бокового распора. Точность определения коэффициента бокового распора по данным о гидроразрывах скважин с непроницаемыми стенками выше, чем по данным о гидроразрывах скважин с проницаемыми стенками, т. Ррр1 с 2сгс ргр ср,
Хр ргр2 с2р сг2сргр ср. Х Хрр Ъ Хр,
1.