Теоретические и экспериментальные исследования основ механики разрушения горных пород в процессе формирования стволов скважин заданного направления и кривизны тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.14, доктор технических наук Нескоромных, Вячеслав Васильевич

• Нескоромных, Вячеслав Васильевич
• доктор технических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор технических наук Нескоромных, Вячеслав Васильевич

Введение.

1. Аналитический обзор исследований ж технических решений жо проблеме механики разрушения анизотропных и перемежающихся по твердости горных пород и искривления стволов скважин* »•••«•♦•»•••»♦••••»••«• ХО

1.1. Обзор и анализ исследований механики разрушения забоя и силовых факторов, вызывающих искривление стволов скважин, жри бурении анизотропных горных пород.

1.2. Обзор и анализ исследований разрушения забоя и силовых факторов, вызывающих искривление стволов скважин при пересечении контактов горных пород различной

1.3. Современные представлений о механизме искривления скважин при вращательном бурении.

1.4. Обзор, анализ и классификация технических решений для управления направлением и кривизной скважин.

1.5. Обзор и теоретические предпосылки разработки методов и породоразрушающих инструментов для забуриванжя дополнительных стволов скважин с искусственного забоя.

1.6. Этапы теоретических и экспериментальных исследований механики разрушения горных пород в процессе формирования стволов скважин заданного направления и кривизны.

2. Экономическое обоснование эффективности технологических методов управления направлением и кривизной скважин.

3. Механика разрушения изотропных и анизотропных горных пород в процессе формирования стволов скважин при вращательном бурении.

3.1. Исследование условий формирования ствола скважины при бурении изотропной горной породы.

3.2. Механика упруго-пластического деформирования анизотропных горных пород.

3.3. Исследование напряженного состояния анизотропно! горной породы под торцом породоразрушающего инструмента.

3.4. Механика формирования стволов скважин в процессе вращательного бурения анизотропных горных пород.

3.5. Экспериментальные исследования буримо сти и механики упруго-пластического деформирования анизотропных горных пород. . .ДОи

3.5.1. Методика исследований. .jqq

3.5.2. Результаты экспериментальных работ.

3.6. Теоретические модели породоразрушащих инструментов для снижения искривления скважин в анизотропных породах. . .И

4. Механика |ормирования стволов екважин жри пересечении буровым инструментом контактов различных so твердости горных пород.

4.1. Жселедование условий и силовых факторов формирования стволов екважин жри пересечении инструментом контактов горных пород различной твердости.

4.2. Исследование влияния геометрии торца и конструкции породоразрушающих инструментов на величину и характер силовых факторов, вызывающих искривление на контактах горных пород различной твердости.

4.3. Экспериментальные исследования процесса искривления на контактах горных пород различной твердости.

4.3.1. Методика исследований.

4.3.2. Результаты экспериментальных работ.

5. Теоретические и экспериментальные исследования механизма искривления екважин, методологические основы выбора параметров буровых компоновок для проходки скважин в анизотропных и перемежающихся по твердости горных породах.

5.1. Механизм искривления скважин.

5.1.1. Анализ условий, определяющих устойчивость буровых компоновок, и методика изучения работы компоновок по их износу.

5.1.2. Механизм искривления екважин на основе анализа работы бурошх компоновок.

5.2. Исследование механизма работы, выбор параметров и разработка конструкций буровых компоновок для бурения анизотропных и перемежающихся по твердости горных пород.

5.2.1. Аналитические и экспериментальные исследования механизма работы буровых компоновок со смещенным центром тяжести поперечного сечения.

5.2.2. Выбор и обоснование конструктивных параметров компоновок для бурения анизотропных и перемежающихся по твердости горных пород шарошечными долотами. . . . .191 5.2.3.Конструкции буровых наборов для алмазного колонкового бурения анизотропных и перемежающихся по твердости горных пород.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Нескоромных, Вячеслав Васильевич, 1998 год

1. Адлер Ю.П.».Маркова В.В.,Грановский 10,В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.:Недра, 1976.- 279 с.

2. Александров М.М. Определение сил сопротивления при бурении скважин. М.:Недра, 1965.- 176 с.

3. Алеутский 1.В.»Орлов В.И.,Мелкумов И.О. Эффективность разрушения порода в зависимости от площади контакта алмазов коронки. В кн.:"Технические средства для реализации базовых технологий геологоразведочного бурения".-М.:Ш0 "Геотехника", 1988, с.57-65.

4. Андреев Ю.В. Обоснование и выбор оптимальных параметров откло-нителей с целью повышения эффективности направленного бурения геологоразведочных скважин: Автореферат дисс. канд.техн. наук. М.,МГРЙ,1985.- 18 с.

5. Аронов КЗ.А. Техника и методы управления траекторией стволов наклонных скважин.- "^трение", ВНШОЭНГ, М.,1971, с.72-86.

6. Афанасьев И.О.»Лебедев В.Н. Техника, технология и организация буровых работ в Финляндии./Зарубеж. опыт:Эй ВИЭМ0.-1987.-вып. 7» —с. X—7.

7. Барон Д.Ж. »Дахунцов Б.М. ,Позин 1.3. Определение свойств горных пород. М*:1Ъсгортехиздат, Х962.- 331 с.

8. Безумов В.В. и др. Опыт применения турбинных отшюнителей ОТО при забуривании новых стволов в глубоких скважинах./Тр.ВНИИБТ, вып. ХХУТ "Направленное бурение", М.,Недра, 1971, с.36-42.

9. Бобылев Ф.А. »Отрабыкин И.Н. Характер движения бурильной колонны при вращении.- "Разведка и охрана недр", В7, 1971, с.24-28.

10. Боголюбский К.А.,Зиненко В.II. »Кирсанов А.Н. Процесс естественного искривления скважин вращательного бурения в анизотропно! среде. "Изв. вузов. Геология и разведка", Ш, 1974, с .110116.

11. Боярко Ю.Л. Борьба с искривлением скважин.- Томск.:изд.ТПУ, 1969.- ПО с.

12. Блинов Г.А.»Васильев В.И,»Глазов М.Г. и др. Алмазосберегающая технология бурения.- Л. :Недра, 1989.- 185 с.

13. Буглов H.A. Оптимизация параметров колонковых снарядов для алмазного бурения направленных геологоразведочных скважин: Автореферат дргсс. канд. техн. наук. М.,М1РИ,1988. - 22 с.

14. Шченков Е.й. К вопросу исследования напряженного состояния .горных пород в призабойной зоне буровых скважин. "Методика и техника разведки". Я.: ОНТЙ ВИТР, №74, 1971, с.11-14.

15. Владиолавлев B.C. Теория работы породоразрушающих инструментов.- М.:МГРИ, 1982.- 77 с.

16. Воздвиженский Б.И.»Воробьев Г.А. »Горшков Л.К. и др. Пошшение эффективности колонкового алмазного бурения.- М. : Недра, 1990. 208 с.

17. Вольмир A.C. Устойчивость упругих систем.- М. : Госиздат, физ.-мат. литературы, 1963.- 879 с.

18. Вудс Г.,кубинский А. Искривление скважин при бурении.- М.:Гос-топтехиздат, i960.- 162 с.

19. Вытоптов Ф.Д., Страбыкин И.Н. Определение изгибающего момента и места установки центраторов в колонковом наборе при бурении скважин в анизотропных породах.- В кн.:"Техника и технология разведочного бурения". Алма-Ата:КазйЩ, вып.З, 1976, с. 8996.

20. Гончаров U.E. Отклоняющие силы, действующие на буровой инструмент со стороны забоя при восстановлении скважин. В кн.: "Осушение меторожден., спец. горные работы, рудная геол., маркшейдер, дело".- Белгород: ВЙОГЕМ, вып.XIX, 1974, с.38 -45.

21. Гэржберг Ю.М., Середа Н.Г. Об исследовании вектора нагрузки на забой в условиях разбурившая анизотропных горных пород.- В кн. :"Технология бурения нефтяных и газовых скважин".- Уфа, 1984, с.63-67.

22. Гержберг Ю.М, Регулирование траектории и диаметра ствола скважины с помощью радиально-уцругих устройств. М.»Обзорная шформация ВНШОЭНГ, 1987, 67 с.

23. Гореликов В. Г., Блинов Г.А. Исследование механизма углубки скважин при алмазном бурении.~М., 1994.- 55 с.- Обзор/ АОГеошформмарк".

24. Заркинбаев Х.В. .Вытоптов Ф.Д. Способы и устройства, снижающие интенсивность естественного искривления скважин. В кн.:Техника и технология разведочных работ в Казахстане". Алма-Ата:КазИШ, вып.5, 1984, с.59-66.

25. Жеребкин А.И. Экспериментальный метод определения отклоняющей силы, возникающей при взаимодействии долота с наклонно-залегающей анизотропной породой. "Изв. вузов. Нефть и газ", Ж, 1978, с.13-17.

26. Жеребкин А.И. »Гержберг Ю.М. и др. Экспериментальное исследование отклоняющей силы, возникающей при разбуривании наклонно-залегающих пород долотами различных типов. В кн.:"Технология бурения нефтяных и газовых скважин".- Уфа:УНИ, вып.10, 1971, с.89-92.

27. Зиненко В,П. Направленное бурение. М. :Недра, 1990.- 152 с.

28. Иванов О.В.,1Ърин В.Н. Исследование возможности использования твердости горных пород по штампу для оценки их соцротивления при бурении алмазными коронками. "Методика и техника разведки". Л.: ОНТИ ВИТР, .№78, 1972, с 41-46.

29. Инструкция по технологии создания искусственных мостов и забу-ривания с них дополнительных стволов./ Страбыкин Й.Н., Компан-цева Г.М.,Вытоптов Ф.Д., Иркутск:Иркутск, политехн. ин-т, 1984.- 18 с.

30. Исаев М.И.,Ширко Г.И.,Выченков Е.И. и др. Исследование процесса работы алмазной коронки при бурении трещиноватых и перемежающихся по твердости породах. "Изв. вузов. Гзология и разведка", №9,1971, с.134-140.

31. Калинин А.Г. Искривление скважин. М.:Недра, 1974. - 294 с.

32. Кардыш В.Г. .Киселев А. Т., Me ламе д Ю.А. Гидроударное бурение сиспользованием-шарошечных-долот, В кн.:"Новые технические средства для бурения геологоразведочных скважин".- Л.:ВЙТР, 1989.- с.,91-98. ■

33. Козловский Е.А. »Комаров М.А, Дртюхов И.Д. Опыт направленного и многозабойного бурения в геологоразведочных организациях Министерства геологии РСФСР. М.:ВИЗМС, 1971.- 132 с.

34. Козловский! Е.А. »Питерский В.М. »Комаров М.А. Кибернетика в бурении. М,:Недра, 1982. - 300 с.

35. Колесников А.Е. Механизм искривления скважин. Орджоникидзе, 1983.- 48 с. Деп. в ЩШЭЙцветмет 01.II.83, №1080 цм - Д83.

36. Колесников А.Е. »Мелентьев Н.Я. Искривление скважин. М.: Недра, 1976.- 176 с.

37. Копылов В.Е. Об искривлении скважин алмазного бурения. "Разведка и охрана недр", Л6, 1962, с.21-24.

38. Кретин Ю.С. Современные методы направленного бурения скважин. М.:Недра, 1981. - 150 с.

39. Кривошеев В.В. Управление направлением скважин при алмазном бурении в анизотропных породах. Дисс., доктора техн. наук. -М.»МЕРИ, 1991. 300 с.

40. Кржвошеев В,В.,Дельва В.А. Закономерности искривления и управление траекторией трасс скважин в анизотропных породах. М., 1991, т. - 44 е.- Обзор/ВИЭШ.

41. Кривошеев В.В.Направленное бурение. Томск, изд. ТЛИ, 1991. -91 с.

42. Кукушкин I.B. Обоснование рациональных схем и разработка отклоняющих систем с винтовым забойным двигателем для направленного бурения геологоразведочных скважин: Автореферат дисс.,, канд. техн. наук. М.,МГРИ,1986. - 22 с.

43. Куцоконь СЛ. Влияние геометрии матриц алмазных коронок на естественное искривление при бурении направленных скважин ССК-59. "Изв. вузов. Геология и разведка", 18, 1990» с.III-115.

44. Лиманов Е.Л.»Страбыкин И. Н. »Елизаров М.И. Направленное бурение разведочных скважин.- М.:Недра, 1978. 222 с,

45. Лиманов Е.Л.,Уржумов А.И. прение скважин ССК-59 с применением жестких компоновок типа ЖК-5. "Разведка и охрана недр",117, с.25-29.

46. Лиманов Е.Л.Дбдильдинов К.Н. Направленное бурение щцроудар-никами. Алма-Ата. :Наука, 1990. - 158 с.

47. Лукьянов В.Т. Определение оптимальных параметров и совершенствование компоновок нижней части бурильных колонн для предупреждения искривления скважин при роторном бурении. Дисс. канд. техн. наук. 1£озный, СевКавНИПИнефть, 1982. - 222 с.

48. Любимов H.И. »Носенко Л.И. Справочник по физико-механическим параметрам горных пород рудных районов. М. : Недра, 1978.285 с.

49. Любимо в Н.И. Принципы классификации и эффективного разрушения горных пород при разведочном бурении.- М. :Недра, 1967. 318 с.бб.Мавлютов М.Р. Разрушение горных пород при бурении скважин. -М. : Недра, 1978. 215 с.

50. Мамедбеков O.K. Влияние типа долота на изменение азимута скважин. "Айзербан. нефтяное хозяйство", Л4, 1984, с.32-36.

51. Мамедов Н.Г.»Ибрагимов К.А.Дбасов 0,К. Современные технические средства для зарезки нового ствола глубоких скважин малого диаметра на шельфе. « М. »ВНИИЭгазпром, 1984.- 43 с.

52. Мелъничук И#П, Дурение направленных и многоствольных скважин. М.:Недра, 1991. - 221 с.

53. Методические рекомендации по применению эпоксидных смол при бурении многоствольных скважин на месторождениях Сибири и Дальнего Востока. / Едохин Ю.Ф.,Столпакова Г.Б.,Костин Ю.С. и др., Чита, ЗабНЙН, 1983. 32 с.

54. Морозов Ю.Т. Механизм и закономерности естественного искривления скважин алмазного бурения. М. :ВИЭМС, 1972. - 22 с.

55. Морозов Ю.Т. Дарение направленных и многоствольных скважин малого диаметра. Л.:Недра, 1987. - 221 с.

56. Морозов Ю.Т. Методика и техника направленного бурения скважин на твердые полезные ископаемые. Л.:Недра, 1987. - 221 с.

57. Морозов Ю.Т.Бесклиновые скользящие снаряды для алмазного направленного бурения. Л. :Недра, 1981. - ПО с.

58. Мочульский Ч.Л. Меры цредупреждения искривления скважин приколонковом бурении. ОНТИ, 1938. - 52 о.

59. Нескоромных Б.В. Технические средства и методы снижения интенсивности искривления геологоразведочных скважин,- М.,1989. 68 с. - Обзор/ВИЭМС,

60. Нескоромных В.В.,Страбыкин H.H. Анализ работы несбалансированной компоновки бурового снаряда. "Изв, вузов. Геология и разведка", 110, 1986, с.79-84.

61. Нескоромных В.В. Методы и технические средства бесшипового забуривания дополнительных стволов скважин с искусственных забоев. М. ,1993. ~ 55 с. - Обзор/МШ "Взоинформмарк".

62. Нескоромных В.В.,Фатхутдинов A.A. Отклонители для искусственного искривления геологоразведочных скважин. М., 1995.63 с. Обзор /АОЗТ "Гэоинформмарк".

63. Нескоромных В.В. Исследование процесса искривления скважин при бурении перемежающихся по твердости горных пород. М,, 1985. 48 с. - Деп. ВИНИТИ 10.09.85, 1=6595-85.

64. Пановко Я.Г., Губанова И.И. Устойчивость и колебания упругих систем. М. :Наука, 1979. - 384 с.

65. Перминов В.В, Разработка и совершенствование технологии бурения многоствольных скважин малого диаметра в сложных условиях некоторых месторождений Забайкалья: Автореферат дисс. канд. техн. наук. Томск, ТЛИ, 1973. - 27 с.

66. Первеев Л.С.,Нор В.В. Влияние жесткости колонковых снарядов на кривизну скважин. М.:ОНТИ ВИЭМС, 1969. - 8 с.

67. Первеев Л,С,,Нор В.В. Закономерности искривления и пути снижения кривизны глубоких скважин в Донбассе. М.:0НТИ ВИЭМС, 1968. - 31 с.

68. Писаренко Г.С.,Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. Киев. Шаукова думка, 1975. - 704 с.

69. Рожков В.П. Пространственное искривление разведочных скважин в твердых и крепких породах, способы его оценки и использования: Дисс. канд. техн. наук. Томск,ТЛИ, 1967.219 с.

70. Рязанов В.И.,Сулакшин С.С.»Ларионов В.Д. и др. Влияние характера пород на работу шарнирной компоновки. "Изв.вузов. Геология и разведка", Ш, 1980, с. 128-130.

71. Сеид-Рза Ф. Расчет осевой нагрузки на долото при зарезке нового ствола с цементного моста. "Изв. вузов. Нефть и газ", №2, 1984, с.29- 33.

72. Спивак А.И. Механика горных пород. М.:Недра, 1967,- 192 с.

73. Станишевский A.C. Исследование работы низа бурильной колонны при бурении вертикальных скважин. ~ Л. :0НТИ ВИТР, 1964,71 с.

74. Страбыкин И.Н.,Стеблов Б.Е.,Бобылев Ф.А. Новый метод борьбы с искривлением скважин. Эй ВЙЭМС, сер.:"Техника и технология геол. развед. работ: орг. производ.",М.,1970. - 18 с.

75. Страбыкин И.Н, Искривление скважин в зависимости от анизотропии пород, конструкции колонкового набора и технологических параметров бурения. В кн.'"технология и техника развед. бурения". - Алма-Ата:КазИМС, 1976, вып.5, с.49-62.

76. Страбыкин H.H.Домпанцева Г.М. Забуривание дополнительных стволов скважин с искусственных забоев. ЭИ ВИЭМС, сер.: "Техника и технол. геол. развед. работ:орг. произвол.", М., 1981. - с.7-16.

77. Страбыкин И.Н, Управление процессом искривления разведочных скважин малых диаметров: Дисс. доктора техн. наук. М., МГРИ, 1987. - 300 с.

78. Сулакшин С.С, Закономерности и направленное бурение геологоразведочных скважин.- М.:Недра, 1966, 293 с.

79. Сулакшин С.С,,Боярко Ю.Л.,Рязанов В,И. и др. Искусственное искривление скважин коронками специальной геометрии в анизотропных породах. "Изв.вузов. Геология и разведка", В6 , 1977, C.II5-I2I.

80. Сулакшин С.С,,Е£ивошеев В.В.,Рязанов В,И. Методическое руководство по направленному бурению геологоразведочных скважин. М.:Недра, 1978, 186 с.

81. Сулакшин С.С. Направленное бурение. М.¡Недра, 1987. - 272 с.

82. Сулакшин С.С. Разрушение горных пород. Учебное пособие. -Томск: изд.ТПУ, 1994. 100 с.

83. Султанов Б.З. Исследование сил, изгибающих колонну бурильных труб при переходе долота из мягких пород в твердые,- "Изв.вузов. Нефть и газ", №9, 1962, о.17-19.

84. Султанов Б.З.,Подавалов Ю.А.»Комаров В.М. Экспериментальное исследование характера вращения бурильной колонны. "Машины и нефтяное оборудование",Л8, 1974, с.17-19.

85. Султанов Б.З. ,Подавалов Ю.А.Дищенко С.П. и др. Исследование закономерностей вращения бурильной колонны в наклонной скважине. Б кн.:"Технология бурения нефтяных и газовых скважин", Уфа:УВД, 1975, с.160-165.

86. Тунгусов A.A. О движении колонкового снаряда,- "Изв. вузов. Геология и разведка",Л6, 1985, с.116-118.

87. Уржумов А.й. Снижение интенсивности искривления скважин при бурении ССК-59. -"Разведка и охрана недр", .№8,1982, с.28-31.

88. Уржумов А,И. Искривление скважин при бурении ССК-59 и их причины. В кн.:"Нефтегазоносность Казахстана, бурение и разработка месторождений".- Алма-Ата:КазПТИ, 1984,с.79-90.

89. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела.-М.:Наука, 1975, 1,2,3 тома.

90. Шолохов Л. Г. Теоретические основы технологии и проектирования направленного бурения скважин.- Свердловск:С1И, 1982.- ПО с.

91. Яремийчук Р.С.,Семак Г.Г. Обеспечение надежности и качества стволов глубоких скважин. М. :Недра, 1982. - 260 с.