№74-16
Питання удосконалення процесів спорудження свердловин та їх екологічної складової
А.В. Павличенко, А.О. Ігнатов, І.К. Аскеров
Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 74:192-203
https://doi.org/10.33271/crpnmu/74.192
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета.Послідовний аналіз комплексних питань технічних і технологічних складових циклу спорудження свердловин з огляду на необхідність забезпечення досягнення високих техніко-економічних показників за одночасного дотримання обмежувальних норм екологічного захисту оточуючого середовища та техногенної безпеки.
Методика дослідження. Аналітичні та лабораторні дослідження особливостей створення і реалізації прогресивної комплексної гідравлічної програми очищення вибою і стовбура споруджуваної свердловини виконано із застосуванням сучасних методів аналітичного аналізу і експериментальних досліджень, зокрема шляхом використання загальних принципів математичного та фізичного моделювання, методик обробки результатів досліджень у середовищі EXCEL, МАТНСАD, контрольно-вимірювальних приладів і матеріалів. Протікання свердловинних бурових циркуляційних процесів моделювалось на експериментальних свердловинах навчального бурового полігону Національного технічного університету «Дніпровська політехніка» із застосуванням бурової установки УКБ-4П та відповідного допоміжного інструменту й обладнання.
Результати дослідження.Розглянуто ключові питання організації циклу спорудження свердловин різного призначення. Вивчено особливості застосування спеціальних технологічних рідин на різних етапах комплексного процесу отримання в гірському масиві надійного каналу сполучення із глибинним покладом у вигляді свердловини. Проаналізовано сутність окремих операцій при промиванні, кріпленні та цементуванні стовбура свердловини. Представлено результати досліджень технологічних властивостей глинистих промивальних рідин, оброблених спеціальними хімічними реагентами. Наведено конкретні приклади підходів до забезпечення виконання свердловинних технологічних операцій. Обґрунтовано необхідність дотримання норм екологічної безпеки.
Наукова новизна. Відповідно до мети досліджень, лабораторними методами вивчення встановлено існування кореляційного зв’язку між концентрацією поверхнево-активних речовин (на прикладі сульфонолу і диталану) та показниками технологічних властивостей бурових промивальних рідин, а саме в’язкості і водовіддачі. Зазначені характеристики змінюються в бік збільшення, або зменшення, що відповідає наявності, або відсутності, фонового вуглелужного реагенту. Тим самим змінюється характер взаємодії промивальних рідин із стінками стовбура свердловини, причому його позитивність проявляється в ефекті гідрофобізації та мінімальному впливі на оточуюче середовище.
Практичне значення. Представлене в роботі логічне і послідовне вивчення питань впливу окремих складових процесів промивання, кріплення і цементування на загальні показники спорудження свердловин дозволяє оцінити потенційні напрямки проведення досліджень з удосконалення циклів розробки родовищ корисних копалин. Процеси технологічного циклу спорудження свердловин різного призначення та інших суміжних робіт, розглянуто на підставі забезпечення виконання екологічних норм захисту.
Ключові слова: свердловина, промивальна рідина, гірська порода, екологічна безпека, тампонажний цемент, вибій, робочий цикл, хімічний реагент, буровий шлам, вуглеводні.
Перелік посилань
1. Koroviaka, Ye.А. & Ihnatov, A.О. (2020). Prohresyvni tekhnolohii sporudzhennia sverdlovyn: monograph. Dnipro University of Technology.
2. Hossain, M.E., & Al-Majed, A.A. (2015). Fundamentals of sustainable drilling engineering. Scrivener publishing.
3. Voitenko, V., & Vitryk, V. (2012). Tekhnolohiya i tekhnika burinnya. Center of Europe.
4. Ihnatov, A. (2021). Analyzing mechanics of rock breaking under conditions of hydromechanical drilling. Mining of Mineral Deposits, 15(3), 122–129.
https://doi.org/10.33271/mining15.03.122
5. Pavlychenko, A.V., Koroviaka, Ye.А., Ihnatov, A.О. & Davydenko, A.N. (2021). Hidrohazodynamichni protsesy pry sporudzhenni ta ekspluatatsii sverdlovyn: monograph. Dnipro University of Technology.
6. Ihnatov, A.A., &Stavychnyi, Ye.M., (2021). Heolohichni y tekhniko-tekhnolohichni osoblyvosti kriplennia naftohazovykh sverdlovyn z urakhuvanniam fizyko-khimichnoho stanu yikh stovburiv. Instrumentalne materialoznavstvo, 24,87–102.
7. Aziukovskyi, O.O., Koroviaka, Ye.A., & Ihnatov, A.O. (2023). Drilling and operation of oil and gas wells in difficult conditions. Zhurfond.
8. Pavlychenko, A., Ihnatov, A., Koroviaka, Y., Bartashevskyi, S., Korotka, I., & Mekshun, M. (2021). Fundamentals of organizing a hydraulic well cleaning system. Collection of Research Papers of the National Mining University, 67, 136–152.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/67.136
9. Curry, G.L. & Feldman, R.M. (2012). Manufacturing systems. Modeling and analysis. Springer.
10. Ihnatov, A.О., & Stavychnyi, Ye.M. (2020). Laboratorni ta promyslovi doslidzhennia protsesu tsementuvannia naftohazovykh sverdlovyn v umovakh tovshch osadovykh porid. Instrumentalne materialoznavstvo, 23,88–103.
11. Stavychnyi, Ye.M., & Ihnatov, A.A. (2019). Osoblyvosti kriplennia stovbura sverdlovyny u khemohennykh vidkladakh. Porodorazrushayuschiy i metalloobrabatyivayuschiy instrument–tehnika i tehnologiya ego izgotovleniya i primeneniya, 22, 164–174.
12. Azar, J.J., & Robello, S.G. (2007). Drilling Engineering. PennWell Corporation.
13. Kotskulych, Ya.S., & Tyshchenko, O.V. (2004). Zakinchuvannia sverdlovyn [Well completion]. Interpres LTD.
14. Hupalo, O.P., & Tushnytskyi, O.P. (2010). Orhanichna khimiia [Organic chemistry]. Znannia.
15. Ihnatov, A.O., Haddad, J., Stavychnyi, Y.M., & Plytus, M.M. (2023). Development and implementation of innovative approaches to fixing wells in difficult conditions. Journal of the Institution of Engineers (India): Series D, 104(1), 119–130.
https://doi.org/10.1007/s40033-022-00402-5.
16. Koroviaka, Y.A., Mekshun, M.R., Ihnatov, A.O., Ratov, B.T., Tkachenko, Y.S., & Stavychnyi, Y.M. (2023). Determining technological properties of drilling muds. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (2), 25–32.
https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-2/025.
17. Pavlychenko, A. V., Ihnatov, A. O., Koroviaka, Y. A., Ratov, B. T., & Zakenov, S. T. (2022). Problematics of the issues concerning development of energy-saving and environmentally efficient technologies of well construction. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1049(1), 012031.
https://doi.org/10.1088/1755-1315/1049/1/012031.
18. Ihnatov, A. O., Koroviaka, Y. A., Pavlychenko, A. V., Rastsvietaiev, V. O., & Askerov, I. K. (2023). Determining key features of the operation of percussion downhole drilling machines. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1254(1), 012053.
https://doi.org/10.1088/1755-1315/1254/1/012053
