Проблемы гидродинамических способов бурения скважин и основные направления их решения

Abstract

Цель работы: выявить наиболее перспективный способ бурения скважин в интервалах крепких горных пород и перспективные направления дальнейших исследований. Методы исследований: анализ и обобщение результатов ранее проведенных теоретических и экспериментальных исследований. Результаты. Доказана перспективность гидродинамических способов разрушения горных пород. Разработана классификация гидродинамических способов разрушения горных пород по признаку характера силового воздействия на забой. По данной классификации все гидродинамические способы разделяются на 3 группы: эрозионные, абразивные и комбинированные. Анализ гидродинамических способов показал, что применительно к бурению скважин в крепких горных породах наиболее перспективным является гидромониторно-абразивный способ, реализуемый с помощью шароструйного бурения, который реализуется с помощью специального инжекторного аппарата, который осуществляет непрерывную циркуляцию шаров в призабойной зоне до их полного изнашивания. Проанализирован принцип работы шароструйного аппарата, а также основные результаты теоретических и экспериментальных исследований шароструйного способа бурения скважин. Сформулированы достоинства способа, а также недостатки, сдерживающие его внедрение на производстве. На основании этого выявлены перспективные направления дальнейших исследований. К ним относятся: совершенствование конструкций шароструйных снарядов; поиск путей увеличения механической скорости бурения и снижение затрат энергии на разрушение горной породы на забое скважины; разработка технических средств шароструйного бурения, обеспечивающих увеличение рейсовой скорости бурения; разработка гидравлической программы промывки скважины; исследование влияния типа и свойств промывочной жидкости на эффективность шароструйного бурения; анализ гранулометрического состава шлама.

The main aim of the study is to found out the most effective drilling method in hard rocks and perspective directions of future researches. The methods used in the study are the analysis and generalization of theoretical and experimental results. The results. The research proves the perceptivity of hydrodynamic methods of rock destruction. The authors developed the classification of hydrodynamic rock destruction methods based on the character of impact on the bottom hole. In accordance with the developed classification, all hydrodynamic methods are divided into 3 groups: erosive, abrasive and combined cutting. The analysis of hydrodynamic methods revealed that jetting-abrasive method provided by pellet impact drilling is the most effective while drilling hard rocks. This method is realized by implementation of ejector that realizes continuous circulation of pellets in bottom hole zone up to their full deterioration. The authors analyzed the operation mode of pellet impact drill bit, as well as theoretical and experimental researches. The pellet impact drilling advantages and disadvantages that limit its implementation were determined. As a result, the study provided a new trend for current researches, namely: perfection of pellet impact drill bit construction, search for drilling rate increase and reduction of energy for rock destruction on the bottom hole, development of technical means for pellet impact drilling with increasing bit run speed, development of well flushing-out program, research of drilling fluid influence for effectiveness of this method of drilling, study of slime grain size.