Обоснование и разработка составов полимерных растворов с добавками реагентов-детергентов для повышения эффективности бурения твердых горных пород тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.15, кандидат технических наук Леушева, Екатерина Леонидовна

• Леушева, Екатерина Леонидовна
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Леушева, Екатерина Леонидовна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ТВЕРДЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО- АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

1.1 Общая характеристика прочностных свойств горных пород

1.2 Способы интенсификации разрушения горных пород на

забое скважины

1.3 Анализ существующих методик выбора поверхностно — активных веществ для повышения эффективности разрушения

твердых горных пород

1.4 Постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Влияние основных технологических параметров буровых

растворов на буримость горных пород

2.2 Технологические параметры буровых растворов

2.3 Методика планирования и обработки результатов

экспериментальных исследований

Выводы по главе 2

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНОЙ ПОРОДЫ НА ЗАБОЕ СКВАЖИНЫ

3.1 Постановка задачи исследования

3.2 Обоснование выбора типа ПАВ в составе буровых растворов

3.3 Разработка методики количественной оценки разупрочняющего действия промывочной жидкости на буримые горные породы

3.4 Оценка эффективности анионактивных ПАВ по разработанной

методике

Выводы по главе 3

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ ПОНИЖЕННОЙ ПЛОТНОСТИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СТРУКТУРНО-РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

4.1 Рекомендации к разрабатываемым составам полимерных безглинистых растворов

4.2 Разработка составов буровых растворов пониженной плотности

4.3 Исследование влияния температуры на структурно - реологические показатели разработанного бурового раствора

4.4 Исследование разработанного бурового раствора по методике

количественной оценки эффективности разрушения породы

Выводы по главе 4

ГЛАВА 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И ОПЫТНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПРЕДЛОЖЕННЫМ РАЗРАБОТКАМ

5.1 Стендовые исследования процесса разрушения твердых горных

пород при бурении

5.2 Эколого-экономическая оценка разработанного биополимерного безглинистого бурового раствора

5.3 Опытно-производственная оценка эффективности биополимерного

безглинистого бурового раствора для бурения твердых пород

Выводы по главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование и разработка составов полимерных растворов с добавками реагентов-детергентов для повышения эффективности бурения твердых горных пород»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации. Развитие минерально-сырьевой базы страны, повышение качества и эффективности бурения скважин предполагает освоение все больших глубин разрабатываемых месторождений.

Бурение глубоких скважин требует совершенствования не только техники и технологии буровых работ, но и систем буровых растворов. Технические и экономические показатели бурения во многом зависят от совершенства технологии промывки скважин, состава и свойств буровых растворов, их физико-химической обработки и их соответствия буримым горным породам.

При бурении в твердых горных породах резко увеличиваются энергозатраты на разрушение породы на забое, что снижает эффективность бурения в целом. Особенно этот вопрос актуален при бурении скважин в Тимано-Печорской и Лено-Тунгусской нефтегазоносных провинциях, где геологический разрез представлен твердыми горными породами.

В связи с этим создание композиций полимерных буровых растворов с добавками реагентов - понизителей твердости (детергентов) горных пород представляется весьма актуальной задачей.

Значительный вклад в развитие научных представлений о процессах разрушения горных пород и влияние ПАВ на этот процесс внесли отечественные и зарубежные исследователи Ребиндер П.А., Шрейнер JI.A., Жигач К.Ф., Дихтяр A.A., Криворучко A.M., Синюков Ю.М., Кусов Н.Ф., Таран Р.Н., Дуд-ля H.A., Синев C.B., Шоболова Л.П., Эделыптейн O.A. и др.

Исследованием и разработкой рецептур промывочных жидкостей в разное время занимались Агзамов Ф.А., Ахмадеев Р.Г., Булатов А.И., Ангелопуло O.K., Гайдаров М.М-Р., Городнов В.Д., Данюшевский B.C., Грей Дж. Р., Дарли Г.С.Г., Маковей Н., Николаев Н.И., Овчинников В.П., Рябова Л.И., Рязанов Я.А., Уляшева Н.М., Шарафутдинов 3.3. и др.

Тема диссертации соответствует тематике направлений исследований по Нефтегазовому факультету Горного университета и паспорту научной специ-

альности 25.00.15 «Технология бурения и освоения скважин» в следующей области исследований: «Физико-химические процессы в горных породах, буровых и цементных растворах с целью разработки научных основ обоснования и оптимизации рецептур технологических жидкостей, химических реагентов и материалов для строительства скважин».

Цель работы. Повышение эффективности разрушения твердых горных пород на забое при бурении скважин.

Идея работы. Заключается в создании композиций безглинистых буровых растворов на основе водорастворимых полимеров различной молекулярной массы с добавками реагентов - понизителей твердости горных пород (детергентов).

Задачи исследования:

1. Анализ материалов по применению реагентов - понизителей твердости в составе бурового раствора;

2. Разработка методики оценки эффективности реагентов понизителей твердости пород в составе бурового раствора;

3. Разработка составов буровых растворов повышающих эффективность бурения скважин в твердых горных породах;

4. Проведение экспериментальных и стендовых исследований свойств разработанных растворов и анализ полученных результатов;

5. Опытно-производственная оценка предложенным разработкам.

Методика исследования. Включает в себя комплекс экспериментальных исследований физико-механических свойств горных пород, а также основных структурно-реологических свойств безглинистых буровых растворов.

Научная новизна. Установление зависимости изменения физико-механических свойств буримых твердых горных пород от состава и структурно-реологических показателей разрабатываемых безглинистых буровых растворов с добавками реагентов - понизителей твердости (детергентов), а также их концентраций, что обеспечит увеличение эффективности разрушения пород на забое.

Защищаемые научные положения:

1. Водные растворы анионактивных ПАВ при концентрациях 0,05 - 0,1% снижают твердость горных пород на 15 - 35% что приводит к уменьшению удельной работы разрушения на 30 - 50%.

2. Разработанная методика оценки влияния водных растворов ПАВ на изменение физико-механических характеристик твердых горных пород, включающая определение поверхностного натяжения, удельного электрического сопротивления раствора и предела прочности, микротвердости и динамической прочности породы, позволяет дать количественную оценку эффективности детергентов в составе буровых растворов пониженной плотности.

3. Буровые растворы на основе биополимера «КК Робус» (0,3 - 0,5%), высокомолекулярного акрилового полимера «К-М 017» (3 - 5%), композиции анионактивных ПАВ (0,05 - 0,1%), обеспечивают получение стабильных про-

л

мывочных жидкостей плотностью 1,02 - 1,04 г/см , с нормативными технологическими показателями, повышающих механическую скорость бурения на 10 -40%.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется современным уровнем аналитических и достаточным объемом экспериментальных исследований, воспроизводимостью полученных данных и удовлетворительной сходимостью расчетных величин с результатами лабораторных исследований.

Практическая значимость работы состоит в разработке составов безглинистых биополимерных буровых растворов пониженной плотности, позволяющих повысить эффективность бурения твердых горных пород.

Апробация работы. Основные положения, результаты теоретических и экспериментальных исследований, выводы и рекомендации докладывались на Международной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех - 2011», «Севергеоэкотех - 2012» и «Севергеоэкотех - 2013» (г. Ухта, Ухтинский государственный технический университет), V Международной научно-технической конференции «Бурение скважин в осложненных условиях», по-

священной 90-летию ДонНТУ и 40-летию кафедры «Технология и техника геологоразведочных работ» (г. Донецк, Донецкий национальный технический университет, 2011 год), V Всероссийской конференции «Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых» (г. Пермь, Пермский национально-исследовательский политехнический университет, 2012 год), IV Международной научно-практической конференции молодых ученых (г. Уфа, 2011 год), Всероссийской молодежной научной конференции «Молодежь и наука на Севере» (г. Сыктывкар, г. Ухта, 2013 год).

Реализация результатов работы. Отдельные положения диссертационного исследования использованы при выполнении научно-исследовательских работ в рамках:

- Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (по лоту «Поддержка научных исследований, проводимых целевыми аспирантами в области технических наук») № № 14.132.21.1820 «Обоснование и разработка составов буровых растворов для повышения эффективности разрушения твердых горных пород на забое скважины и вскрытия продуктивных пластов в условиях пониженных давлений»;

- стипендиальной программы Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики, на 2013-2015 годы по теме «Обоснование и разработка методики выбора поверхностно-активных веществ в составе буровых растворов для повышения эффективности разрушения твердых горных пород при бурении скважин».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, 4 статьи опубликованы в журналах, входящих в Перечень ведущих журналов и изданий, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка, включающего 86 наименований. Материал диссертации изложен на 105 стр., включает 18 табл. и 27 рис., 2 приложения.

ГЛАВА 1 ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ТВЕРДЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В БУРОВЫХ РАСТВОРАХ

1.1 Общая характеристика прочностных свойств горных пород

Как известно, горные породы обладают тем большей прочностью, чем тверже минеральные зерна, чем крепче связь между минеральными зернами, чем плотнее они связаны цементом и чем большей твердостью обладает цемент. Мелкозернистые породы прочнее крупнозернистых (при одном и том же минералогическом составе. Более плотные, менее пористые и менее трещиноватые породы обладают большой прочностью.

Прочность горных пород по отношению к разным видам деформаций также различна. Разрушение горных пород при вращательном бурении, как правило, осуществляется вдавливанием резцов или зубьев различной формы в породу забоя и дальнейшим развитием разрушения породы скалыванием. Поэтому показатель твердости горной породы на вдавливание имеет при вращательном бурении большое значение. [4, 15, 37, 64].

Приведем определение понятий прочности и твердости горных пород [29,31]:

• прочность на одноосное сжатие стсж (МПа) — напряжение, при котором горная порода начинает разрушаться, существенно зависит от минералогического и петрофизического состава породы. От величины асж зависит энергия, расходуемая на разрушение породы.

л

Предел прочности на сжатие <тсж (Н/м ) испытываемого образца вычис-

ляется по формуле:

РМЭХ /1 14

Сеж = (1л)

где Рмах- нагрузка, при котором горная порода начинает разрушаться, Н Б — площадь поперечного сечения образца перед испытанием, м2

Значение ссж (МПа) некоторых пород приведены ниже в таблице 1.1 Таблица 1.1 - Прочность на одноосное сжатие горных пород

Горная порода Прочность на одноосное сжатие, МПа

Весьма крепкие и вязкие кварциты 294-490

Весьма крепкие и плотные базальты \ мелкозернистые граниты 235

Очень крепкие граниты, диабазы, диориты 216

Базальты, порфиры, амфиболиты, граниты 196

Гнейсы, сиениты, порфириты 177

Песчаники, известняки, крепкие магнетиты, сланцы 118-137

Мраморы, доломиты, известняки, сидериты 98

Известняки, песчаники 78,5

Гипсы 49

Песчаные сланцы 39

Каменная соль 20-40

Каменные угли 20

• прочность на скалывание (сдвиг) определяется методом одностороннего

л

среза на приборе Гарановича. Прочность на скалывание аск (Н/см ) определяется как:

Рмах

°ск = —, (1.2)

^ср

где ¥ср- площадь среза образца после испытания. Предел прочности на скалывание у большинства пород составляет от 6 до 10% предела прочности на сжатие. Поэтому желательно, чтобы породоразрушающий инструмент производил в основном скалывание породы.

• твердость породы рш (МПа) определяется по методу вдавливания штампа и характеризует локальную прочность породы при вдавливании в нее дру-

гого более твердого тела. Влияет на величину внедрения в них режущих элементов долот.

Классификация горных пород по рш и ах, предложенная Л.А. Шрейне-ром, приведена в таблице 1.2

Таблица 1.2 - Классификация горных пород (по Л.А. Шрейнеру)

Группа(породы) Категория рш, МПа ат, МПа

I (мягкие) 1 <100 <40

2 100-250 40-110

3 250-500 110-250

4 500-1000 250-550

II (средней твер- 5 1000-1500 550-850

дости) 6 1500-2000 850-1200

7 2000-3000 1200-1900

8 3000-4000 1900-2500

III (твердые) 9 4000-5000 2500-3500

10 5000-6000 3500-4200

11 6000-7000 4200-5100

12 >7000 >5100

Примечание: I группа — высокопластичные и сильнопористые породы (глины, аргиллиты \

наиболее пористые разновидности алевролитов, песчаников и известняков); II группа -

преимущественно пластично-хрупкие (алевролиты, известняки, ангидриты, доломиты 1

песчаники); III - преимущественно хрупкие, изверженные и метаморфические породь

(кремни, кварциты, окремнелые разновидности известняков и доломитов); ат - предел те

кучести.

Измерение твердости по методу Л.А. Шрейнера производится на приборе УМГП-3, позволяющем получить графики деформации непосредственно в процессе испытаний, твердость по штампу определяется как:

Рш = 7е, (1-3)

где Б - поверхность контакта, м2

Ркр - критическое значение нагрузки, соответствующей первому скачку разрушения под штампом, Н

• динамическая прочность породы определяется методом толчения на приборе ПОК (прибор определения крепости)

Динамическая прочность - безразмерная величина, по ее значениям все горные породы подразделяются на шесть групп (таблица 1.3)

Таблица 1.3 - Динамическая прочность горных пород

Показатели Группы пород

I II III IV V VI

Динамическая прочность, Fg 8 и менее 8-16 16-24 24-32 32-40 40 и более

Степень динамической прочности Малая Умеренная Средняя Прочная Очень прочная Исключительная прочность

М.М. Протодьяконовым была разработана обобщающая характеристика горных пород — крепость. По этой классификации все горные породы разделены на 10 категорий, каждая из которых характеризуется определённым значе-

А

нием временного сопротивления сжатию (кг/см ). Эта классификация основана на том, что сопротивляемость горной породы любым видам разрушения может быть выражена одним определенным числом - коэффициентом крепости породы ф, который показывает, во сколько раз крепость данной породы больше или меньше крепости породы, условно принятой за единицу. Ориентировочно коэффициент крепости { может быть равным 0,01 от предела прочности породы при одноосном сжатии [29].

Таблица 1.4 - Классификация горных пород по крепости (шкала Прото-дьяконова)

Категория Степень Породы Коэффициент

породы крепости крепости, f

I в высшей степени крепкие породы Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базальты. Исключительные по крепости другие породы 20

II очень крепкие породы Очень крепкие гранитные породы. Кварцевый порфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец. Менее крепкие, нежели указанные выше кварциты. Самые крепкие песчаники и известняки 15

III крепкие породы Гранит (плотный) и гранитные породы. Очень крепкие песчаники и известняки. Кварцевые рудные жилы. Крепкий конгломерат. Очень крепкие железные руды 10

Illa крепкие породы Известняки (крепкие). Некрепкий гранит. Крепкие песчаники. Крепкий мрамор. Доломит. Колчеданы 8

IV довольно крепкие Обыкновенный песчаник. Железные руды 6

породы

1Уа довольно крепкие породы Песчанистые сланцы. Сланцеватые песчаники 5

V средние породы Крепкий глинистый сланец. Некрепкий песчаник и известняк, мягкий конгломерат 4

Уа средние породы Разнообразные сланцы (некрепкие). Плотный мергель 3

VI довольно мягкие породы Мягкий сланец, очень мягкий известняк, мел, каменная соль, гипс. Мерзлый грунт, антрацит. Обыкновенный мергель. Разрушенный песчаник, сцементированная галька, каменистый грунт 2

У1а довольно мягкие породы Щебенистый грунт. Разрушенный сланец, слежавшаяся галька и щебень. Крепкий каменный уголь. Отвердевшая глина 1,5

VII мягкие породы Глина (плотная). Мягкий каменный уголь. Крепкий нанос, глинистый грунт 1

УИа мягкие породы Легкая песчанистая глина, лесс, гравий 0,8

VIII землистые породь Растительная земля. Торф. Легкий суглинок сырой песок 0,6

IX сыпучие породы Песок, осыпи, мелкий гравий, насыпная земля, добытый уголь 0,5

X плывучие породы Плывуны, болотистый грунт, разжиженный лесс и другие разжиженные грунты 0,3

Примечание: За 1=1 принята крепость породы, которая разрушается при давлении на нес 100 кг/см2.

С увеличением глубины залегания физико-механические свойства пород могут изменяться. Это объясняется тем, что породы, залегающие на большой глубине, подвергаются значительному всестороннему сжатию, вызванному геостатическим давлением.

Под влиянием всестороннего сжатия происходит уплотнение пород.

л

Наибольшее уплотнение пористых пород ( от 2,0 до 2,5 гс/см ) происходит до глубины залегания —1500 м. Уплотнение горной породы сопровождается снижением ее буримости.

Следует указать, что порода высокой твердости мало изменяет свои механические свойства под влиянием высоких давлений и температур, имеющих место на больших глубинах. Наоборот, осадочные породы невысокой твердости и плотности на больших глубинах под влиянием высоких давлений и тем-

пературы уплотняются и твердость их может увеличиться в 3—4 раза, в соответствии с чем изменится и их буримость.

Известно, что с уменьшением плотности промывочной жидкости повышается механическая скорость проходки. Если заменить глинистый раствор водой, скорость бурения увеличивается на 20—30%. Еще большее увеличение (в 2—5 раз) скорости бурения дает замена промывочной жидкости газом [64]. Это указывает на необходимость исследований в области применения буровых растворов пониженной плотности на основе различных полимеров.

1.2 Способы интенсификации разрушения горных пород на забое

скважины

Предварительное ослабление горных пород представляет собой процесс, при котором массив изменяет свои физико-механические свойства в сторону снижения показателей прочности. В работе [29] способы ослабления горных пород с жесткими связями разделяются на пять классов: механические, термические, химические, биологические и технологические. Внутри каждого клас-

са выделены подклассы по виду энергии с учетом способа ее подвода к забою (таблица 1.5).

Таблица 1.5- Способы ослабления горных пород

Класс Подкласс

Механическое ослабление Нарезание или бурение щелей. Нагнетание воды в пласт под высоким давлением. Гидровзрывание. Рыхление поверхности массива.

Термическое ослабление Односторонний нагрев с использованием пламени газовой горелки, горячей воды, перегретого воздушного пара. Глубокое охлаждение жидким азотом. Использование знакопеременных температурных воздействий. Односторонний нагрев контактным способом (электроды, пластины). Нагрев по всему объему с помощью электромагнитных полей. Облучение лазером, радиоволнами, ультразвуком.

Химическое ослабление Применение поверхностно - активных веществ в качестве понизителей твердости. Растворение цементирующего вещества кислотами.

Биологическое ослабление

Технологическое ослабление Использование отжима. Насыщение массива газом.

В работе [61] представлена классификация возможных способов интенсификации разрушения горных пород:

1. Увеличение интенсивности - силы статической энергии (импульса) для динамического воздействия на породу

Увеличение интенсивности механического воздействия на крепкую породу ограничено рядом причин, в частности механической прочностью и износостойкостью самого рабочего инструмента. Поэтому представляется целесообразным увеличение интенсивности за счет гидродинамического воздей-

ру2

ствия. Непрерывная струя развивает напорное давление Рн = —. Давление

при гидравлическом ударе, возникающее в случае внезапного контакта воды с преградой:

Ру = рсУ; £ = £ (1.4)

н

где с- скорость звука в воде.

Поскольку V обычно меньше 2с, то пульсирующими струями можно создать намного более высокие давления, чем напорными при той же скорости вылета воды.

Предварительные расчеты показывали достаточно высокую эффективность разрушения крепких горных пород пульсирующими струями при незначительных энергозатратах.

2. Увеличение длительности ударного механического воздействия на породу

Этого можно добиться применением кратных (двойных, тройных...) ударов, начало действия каждого из последующих совпадает с окончанием действия предыдущего.

3. Использование физико-механических свойств горных пород Опыт из работы [61] показывает, что сопротивляемость горных пород

одноосному сжатию и растяжению, а также сдвигу и изгибу удовлетворяет следующему неравенству:

(Усж»Тсдв>Оизг>(Ур (1-5)

Из этого соотношения следует, что разрушение тела происходит при значительно меньших прилагаемых напряжениях сдвига и растяжения, чем сжатия. Следовательно, интенсификация и снижение энергоемкости процесса разрушения можно добиться при использовании механизмов (и форм забоя), позволяющих большую часть забоя разрушать за счет деформаций сдвига и растяжения, а также выбирая направление проходки с учетом текстурных свойств горных пород.

4. Рациональное использование напряженного состояния призабой-ной зоны и оптимальной формы забоя

Поскольку потеря устойчивости твердого тела происходит под действием поля внешних сил и внутренних напряжений, которые возникают от гравитационного действия вышележащих слоев пород и тектонических условий, то последний фактор при выборе оптимальных условий разрушений должен приниматься во внимание. Исследования в этом направлении показали, что величина и характер напряжений в призабойной зоне существенно зависят от формы забоя. В частности, при оконтуривании по периметру забоя выработки неглубокой щелью возникает распределение напряжений, позволяющее при значительной глубине залегания пород разрушать центр забоя практически без

{

механических нагрузок.

5. Влияние температурного фактора

Изменение температуры меняет долговечность тела под нагрузкой и, следовательно, его прочность. А так как при разрушении мы имеем дело с неравномерным нагревом породы, изменение температуры сопровождается возникновением термонапряжений. Напряжение существенно влияет на прочность горной породы.

6. Создание предварительных внутренних напряжений

Использование термонапряжений для интенсификации проходки относится к комбинированным методам разрушения. При значительном тепловом потоке, дающем сильно - нестационарное температурное поле, возникают на-

пряжения значительных растягивающих или скалывающих величин, благоприятных для разрушения.

Для создания большого теплового потока можно использовать такие установки, как лазеры, плазменные горелки и др.[61].

7. Изменение физико - механических свойств пород

При большой интенсивности или скорости изменения физических полей, участвующих в разрушении, может наступать особый режим, связанный с возникновением необратимых превращений. Это изменение физико - механических свойств находит применение в некоторых термо - и электрофизических методах.

Существенным для интенсификации разрушения электрофизическими методами является изменение электрических свойств горных пород. Как известно, электропроводность пород возрастает благодаря фотоэффекту. Кроме того, проводимость возрастает под действием ионизирующего облучения. Последний факт после соответствующего исследования применительно к горным породам также мог бы быть использован для интенсификации разрушения электрофизическими методами.

8. Локализация «разрушающих» воздействий

Процесс разрушения можно описать выражением:

Ер = + (1.6)

Где Ер - энергия разрушения; 8 - площадь образовавшейся новой поверхности; Е - модуль Юнга; V — объем интенсивного нагружения тела напряжением а.

Первая часть энергии аБ переходит в разрушение, оставшаяся, пропорциональная объему V, бесполезно тратится. Поэтому значительного снижения энергоемкости и интенсификации разрушения можно достичь при уменьшении объема V интенсивного нагружения тела.

Увеличение температуры увеличивает вероятность разрушения тела, снижая его долговечность. Для объемного нагрева тела необходимо значи-

тельное количество энергии. Поэтому много эффективней нагрев узко - локализованной области вдоль поверхности наиболее вероятного разрушения [61].

9. Изменение поверхностной энергии горных пород

Уменьшение поверхностной энергии твердого тела экспоненциально уменьшает его долговечность под нагрузкой, т.е. снижает его прочность.

Для практического уменьшения величины поверхностного натяжения твердого тела можно использовать:

• внутренний адсорбционный эффект, т.е. адсорбцию поверхностно - активных веществ на внутренних поверхностях раздела зародышевых микротрещинах разрушения.

• эффект снижения величины поверхностного натяжения твердого тела при поляризации его в сильных электрических полях. Возможность практического использования этого эффекта требует исследований по его влиянию на прочностные свойства горных пород.

Важным фактором интенсификации процесса бурения горных пород является воздействие на них поверхностно-активных веществ [57, 77, 78, 79]. Поверхностно - активная среда влияет на характер деформации и разрушения твердых тел, главным образом, в окрестностях острых (тупиковых) концов развивающихся трещин. Таким образом, в областях деформации твердого тела адсорбционное влияние среды проводит к изменению эффективной поверхностной энергии, приходящейся на единицу поверхности, что и обуславливает изменение прочностных свойств твердого тела.

Наибольшие адсорбционные эффекты имеют место тогда, когда возникающие в процессе разрушения новые поверхности успевают покрываться адсорбционными слоями. С этой точки зрения эффективность действия ПАВ при ударно - вращательном и при бурении шарошечными долотами выше, чем при вращательном - коронками и режущими долотами.

1.3 Анализ существующих методик выбора поверхностно-активных веществ для повышения эффективности разрушения твердых горных пород

Как известно, поверхностно - активные вещества, это вещества с асимметричной молекулярной структурой, молекулы которых имеют дифильное строение, т.е. содержат лиофильные и лиофобные (обычно гидрофильные полярные группы и гидрофобные радикалы) атомные группы. Дифильная структура обусловливает поверхностную (адсорбционную) активность ПАВ, их способность концентрироваться и определённым образом ориентироваться на межфазных поверхностях раздела, понижая поверхностную энергию (поверхностное натяжение). Гидрофильные группы обеспечивают растворимость ПАВ в воде, гидрофобные (обычно углеводородные) при достаточно высокой молекулярной массе способствуют растворению ПАВ в неполярных средах. С помощью ПАВ можно влиять на энергетическое состояние и структуру межфазной поверхности и через неё регулировать свойства гетерогенных систем.

Совершенно ясно, что в отношении состава ПАВ, используемых в буровых растворах, можно классифицировать лишь в самых общих чертах[19]. Одни продукты являются смесями разных химических веществ, другие содержат одинаковые молекулы, отличающиеся молекулярной массой и деталями структуры. Химический состав продукта может быть вообще неизвестен — иногда прибегают к таким формулировкам, как «смесь сложных эфиров жирных и смоляных кислот» или «окисленный остаток жирных кислот из животных жиров». Таким образом, ПАВ следует определять по их применению, а не по составу.

По содержанию гидрофильных групп ПАВ можно разделить на анионо-активные, катионоактивные, неионогенные и амфотерные. К анионным группам относятся карбоксилаты, сульфонаты, сульфаты и фосфаты, к катионным — амины, четвертичные аммонийные и другие азотные группы. Неионным группам способность растворяться придают гидроксильные группы и цепи оксида этилена. Амфотерные ПАВ содержат как основные, так и кислотные

группы, а их поведение зависит от рН. Также выделяют в отдельную группу высокомолекулярные ПАВ с повторяющимися в макромолекуле полярными и неполярными звеньями.

В таблице 1.6 представлены основные характеристика и примеры трех основных видов поверхностно - активных веществ.

Таблица 1.6 - Основные характеристики и примеры ПАВ

Неионогенные Ионогенные

Анионоактивные Катионоактивные

Не диссоциируют в воде на ионы; их растворимость обусловлена наличием в молекулах гидрофильных эфирных и гидроксильных групп. Диссоциируют в воде:

с образованием длинноцепо-чечных анионов (отрица-тельно заряженный ион); образуют щелочную среду с образованием поверхностно-активного катиона (положительно заряженный ион); образуют кислую среду

Независимы от жесткости воды и pH. При их синтезе сравнительно легко регулируется соотношение между гидрофильной и гидрофобной частями, что позволяет создавать эмульгаторы для эмульсий как первого (М/В*), так и второго (В/М**) рода. Мыла поливалентных металлов (кальция, магния, алюминия) коллоидно растворимы в углеводородных средах и используются для образования и стабилизации эмульсий типа В/М. Адсорбция этих ПАВ протекает активнее, чем анионных, что представляет практический интерес, так как позволяет использовать их в эмульсиях В/М для гидрофо-бизации твердой мелкодисперсной фазы.

Эта группа объединяет большую номенклатуру ПАВ: -спирты ROH и R(OH)n; -кислоты RCOOH; - амины RNR'R"; - альдегиды RCHO; - кетоны RCOR'; - простые эфиры ROR"; -сложные эфиры одно- и многоатомных спиртов и т.д Характерным представителем являются мыла, наиболее широко применяют мыла карбоно- вых кислот, у которых число атомов углерода в цепи от 10 до 22. Особое место занимают натровые мыла жирных кислот: - пальминат натрия (CisHaiCOONa); -олеат натрия (СпНззСООЫа); - стеарат натрия (CnHssCOONa и т.д. К этой группе относятся: - соли аминов, алкилгидра-зинов и другие вещества с общей формулой RNR'R"HX (где Х-анион); - четвертичные аммониевые основания и их соли [RN(R'R"R' ")]+Х"; - четвертичные основания гетероциклических соединений и их соли [RNC5H5]+X" и т.д.

*М/В - эмульсия масло в воде; **В/М - эмульсия вода в масле

Основное положение о том, что влияние внешней среды и адсорбирующихся веществ на деформацию и разрушение твердого тела обусловлено их проникновением в микротрещины, на довольно значительную глубину в зоне предразрушения, развивающуюся в твердом теле в процессе его деформации, было подтверждено рядом работ лаборатории Коллоидо — электрохимическом институте Академии Наук СССР [57]. Здесь необходимо отметить работы, в которых исследовались «элементарные акты» деформирования или разрушения отдельных кристаллов. Были исследованы: раскалывание кристалликов кальцита по спайности, изгиб и другие деформации листочков слюды.

Было показано, что добавки адсорбирующих веществ в малых концентрациях, достаточных для насыщения адсорбционного слоя, понижают почти в два раза усилие раскалывания кристалликов кальцита толщиной в 1-2 мм (Н.Е. Маркова) по сравнению с величиной усилия раскалывания в чистой воде. Такое действие понизителей твердости значительно увеличивается при длительном вылеживании кристаллика в данной жидкости, особенно в нагруженном состоянии, близкому к пределу прочности. Влияние времени пребывания в данной среде особенно возрастает при достижении наибольшей активности жидкости по отношению к твердому телу, т.е. при оптимальной концентрации понизителя твердости, что убедительно доказывает основную роль проникновения среды в зону предразрушения. Зона предразрушения в присутствии добавок понизителя твердости развивается, а трещиноватость в ней возрастает — микротрещины становятся глубже и их число в единице объема увеличивается. Это и вызывает наибольшее (в зависимости от концентрации) облегчение раскалывания кристалла, причем этот наибольший эффект достигается через более продолжительное время [57].

Важный теоретический вопрос о механизме действия активной среды и понизителей твердости в процессах разрушения твердых тел требовал дальнейшего выяснения и уточнения. С этим связано и дальнейшее развитие теории процессов механического разрушения с учетом активного действия среды и адсорбирующих добавок.

В 1979 году лабораторией управления состоянием массива и физики взрыва ИГД им. A.A. Скочинского были проведены экспериментальные исследования по резанию песчаника резцами РПП и РКС-1 при одновременном воздействии на породу различными типами поверхностно - активных ве-ществ[40].

Исследования выполнялись на стенде лаборатории механического разрушения горных пород ИГД им. A.A. Скочинского, оборудованном на базе продольно - строгального станка, в суппорте которого закреплен тензометри-ческий динамометр, жестко связанный с породоразрушающим резцом. На подвижном столе станка закреплялся испытываемый образец породы - песчаник кварцевый, мелкозернистый с глинистым цементом. Контактная прочность песчаника Рк =1050 МПа, предел прочности на сжатие GCJK = 85,0 МПа.

Резание осуществлялось технически острыми резцами. Для уменьшения разброса получаемых результатов на режущей части державки резца РКС-1 снималась фаска под углом 60°, равным углу при вершине конуса твердосплавной головки, и таким образом резание осуществлялось только твердосплавной головкой резца РКС. Износ державки не сказывался на полученных результатах. Угол разворота резца РКС-1 составлял ß = 20°. Резание производилось с постоянной скоростью 0,65 м/с по повторной схеме, в установившемся режиме. Толщина стружки h составляла 5 и 10 мм, а шаг резания t соответственно 10 и 20 мм. Исследуемые жидкости подавались в зону резания перед резцом и позади него при рабочем ходе резца. Для каждой жидкости снималось три слоя (по глубине) по пяти зачетных резов в каждом, причем жидкость подавалась только при снятии первого слоя, второй и третий слои снимались без подачи жидкости.

Силовые показатели процесса резания регистрировались тензометриче-ской станцией. Расшифровка осциллограмм осуществлялась планиметрированием.

Силовые показатели, полученные при резании сухого образца, составляют: для резца РПП среднее значение усилия резания Pz = = 5100 Н, а усилия

подачи Ру = 10400 Н, для резца РКС-1 Р2 = 4200 Н и Ру = 5100 Н. При резании с одновременной обработкой породы жидкостью силовые параметры уменьшаются.

Наименьшее усилие резания получено при снятии первого слоя, а наименьшее усилие подачи - для третьего слоя. Однако коэффициент вариации показателей Р2 и Ру по слоям составляет соответственно 5-11 и 5-20%, причем разброс данных возрастает с увеличением концентрации раствора. Это связано с величиной критической концентрации мицеллообразования, при достижении которой понижается проникающая способность жидкостей, участвующих в процессе разрушения.

Таким образом, исследуемые растворы проникают в породу на глубину, равную как минимум трехкратной глубине резания, что позволило при обработке данных исследований объединить результаты замеренных усилий по всем слоям.

Из данных опытов были сделаны выводы, что усилие резания для резца РКС-1 снижается при малых концентрациях раствора почти в 2 раза. Такое же уменьшение наблюдается и для усилия подачи. С увеличением концентрации раствора до 0,5% усилие резания снижается на 30%, а усилие подачи становится на 20% больше, чем при резании сухого образца. Подобное увеличение усилия подачи при одновременном уменьшении усилия резания объясняется повышением пластичности разрушаемой породы. Для резца РПП характер изменений усилий более плавный. При этом усилие резания уменьшается на 2535%, а усилие подачи на 10-15%.

При изучении зависимостей усилий резания и подачи от концентрации раствора для различных типов низкомолекулярных ПАВ были сделаны выводы, что неионогенные ПАВ уменьшают усилие резания на 35%, при этом усилие подачи увеличивается на 20-30%; катионоактивные вещества снижают усилие резания на 45-48% и подачи на 12-15%; анионоактивные - соответственно на 54-58 и 20-22%.

Результаты исследований [40] показали, что наиболее эффективными понизителями прочности являются анионоактивные ПАВ в щелочной среде, что хорошо согласуется с данными, полученными при изучении влияния ПАВ на контактную прочность песчаников.

Методы воздействия рабочего инструмента на горную породу можно разделить на статические и динамические. В работе [24] исследовалось влияние ПАВ на прочность пород при статическом воздействии.

Поскольку сопротивляемость горных пород разрушению в поверхностном слое при местном контактном воздействии существенно отличается от прочности, определяемой путем объемного разрушения образцов, то оценивали сопротивляемость показателем контактной прочности горной породы.

Испытания на контактную прочность [24] проводились на ручном гидравлическом прессе, обеспечивающем предельное усилие сжатия 5 т. Разрушающий инструмент выполнен в виде цилиндрического индентора из твердой шарикоподшипниковой стали площадью 3,8 мм, а нагрузка на образец определялась по показаниям тарировочного манометра. Испытания проводились на образцах песчаника из шахты «Петровская — Глубокая», имеющего контакт-

Л

ную прочность в сухом состоянии 200-250 кГ/мм .

Вдавливание индентора каждый раз производилось на новом участке поверхности образца. Расстояния между отдельными пунктами вдавливания выбирались с таким расчетом, чтобы лунки соседних выколов не соединялись между собой. Для оценки влияния ПАВ на контактную прочность на поверхность образца в местах вдавливания предварительно наносили капли исследуемого раствора. Время пропитки соответствовало времени оптимального технологического процесса при разрушении горных пород. Полученные величины сравнивались со значениями контактной прочности песчаника после предварительной пропитки его водой. Снижение прочности при воздействии ПАВ характеризовалось величиной:

К = р^22) 100% (1.7)

%

где Рв - средняя величина контактной прочности песчаника после пропитки водой, кГ/мм ;

Рпав- средняя величина контактной прочности песчаника после пропитки раствором ПАВ, кГ/мм .

В экспериментах использовался 1% - ный раствор различных ПАВ. Это было вызвано тем, что ПАВ снижают поверхностное натяжение жидкости до какого-то предельного значения. Дальнейшее увеличение концентрации ПАВ практически не ведет к уменьшению поверхностного натяжения, а приводит к мицеллообразованию растворов некоторых ПАВ. Вследствие этого для большинства видов ПАВ существует рабочая зона концентраций их эффективного применения, которая находится в пределах 0,05-1%

Результаты исследований показали, что из анионактивных ПАВ, можно выделить алкилсульфаты, а из неионогенных - синтамид -5 и ОП - 7, как понизители прочности горных пород.

Исходя из выполненных исследований [24] были сформулированы следующие выводы:

1. Для повышения эффективности процесса разрушения горных пород необходимо постоянное присутствие адсорбируемого вещества в вершине развивающейся микротрещины, вследствие чего ПАВ должно быть низкомолекулярным соединением и обладать большой проникающей способностью.

2. На снижение прочности породы существенно влияет степень взаимодействия молекул ПАВ и горной породой. Поэтому необходимо подбирать вещества, обладающие природой молекулярных взаимодействий, близкой силам взаимодействия между атомами разрушаемой породы.

3. Статическое воздействие нагрузки не достаточно полно характеризует влияние ПАВ на процесс разрушения горных пород, поэтому необходимо продолжить поиск оптимальных механических воздействий для исследуемых ПАВ.

Другая работа [77] по данной теме была выполнена в лаборатории управления состоянием массива и нетрадиционных способов добычи ИГД им.

I

A.A. Скочинского. В которой определялись время седиментации частиц пород суспензии и время впитывания раствора ПАВ образцом породы.

При исследовании взаимодействия жидкости с поверхностью породы чрезвычайно важным является определение величины их взаимосвязи на межфазной границе. Непосредственное измерение этой величины не представляется возможным. Метод определения времени седиментации частиц пород в суспензии позволяет косвенным путем оценить степень этого взаимодействия. Авторами [77] разработан экспресс-метод определения времени впитывания раствора ПАВ образцом породы, характеризующий интенсивность их взаимодействия при смачивании. Минимальное время впитывания свидетельствует о способности жидкости к быстрому формированию адсорбционных слоев и их распространению по поверхности породы.

Определение времени седиментации частиц породы в растворе ПАВ осуществлялась на фотоэлектрокалориметре типа ФЭК-5М. Регистрация времени седиментации проводилась с помощью секундомера. Начало отсчета времени соответствует помещению суспензии в фотоэлектрокалориметр. При этом стрелка гальванометра отклоняется от нулевого значения. Окончанию отсчета времени седиментации соответствует возвращение стрелки гальванометра в нулевое положение. Замеренное по секундомеру время является временем седиментации частиц породы в суспензии.

Определение времени впитывания жидкости образцом породы производилось на установке, состоящей из стеклянного капилляра диаметром 0,8 мм, стойки с прижимным винтом, с помощью которого капилляр фиксируется в вертикальном по отношению к плоскости впитывания положении и подставки для размещения образца. На впитывание в образец расходуется жидкость, содержащаяся в столбе высотой 20 мм.

Результаты исследований [77]:

Подбор понизителя прочности по времени седиментации показал, что наибольшее снижение горнотехнологических свойств пород наблюдается в присутствии тех растворов, для которых время седиментации максимальное.

Данные экспериментов по подбору понизителей прочности по времени впитывания раствора в образец породы показали наличие корреляционных связей между временем впитывания и горнотехнологическими свойствами пород.

Таким образом, по измеренному времени впитывания раствора ПАВ поверхностью породы времени седиментации частиц породе в суспензии можно рассчитать прогнозное значение относительных горнотехнологических показателей при физико-химическом ослаблении массива.

Оценка способности жидкости влиять на твердость горной породы по исходной величине электрического сопротивления рассматривается в работе [21]. По мнению авторов, такая оценка будет тем вернее, чем менее раствори-мей компоненты горной породы в жидкости (растворе). Будет изменяться и электропроводность твердой компоненты горной породы в контакте с водой и водными растворами.

В результате экспериментального исследования [21] влияния жидкостей различной начальной электропроводностью на характеристики горной породы был сделан вывод, что для облегчения разрушения горной породы при бурении скважин промывочная жидкость должна обеспечивать не только релаксацию неравновесного электризованного состояния, возникающего при разрушении горной породы, но и создавать на поверхности разрушаемых минералов молекулярные слои, снижающие трение между разрушенными минералами.

1.4 Постановка цели и задач исследования

Исходя из материалов первой главы, можно сделать следующие выводы: 1. Показатель твердости горной породы на вдавливание имеет при вращательном бурении большое значение, так как разрушение горных пород при этом виде бурения, как правило, осуществляется вдавливанием резцов или

4

зубьев различной формы в породу забоя и дальнейшим развитием разрушения породы скалыванием.

2. Для повышения эффективности процесса разрушения горных пород необходимо стремится к понижению плотности буровых растворов, например путем использования, безглинистых промывочных жидкостей, стабилизированных различными типами полимеров.

3. Существует достаточное количество способов повышения интенсификации процесса разрушения пород, но повышение эффективности бурения с применением буровых растворов содержащими реагенты - понизители твердости является более выгодным и надежным.

4. Представленные методики выбора ПАВ позволяют дать лишь качественную оценку влияния реагентов - понизителей твердости.

В соответствии с вышеизложенным, целью настоящей работы является повышение эффективности разрушения твердых горных пород на забое при бурении скважин.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Анализ материалов по применению реагентов - понизителей твердости в составе бурового раствора;

2. Разработка методики оценки эффективности реагентов понизителей твердости пород в составе бурового раствора;

3. Разработка составов буровых растворов повышающих эффективность бурения скважин в твердых горных породах;

4. Проведение экспериментальных и стендовых исследований свойств разработанных растворов и анализ полученных результатов;

5. Опытно-производственная оценка предложенным разработкам.

Заключение диссертации по теме «Технология бурения и освоения скважин», Леушева, Екатерина Леонидовна

Выводы по главе 5

1. Проведенные стендовые исследования подтверждают повышение эффективности разрушения твердых горных пород с использованием растворов, содержащих детергенты в своем составе.

2. Разработанный состав биополимерного раствора на основе биополимера «КК-Робус» и акрилового полимера «К-М-017» относится к классу малоопасных веществ с экологической точки зрения.

3. Опытно — производственная оценка свидетельствует об эффективности предложенного состава безглинистого биополимерного бурового раствора для бурения твердых пород, а именно, при применении рекомендованного состава бурового раствора повышение механической скорости бурения составляет 2427%, увеличение проходки на долото порядка 20%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ материалов показал, что повышение эффективности бурения с применением буровых растворов содержащими реагенты - понизители твердости (детергенты) является выгодным и надежным, также необходимо стремится к понижению плотности буровых растворов для снижения угнетающего давления на забой.

2. Разработанная методика количественной оценки разупрочняющего действия промывочной жидкости на буримые горные породы включающая определение поверхностного натяжения и удельного электрического сопротивления жидкости, микротвердости, динамической прочности и предела прочности при одноосном сжатии, позволяет дать количественную оценку эффективности реагентов - понизителей твердости в составе буровых растворов различной плотности.

3. Буровые растворы на основе биополимера «КК Робус» (0,3 — 0,5%), высокомолекулярного акрилового полимера «К-М17» (3 — 5%), композиции анионактивных ПАВ (0,05 - 0,1%), обеспечивают получение стабильных про

•2 мывочных жидкостей плотностью 1,02 - 1,04 г/см , с нормативными технологическими показателями.

4. Водные растворы анионактивных ПАВ при концентрациях 0,05 -0,1% уменьшают удельную работу разрушения твердых горных пород от 40% до 60%, что приводит к снижению их твердости от 25% до 40% соответственно, также введение 0,1% анионактивных ПАВ повышает эффективность разрушения твердых горных пород на 15-25%.

5. Опытно - производственная оценка при бурении скважин в твердых горных породах на Гиммельфарбском местрождении (Казахстан) и объекте Таловейс (республика Карелия) свидетельствует об эффективности предложенного состава безглинистого биополимерного бурового раствора для бурения твердых пород, а именно, при применении рекомендованного состава бурового раствора повышается механическая скорость бурения на 18-27% и увеличивается проходка на долото 15-20%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Леушева, Екатерина Леонидовна, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акмулин, М.Ш. Влияние промывочных жидкостей на износ долот / М.Ш. Акмулин, К.Ф. Жигач, JI.A. Шрейнер// Изв. ВУЗов. Нефть и газ. -1960. — №9. — с.29-32.

2. Ахмедеев, Р.Г. Химия промывочных и тампонажных жидкостей: Учебник для вузов / Р.Г. Ахмадеев, B.C. Данюшевский - М.: Недра, 1981. -152с.

3. Ахназарова, СЛ., Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: учебное пособие для хим.-технол. спец. вузов / СЛ. Ахназарова, В.В. Кафаров. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. - 327 с.

4. Барон, Л.И. Контактная прочность горных пород / Л.И. Барон, Л.Б. Глатман - М. : Недра, 1966. - 228с.

5. Басарыгин, Ю. М. Технология бурения нефтяных и газовых скважин : учебник для вузов / Ю. М. Басарыгин, А. И. Булатов, Ю. М. Проселков. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2001. - 679с.

6. Басарыгин, Ю. М., Бурение нефтяных и газовых скважин : учебное пособие для вузов / Ю. М. Басарыгин, А. И. Булатов, Ю. М. Проселков. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. - 632с.

7. Башлык, С.М. Бурение скважин: Учебник для техникумов / С.М. Башлык, Г.Т. Загибайло. - М.: Недра, 1983 - 447 с.

8. Белов, П.С. Экология производства химических продуктов из углеводородов нефти и газа. Учебник для вузов / П.С. Белов, И.А. Голубева. С.А. Низова.— М.: Химия, 1991.-256 с.

9. Браунли, К.А. Статистическая теория и методология в науке и технике / К.А. Браунли. - М.: Наука, 1977. - 408 с.

10. Булатов, А. И. Справочник по промывке скважин / А. И. Булатов, А. И. Пеньков, Ю. М. Проселков. - М.: Недра, 1984. - 317с.

1

11. Булатов, А. И. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин : учебник для вузов / А. И. Булатов, Ю. М. Проселков, С. А. Шаманов. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. — 1007с.

12. Булатов, А.И. Буровые промывочные и тампонажные растворы: Учеб.пособие для вузов / А. И. Булатов, О.П. Макаренко, Ю.М. Проселков. -М.: Недра, 1999. - 424с.

13. Булатов, А.И. Экология при строительстве и эксплуатации нефтяных и газовых скважин / А.И. Булатов, Е.Ю. Волощенко, Г.В. Кусов, О.В. Са-венок. - Краснодар: «Просвещение-Юг», 2010 - 565 с.

14. Вадецкий, Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учебник для нач.проф.образования / Ю.В. Вадецкий. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. —352с.

15. Воздвиженский, Б.И. Современные способы бурения скважин / Б.И. Воздвиженский, А.К. Сидоренко, А.Л. Скорняков. - М.: Недра, 1970. -352с.

16. Гайдышев, И. Анализ и обработка данных: специальный справочник / И. Гайдышев. - СПб: Питер, 2001. - 752с.

17. ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования : гигиенические нормативы — с изменениями от 28 сентября 2007 г. - М. : База нормативной документации: www.complexdoc.ru, 2007. - 353с.

18. Городнов, В.Д. Буровые растворы: Учебник для техникумов. — М.: Недра, 1985. - 206с.

19. Грей, Дж. Р. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей) : перевод с англ. / Дж. Р. Грей, Г. С. Г. Дарли. - М. : Недра, 1985. -509с.

20. Гукасов, Н. А. Гидравлика газожидкостных смесей в бурении и добыче нефти : справочное пособие / Н. А. Гукасов. - М.: Недра, 1988. - 237с.

I

21. Евсеев, В.Д. Возможности снижения агрегатной твердости горных пород / В.Д. Евсеев, A.B. Епихин // Инженер-нефтяник. Научно-технический журнал. М.: «Ай Ди Эс Дриллинг ». - 2012. №3. - с. 24-29.

22. Дернов, Д. А. Обоснование эффективных составов промывочных жидкостей на основе акриловых полимеров для вскрытия продуктивных пластов : дис. ... канд. техн. наук : 25.00.15 / Дернов Денис Алексеевич. — СПб., 2006. - 169с

23. Дерягин, В.Д. Адсорбционная составляющая расклинивающего давления при высоких энергиях адсорбции / В.Д. Дерягин, В.М. Старов , Н.В. Чураев // Колоидн. журнал. - 1976. т.38.3. - с.40-52.

24. Дихтяр, A.A. Разрушение крепких горных пород с применением поверхностно-активных веществ / A.A. Дихтяр, A.M. Криворучко, Ю.М. Си-нюков // Механика и разрушение горных пород. Киев: Наукова думка. - 1972. вып.2. - с 283-288.

25. Ибатуллин, P.P., Биополимеры - полисахариды для увеличения нефтеотдачи пластов / P.P. Ибатуллин, И.Ф. Глумов, М.Р. Хисаметдинов, С.Г. Уваров // Нефтяное хозяйство. - 2006. - №3, с. 46-47.

26. Изучение явления поверхностного натяжения. Лабораторный практикум по молекулярной физике. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Физический факультет: Москва, 2011 - 14 с.

27. Исследование реологических свойств растворов полимеров и полимерных композиций на ротационном вискозиметре «Реотест-2»: методические рекомендации к выполнению лабораторной работы по дисциплинам «Технология наполненных полимерных композиций», «Технология наполненных полимеров», «Теоретические основы проектирования технологических процессов РД» / И.С. Кононов, Е.А. Кукарина; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. -Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2011. - 18 с.

28. Ишбаев, Г.Г. Современные аспекты применения ПАВ для повышения эффективности алмазного бурения нефтяных и газовых скважин / Г.Г.

Ишбаев, А.Н. Христенко, A.B. Христенко // Бурение и Нефть: ООО «Бур-нефть». - 2010. № 3. - с. 34-38.

29. Калинин, А.Г. Бурение нефтяных и газовых скважин (курс лекций). Российский государственный геологоразведочный университет — М. : Изд.ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. - 848с.

30. Калинин, А.Г. Технология бурения разведочных скважин на нефть и газ: Учебник для вузов / А.Г. Калинин, А.З. Левицкий, Б.А. Никитин. - М.: Недра, 1998.-443с.

31. Калинин, А.Г., Разведочное бурение: Учебник для вузов / А.Г. Калинин, О.В. Ошкордин, В.М. Питерский, Н.В. Соловьев— М: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. - 748 с.

32. Капитонов, В. А. Повышение эффективности первичного вскрытия и освоения продуктивных пластов на основе применения биополимерных растворов : дис. ... канд. техн. наук : 25.00.15 / Капитонов Владимир Алексеевич. -СПб., 2007.-115с.

33. Каталог реагентов компании «Оргполимерсинтез» для горного дела, нефтяной и газовой промышленности [Электронный ресурс] Режим доступа: www.orgpol.ru.

34. Коваленко, B.C. Частично инфинитное моделирование: Основания, примеры, парадоксы / B.C. Коваленко - СПб.: Политехника, 2005. - 480 с.

35. Кудайкулова, Г.А. Изучение фильтрационных характеристик буровых растворов / Г.А. Кудайкулова // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2007. - №7. - с.37-40.

36. Кудайкулова, Г.А. Физико-химические основы разработки экологически чистых буровых растворов для повышения эффективности бурения скважин / Г.А. Кудайкулова. - Алматы: КазНТУ, 2010. - 434 с.

37. Кузяев, Л.С. Моделирование разрушения горных пород: учебное пособие / Л.С. Кузяев; под ред. проф. Б.Н. Кутурова. - М.,1972. - 144с.

38. Кусов, Н.Ф. К оценке энергоемкости механического разрушения горных пород при физико-химическом воздействии / Н.Ф. Кусов, O.A. Эдель-

штейн, JI.H. Германович, Л.П. Шоболова // Научные труды ИГД им. A.A. Ско-чинского. - 1980. - вып. 190. - с. 76-80.

39. Кусов, Н.Ф. Новые способы и средства разрушения (ослабления) горных пород и угля / Н.Ф. Кусов, O.A. Эделынтейн, Л.П. Шоболова. - М., ЦНИЭИуголь, 1978. - обзор.

40. Кусов, Н.Ф. Разрушение крепких горных пород с применением ПАВ / Н.Ф. Кусов, O.A. Эделынтейн, Л.П. Шоболова // Научные труды ИГД им. A.A. Скочинского. - 1982. вып.212. - с. 71-76.

41. Леонов, Е.Г. Гидроаэромеханика в бурении : учебник для вузов / Е.Г. Леонов, В .И. Исаев. - М.: Недра, 1987. - 304с.

42. Леушева, Е. Л., Анализ существующих методов выбора поверхностно-активных веществ для повышения эффективности разрушения твердых горных пород на забое скважины / Е. Л. Леушева, М. В. Турицына // Научный вестник МГГУ. - 2012. - № 10 (31). - С. 46-50.

43. Логические основания планирования эксперимента / В.В. Налимов, Т.И. Голиков. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: «Металлургия», 1980. - 152 с.

44. Макиенко, Н.И. Общий курс слесарного дела: учебник для ПТУ / Н.И. Макиенко. — 3-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1989. - 335 с.

45. Маковей, Н. Гидравлика бурения: пер. с рум. - М.: Недра, 1986. -

536с.

46. Микробный полисахарид ксантан / Р.И. Гвоздяк, М.С. Матышев-ская, Е.Ф. Григорьев, O.A. Литвинчук.; отв. ред. Захарова И.Я. - Киев: АН УССР. Ин-т микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного. - Наукова думка, 1989.-212 с.

47. Михеев, В. Л. Технологические свойства буровых растворов / В. Л. Михеев. - М. : Недра, 1979. - 239с.

48. Непер, Д. Стабилизация коллоидных дисперсий полимерами: Пер. с англ. / Д. Непер. - М.: Мир, 1986. - 487 с.

а

49. Овчинников, В.П., Буровые промывочные жидкости: пособие для вузов / В.П. Овчинников, H.A. Аксенова. - Тюмень: Изд-во «Нефтегазовый университет», 2008 - 309 с.

50. Овчинников, П.Ф. Реология тиксотропных систем / П.Ф. Овчинников, H.H. Крутицкий, Н.В. Михайлов - Киев: «Наукова думка», 1972. - 120с.

51. Основы петрофизики и разрушения горных пород: Методические указания к лабораторным работам / Санкт-Петербургский горный институт (технический университет). Сост.: П.А. Блинов, Н.И. Николаев, А.Н. Дмитриев.-СПб, 2010.-29 с.

52. Охрана окружающей среды при использовании углеводородных эмульсий / П.Г. Дровников // «Территория нефтегаз». - 2009. №10. - с. 62-63.

53. Паневник, A.B. Модель гидродинамического контроля бурящейся скважины / A.B. Паневник, Р.Г. Онацко // Нефтяное хозяйство. - 2006. - №12. с. 108-109.

54. Полимерсодержащие дисперсные системы / Баран A.A. - Киев, Наукова думка, 1986. - 204 с.

55. Промывочные и тампонажные растворы : методические указания к лабораторным работам / Н. И. Николаев, П. А. Блинов, А. Н. Дмитриев, А. А. Мелехин, Р. М. Вафин, А. Я. Закиров. - СПб. : Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2012. - 60с.

56. Разупрочнение горных пород с помощью развития в них микротрещин при использовании ПАВ и электроразрядных технологий/ А. Надь // Сборник VI Краковской конференции молодых ученых. - 2011. - с. 385 - 394.

57. Ребиндер, П.А. Понизители твердости в бурении (физико-химический метод облегчения механического разрушения твердых горных пород при бурении) / П.А. Ребиндер, JI.A. Шрейнер, К.Ф. Жигач. - М. : изд. АНСССР, 1944. - 199с.

58. Роджерс, В.Ф. Состав и свойства промывочных жидкостей для бурения скважин / В.Ф. Роджерс. - пер. с англ. 3-е изд. - М.: Недра, 1967. - 600с.

59. Рязанов, Я. А. Энциклопедия по буровым растворам / Я. А. Рязанов. - Оренбург : издательство «Летопись», 2005. - 664с.

60. Синев, C.B. Механизм разрушения горных пород / C.B.Синев // Бурение и Нефть. - 2009. -№11.- с.25-28.

61. Синюков, Ю.М. Теоретические предпосылки и возможные направления интенсификации процесса разрушения крепких горных пород / Ю.М. Синюков, A.A. Дихтяр, A.M. Криворучко, Л.Д. Шматовский // Механика и разрушение горных пород. - Киев.: Наукова думка. - 1972. вып.2. - с. 288296.

62. Система анализа формы капли «EasyDrop». Руководство по применению / KRUSS, GmbH, Hamburg. - 2007. - 147с.

63. Смирнов, С.П. Полимерколлоидные смеси и их применение в горнодобывающих отраслях промышленности / С.П. Смирнов, Г.П. Жуков, Ю.Н. Титов, Г.Н. Титов // «Горный информационно - аналитический бюллетень». -2005. №6. с. 58-62.

64. Спивак, А.И. Разрушение горных пород при бурении скважин: Учебник для вузов / А.И. Спивак, А.Н. Попов. - М.: Недра, 1994. - 264с.

65. Справочник бурильщика: учебное пособие для нач. проф. образования/ Ю.В. Вадецкий. - М: Издательский центр «Академия», 2008. - 416 с.

66. Стеклянов, Б.Л. Динамические составляющие породоразрушаю-щих бурильных инструментов / Б.Л. Стеклянов, В.А. Штейнерт, P.M. Рахимов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2008. - №6. -с.19-21.

67. Таран, Р.Н. Факторы интенсификации процесса бурения горных пород при воздействии на них поверхностно - активных веществ / Р.Н. Таран, H.A. Дудля // Механика и разрушение горных пород. Киев.: Наукова думка. -1975. вып.З. - с. 196-198.

68. Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учебник для вузов / А. Н. Попов, А. И. Спивак, Т. О. Акбулатов и др.; под общей ред. А. И. Спивака.—М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. — 509 с.

69. Токунов, В.И., Технологические жидкости и составы для повышения продуктивности нефтяных и газовых скважин / В.И. Токунов, А.З. Сау-шин. - М.: ООО «Недра - Бизнесцентр», 2004. - 711с.

70. Уляшева, Н.М. Технология буровых жидкостей [Текст]: учебное пособие; в 2 ч.; 4.1 / Н.М. Уляшева. - Ухта: УГТУ, 2008. - 164с.

71. Уляшева, Н.М. Технология полимерных буровых растворов. Учебное пособие / Н.М. Уляшева. - Ухта, 1992 - 86с.

72. Фундаментальные проблемы теории точности. Коллектив авторов / под ред. В.П. Булатова, И.Г. Фридлендера. - СПб.: Наука, 2001. - 504 с.

73. Шарафутдинов, 3.3. Буровые растворы на водной основе и управление их реологическими параметрами / 3.3. Шарафутдинов, Р.З. Шарафутди-нова// Нефтегазовое дело. Электронный научный журнал. — 2004. - №1. - с. 121.

74. Шарафутдинов, 3.3. Межатомные и межмолекулярные взаимодействия и их влияние на реологические свойства жидкостей, поведение нефти в продуктивном пласте /3.3. Шарафутдинов, В.И. Крылов, P.P. Гумеров // Бурение и нефть. - 2011. - №1. - с. 22-26.

75. Шевердяев, О.Н. Основы технологии поверхностно-активных веществ и синтетических моющих средств / О.Н. Шевердяев, П.С. Белов, A.M. Шкитов. - М. : МГОУ, 2001. - 204 с.

76. Шевцов, В.Д. Регулирование давления в бурящихся скважинах / В.Д. Шевцов. -М.: Недра, 1984 - 191с.

77. Шоболова, Л.П. К оценке эффективности воздействия поверхностно-активных веществ на породу/ Л.П. Шоболова // Физико-технические проблемы добычи и обогащения полезных ископаемых. М. : АНСССР. - 1980. - с. 137-141.

78. Шоболова, Л.П. Методические указания по выбору поверхностно-активных веществ и исследованию их влияния на ослабление горных пород применительно к работе проходческих комбайнов / Л.П. Шоболова. - М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1983. - 11с.

79. Шрейнер, JI.A. Бурение шпуров с промывкой и добавками понизителей твердости / JI.A. Шрейнер, К.Ф. Жигач. - M.-JI. : изд. АНСССР, 1943. -с. 7-53.

80. Эделыитейн, О. А. К методике исследования увлажнения на прочностные свойства горных пород / О.А. Эделыптейн, Л.П. Шоболова // Научные труды ИГД им. А.А. Скочинского. 1981. вып.202. - с. 47-52.

81. Юнин, Е.К. Введение в механику глубокого бурения: Учебное пособие / Е.К. Юнин. - Ухта: УГТУ, 2003. - 120 с.

82. ANSI/API 13I/ISO 10416 : Recommended Practice for Laboratory Testing of Drilling Fluids. - Washington : American Petroleum Institute, 2004. -54p.

83. API Spec 13A : 1993 Drilling-Fluid Materials. - Washington : American Petroleum Institute, 1993. - 52p.

84. Lummus, J.L. Low-solids mud scores four ways / J.L. Lummus, J.L. Ray. - Oil and gas J. 1963. vol.61. №6. p.p. 117-120.

85. Milas, M. Solution properties of polysaccharides / M. Milas, M. Ri-naudo. - New York, 1981. - P. 25-30 (ACS, Symp. Ser,; Vol 150).

86. Morris, E.R. Extracellular microbial polysaccharides / E.R. Morris. -New York 1977 - p81 - 89 - (ACS Symp. Ser.; vol 45).