автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.14, диссертация на тему:Научно-методические основы регулирования технологических свойств и гидродинамических параметров пены при бурении скважин

со

СП

т г

На правах рукописи

Ю

О— "г—

СЛЮСЛГЕС Николай Иванович

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ II ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕМЫ ЯРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН

Специальность. 05. 15. 14 "Технология и техника геолого-рдж'дочных работ"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени , доктора технических наук

С

Санкт-Г1етерб>рг 1996

Работа выполнена в Сапьгг-Пстсрбургском государственном горном институте им. Г.В.Плеханова (техническом университете)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ГОРШКОВ Лее Капитонович

доктор технических наук КИСЕЛЕВ Андрей Тимофеевич

доктор технических наук МЕЛЬНИЧУК .Игорь Павлович

Ведущее предприятие: Всероссийский научно-исследовательский

институт методики и техники разведки (ВИТР)

Защита диссертации состоится 26 декабря 1996 г. в 15 час 10 мин на заседании диссертационного Совета Д.063.15.12в Сачкт— Петербургском" государственном горном институте им, Г.В.Плеханова (техническом университете)

по адресу. 199026, Санкт-Петербург, В —26. 21 линия , д. 2, зал №2 .

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке института. Автореферат разослан " и 1996г.

Ученый секретарь диссертационного Совета Д.063.15.12, доктор техническ наук, профессор / И.П.Тимофеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАПОТЫ

Актуальность проблемы. В различных часто встречающихся условиях экономически целесообразно использозать о качестве очистных агентов газожидксстные смеси (ГЖС), представляющие собой многофазные полид-исперскыэ системы. В зависимости от газосодержания ГЖС условно делятся на аэрированные жидкости, пены и туманы, Пена образовывается пои диспсрги ровании газа (воздуха) в водном растворе пенообразователя. К пенообразователям относятся вещества, способные снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз (ПАВ).

Особенности пены как тиксотопной дисперсии обуславливают выполнение ею основных функций очистного агента в бурении. Изменением соотношения фаз можно регулировать дифференциальное давление, устранять поглощения, обеспечивать устойчиэость слабосвязных пород, изменять напряженнее состояние в зоне разрушения и, в сочетании с эффектом Ребиндера (понижения прочности породы), при высококачественной очистке забоя значительно повышать механическую скорость бурения. При бурении с промывкой пеной точнее выявляются продуктивные горизонты и сохраняются коллекторские свойства пласта, сокращаются затраты времени и средств на освоение месторождений.

Низкие значения теплоемкости и теплопроводности обеспечивают возможность нормализации температурного режима скважин в процессе бурения в многолетнемерзлых и высокотемпературных породах.

Бурение с промызкой пеной требует многократно меньших рзехо-доз воды и сжатого воздуха, чем соответственно при промывке и продувке.

Указанные преимущества пены обеспечивают повышение механической скорости бурения до 2-3 раз, проходки на долото - в 4-6 раз, непроизводительные затраты времени, связанные с ликвидацией осложне-

ний и аварий, иногда сокращаются до полного устранения. Однако известны публикации, где эффект от применения пены оценивается значительно меньшим приростом технико-экономических показателей.

Реализация преимуществ пены как очистного агента возможна в . определенной области применения при правильно выбранном фазовой и компонэнтном составе с учетом целенаправленного регулирования структурно-механических, реологических свойств и режимов циркуляции, отвечающих геолого-техническим условиям бурения.

Вопросы теории, технологии и техники бурения скважин с промывкой газожидкостными агентами исследовались и разрабатывались в трудах отечественных и зарубежных ученых, среди которых необходимо вы- ' делить работы А.С.Бронзоза, Л.К.Горшкова, В.И.Исаеза, В.И.Коваленко, Б.Б.Кудряшоез, Е.Б.Леонова, Ю.С.Лопатина, А.О.Межлумова, Н.М.Мурадяна, Ю.М.Парийского, Н.В.Солозьева, А.М.Якозлева, ДжР.Грея, С.ПДарли, Р.Маковея, Р.Э.Уокера, и др.

Свойствз пен применительно к технологическим процессам бурения скважин изучены еще недостаточно. Показатели функциональных свойств пены как очистного агента и методика их оценки не отражают в достаточной мере условия циркуляции в скважине (температура, давление, деформация, скорость сдвига) и не могут быть использованы для построения математических моделей управления процессом промывки.

Специфические особенности пены как дисперсно-упругой системы, обладающей инертностью по отношению к внешним воздействиям и способностью существенно изменять структурно-реологические характеристики йри изменении компонентного состава, скорости течения и деформирования, превращают ее в сложный объект управления.

Для установления закономерностей изменения струтурно-реологи-ческих параметров, обеспечивающих надежное управление функциональными свойствами пены, возникла необходимость исследовать зависимости технологических показателей от компонентного состава и про-

цессов, происходящих под воздействием различных факторов г: циркуляционной системе скважины.

Целенаправленное изменение физико-механических и структурно-реологических свойств пены, включая ее регенерацию, является еще нерешенной задачей.

Основой диссертационной работы являются результаты теоретических, экспериментальных и опьггно-конструкторских работ, начатых авторов в 1S3Q году в соответствии с координационным планом б.Мингео СССР по проблеме XII E-III-I/002 115, задание 7, подзаданиэ 7.4 "Комплекс технических средств для бурения с применением ленных систем" (гос.регистрационный N 80029423 и 01821039201) во Всероссийском научно-исследовательском институте методики и техники разведки (ВИТР) и продолженные на кафедре ТТБС С.-Петер-бургского государственного горного института им.Г.В.Плеханова (технического университета)' по проблема X11. Е111. 1/002. 119-8 "Создать и внедрить новые композиции промывочных жидкостей, материалов для тампонажа и беструбного закрепления скважин, технические средства и технологии их применения для различных геолого-технических условий (roc. per. NN 81051115, 181004075, 01880023205 и др.).

Идеи работы - на основе исследования изменений структурно-реологических и функциональных свойств пены как очистного агента под воздействием технологических и геологических фактороз, разработать способы и средства управления режимом промывки для повышения эффективности и качественных показателей бурения разведочных скоажин.

Цель исследований - разработка методических основ управления технологическими процесса м бурения, реализующих системы и многофакторные математические модели регулирования физико-механических, реологических параметров, функциональных сзойств, структуры течения

при подаче и разрушении пены в замкнутой системе циркуляции. Совершенствование технических средств и технологических приемов для снижения материальных, энергетических, трудовых затрат, улучшения условий труда и повышения экологической безопасности работ.

Основные задачи исследований:

• усовершенствование методики реометрии пены с учетом температуры и скорости деформации структуры в элементах циркуляционной системы скважины;

• исследования теплофизических свойств пены, влияния компонентного состава й технологических факторов на структурно-реологические и функциональные показатели пены с целью выбора управляемых параметров процесса промывки;

• изучение гидродинамической устойчивости пены и процессов преобра-вования структуры потока, установление допустимых значений опреде-. ляющих параметров для регулирования технологических свойств пены в режимах промывки и разрушения, а также для обоснования 'конструкций буровых коронок и устройств пеногашения; '

• исследование рабочих процессов и разработка методики проектирования компрессорно:дожимных устройств с полным отбором гидравлической мощности базового насоса при подаче пены в скважину и на ее основе создание промышленных образцов, отвечающих требованиям геологоразведочного производства;

® установление закономерностей и обоснование физических и математических моделей для целенаправленного регулирования функциональных свойств и гидродинамических параметров промывки в технологическом цикле "генерация - подача - забой - скважина - регенерация* пены.

Методика нсслелозян:;.":.

Исследования проводились по следующей общей схеме: ® анализ и обобщение зарубежных и отечественных литературных данных;

о создание экспериментальных стендов, разработка методик исследования на основании теории подобия, размерностей и планирования экс' псримзнта, выпзлнен::з сксг.ср;:г.:гнтальных исследований; а математическая статистика и обработка результатов исследований ка ЭВМ;

• математическое моделирование термо-педродинамических процессов в циркуляционной системе скважины и режимов работы технических средств генерации - подачи - регенерации пены;

• опытно-производственная проверка разработанных рекомендаций,

технологии и технических средств с целью оценки их эффективности и внедрения в практику бурения. ■

Достоверность научных положений и выводов, технических решений и рекомендаций базируется н.з достаточном объеме теоретических и экспериментальных исследований и производственных испытаний с использованием контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратуры высокого класса и электронно-вычислительной техники. Степень точности полученных экспериментальных данных оценивалась с вероятностью 0.9 - 0.95. Достоверность подтверждается высокой сходимостью расчетных величин с опытными данными, положительными результатами внедрения е геологоразведочной отрасли технических средств и технологии бурения с применением лены.

Научная новизна заключется в теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении механизма межфазного й внутрифазного

взаимодействия о пене при изменении еэ компонентного состаза, давления и температуры, уточнения зависимости между указанны."!: факторами и показателями структурно-механических и реологических свойств пень:, а также о разработке методов управления технологическими процессами промывки, реализующих математические моделм регулирозания функциональных свойств и структуры течения пены при ее циркуляции в скоа-жине.

Практическая ценность работы.

Разпгботаннь'в методики и программы расчетов на ЭВМ обеспечивают: выбор основных технологических параметров и целенаправленное регулирование функциональных свойств пены (выноской и удерживающей способности); возможность оценки распределения давлений, структуры и режимов течения пены в циркуляционной системе скважины; прогнозирование температурного режима скважины и процесса промывки пеной в различных природных условиях; премирование технических средств подачи и разрушения пены, а также породорьзрушающего инструмента для колонкового бурения.

Разработаны и внедрены в практику новые технические соелстпа:

• компрессорно-дожимные устройства УКД-НЗ, УКД-Н4, У!<Д-Н5, УКД-32 на базе соответствующего параметрического ряда буровых насосоз с полным отбором их гидравлической мощности при подаче газожидко-стньос смесей и пены в скважину;

• пеноразрушитель эжекторного типа (ЭП-1); .

• алмазная буровая коронка, обеспечивающая эффект выхревого насоса в условиях забпя независимо от схемы подачи и природы очистных агентов.

Результаты исследований внедрены в производство на объектах плановых буровых работ б.ПГО: "Краскоярскгеология", "Сезеровосток-геология", "Прилснскгеологил", "Якутгеология"; на экспериментальном за-

подо техники алмазного бурения (ЭЗТА5) и Феодосийском механическом зазоде НПО "Союзгсотехника".

При проведении приемочных испытаний технических средств и технологии бурения с промызкой пеней, при непосредственном участии автора, s Норильской КГРЭ по данным хронометража установлены существенные улучшения показателей. Средняя механическая скорость бурения . возросла на 53.35%, средняя производительность увеличилась а 1.62 раза, проходка на долото - на'60.7%. Освоение технологии с промызкой пеной а Норильской КГРЭ позволило довести объем бурения до 22 тыс.п.м. с экономическим эффектом 137.5 тыс.руб./год (в ценах 1S87 года). Эти показатели утверждены б.Микгео СССР.

В Карамкенской КГРЭ бурение алмазными коронками с промывкой пеной обеспечило повышение средней механической скорости на 24.2%, средняя производительность увеличилась в 1.2Q раза, средняя проходка на рейс - на 22.5%, а расход алмазез снизился на 19.3%.

Годовой экономический эффект в б.ПГО "Сесвостокгеология" составил 37.3 тыс.руб (в ценах 1SS7 г., показатели утверждены б.Мингео СССР). '

В ПГО "Сосновгеология" за период с 1981 по 1987 год пробурено 598 тыс.п.м. скважин с'применением пены, общий экономический эффект составил 1.87млн.руб.

Результаты исследований используются в учебном процессе для : студентов сп ециапьностп 030700 - Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых, а также на факультете повышения квалификации специалистов по технике и технологии бурения геологоразведочных скважин при чтении курсов лекций "Теоретические основы процессов бурения*, "Бурение скважин в осложненных условиях".

Апробация работы.

Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались на ученых советах ВИТРа (1980-85 гг.), обсуждались на НТС проблемной НИЛ горной теплофизики, на кафедре ТТБС СПбГГИ (1985-96 гг.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Научные проблемы современного энергетического машиностроения и их решение" (Ленинград, 1987), на 7-ой Всесоюзной конференции •Поверхностно-активные вещества и применение ПАВ" (Шебекино, 1988), на 4-Й Всесоюзной конференции "Получение и применение пен' (Белгород, 1989). на 1-ом, 2-ом, 3-ем Международных симпозиумах по бурений разведочных скважин в осложненных условиях (Ленинград, С.Петербург, 1989, 1992, 1995), на Международном симпозиуме "Проблемы геотермальной анергии (С.-Петербург, 1993).

Личное участие автора состоит в формулировании и постановке теоретических и экспериментальных исследований, создании методик, лабораторных установок и стендов, обосновании физических и математических моделей и разработке программ их численного решения, в разработке технических средств для бурения с .пеной, а также в проведении опытно-промышленной проверки результатов исследований и оценке экономической эффективности разработанных рекомендаций.

Автор выражает искреннюю благодарность заслуженному деятелю науки и техйики РФ, профессору Б.Б.Кудряшову за консультации и внимание при подготовке диссертации. Автор выражает глубокую признательность сотрудникам ВИТРа к.х.н. Л.С.Стрелене, к.т.н. Н.С.Вилисанову, ассистенту СПбГГИ АВ.Козлову и доценту СПГТУ О.Ю.Устюшенковой за помощь в проведении экспериментальных исследований, всем участникам совместных работ и, особенно, А.А.Коробкову за разработку уникальных экспериментальных стендов, инженерно-техническому персоналу производственных организаций за содействие & подготовке и проведении

полегь'х испытаний и внедрений разработок в практику разведочного бурения.

Публнкацш:. По теме диссертации олубликооано 43 печатных работы, с той числе одна монография и две 5рош:оры, восемь авторских

СВИДс'ТОГ.ЬСТЗ.

Обт.?-: ?? V?. Диссертационная работа изло-

жена на 237 стр. машинописного текста, содержит 51 рис., 25 табл. и состоит из введения, шести глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы из 220 наименований и 10 приложений на 30 страницах.

Во сведении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируется основная идея, научная новизна, излагается реализация результатов исследований, приводятся денные о се структуре.

В пераои г:чис выполнен анализ, научное обобщение и оценка со-вреьчкнэго состояния технологии, технических средств и методов управлений процессом бурения с промывкой поной. Рассмотрены методы рео-метрии пены, аопрссы контроля структурно-механических и функциональных сзойстз пены, анализируются зависимости для термогидродинамических расчетов.

Показано, что имеющийся спектр методик и аналитических зависимостей для определения функциональных свойств и реологических показателей пены на в полной мере обеспечивают достоверность расчетов и прогнозов, что и определило задачи исследований.

Во второй главе приводятся обоснования для изучения реометрии пены в условиях изменения температуры и давления, анализируются и обобщаются исследования процессов структурообразования, реологии и тегшофизических свойств пены, обобщаются закономерности и определяются принципы регулирования физико-механических и функциональных показателей пены как очистного агента.

Третья глава посзящена исследованию гидродинамических процессов и услозкй преобразования структуры потока пены, установлению закономерностей и разработке, на этой основе, методических основ управления технологическим процессом промывки пеной.

Четвертая глава содгр;;<ит результаты исследований и разработок комплекса технических средств, обеспечивающих снижение энергоемкости, повышение экологической безопасности и управление процессом промывки при разведочном бурении с применением пекы.

В пятой гласе приведены результаты системного анализа и математического моделирования, обоснованы цели и выбор показателей при регулировании технологических свойств и параметров режима промывки; освещены различные аспекты практического применения принципов регулирования технологических свойств пекы и управления процессом бурения.

В шестой гласе излагается опыт внедрения в геологоразведочное производство технологий и технических средств для бурения скважин с применением пены, приводится оценка экономической эффективности.

Основные выводы отражают обобщенные результаты исследований в соответствии с поставленными задачами. .

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

: 1. Пена как дисперсная система независимо от объемного газосодержания в статике обладает свойствами твердого тела;прн необратимых деформациях в стационарном режиме движения напряжение и геолгетргш каналов обусловливают структурные изменения пены, что адекватно отражает ее реологические модели течения с явно выраженными иеиыотоиовшши свойствами. Установленные закономерности межфазиаго и внутрифазнрго взаимодействия по- ; зволяют комплексно.учитьгеать природу пены при контроле и регулировании ее фунщцоналъно-техиологицеаиис свойств как очистного агента. ■.•-■- :'■'..'":'■. '■•-.•.•-..'"■■

Неньютонозскиа свойства пены по Б.Митчеллу проявляется только при газосодержании сзышэ 54%, при этом вязкость опрэделпется по выражению ц = 1 + 3,6 р0"9. Многие исследователи используют предложенные зависимости в гидродинамических расчетах, однако, эти уразнэ-ния не отражают физической сути реологии, поскольку ке усггиагливэют зависимости между градиентом скорости с\!1д( и напряжением сдслга т при оценке реологического поведения.

Методика определения реологических ссойсга пены как сж^аемой-среды - сложная задача. Точность определения реологических пара'Мзт--ров связана с агрегатианой устойчивостью, которая зависит от процессов тиксотропного структурообразования.

Выполненные исследования показали, что стабильность пены увеличивается, как с ростом объемного газосодержания при нормальных ус-лозиях, так и при его существенном снижении, но при позышении давления в замкнутом объеме. При давлении 2 МПа устойчивость пены по показателю сеиерезиса возрастает от нескольких минут до полутора часов, а по агрегативному - почти на порядок, при давлении 6.5 МПа стабильность пены сохраняется в течение суток и более. Устойчивость пены значительно увеличивается с повышением вязкости раствора на основе бентонита, даже по сравнению с вводом реагентов - стабилизаторов ¡ШЦ и М-14. * '

Твердые частицы горных пород, эквивалентные по дисперсности шламу при алмазном бурении, способствуют образованию трехфазной пены, которая нз разрушается длительное время. Максимальная устойчивость пены достигается при концентрации, твердых частиц 15 - 20% по массе к жидкой фазе.

С повышением температуры от 20 до 60° С з условиях атмосферного давления устойчивость пены на основе НП-1 снижается более, чем в 4 раза (по показателю синерезиса), но при увеличении давления в этих же интервалах температуры уменьшается незначительна При давлении 2

МПа и температуре 50° С период полураспада замкнутого объема пены составляет более 1 часа. Относительно высокую стабильность пены можно объяснить за счет повышения дисперсности и изменения давления в каналах Плато-Гиббсг

Характеристика устойчивости пены по скорости синерезиса может быть выражена безразмерным комплексом У

У = с1л 01а, (1)

где с1п- средний диаметр пузырьков пены, м; 0 - статическое напряжение сдвига, Па; а - поверхностное натяжение, Па м.

• Особенности тиксотропных явлений, скорости структурообразова-ния, ^ условия и характер разрыва структуры исследозались выводом образцов пены из состояния покоя постоянной скоростью сдвига.

Разрыв структуры пены можно характеризовать вязким течением, пластическим разрывом и хрупким разрывом, наступающим после достижения предельного напряжения сдвига. Пены ка основе НП-1 характеризуются вязким течением, а для стабилизированных бентонитом характерен переход от упругих деформаций к течению с пластичным разрывом.

Скорость тиксотропного упрочнения возрастает с повышением кратности до определенного ее значения, затем снижается. В пене,_ стабилизированной бентонитом, максимум наблюдается при кратности К = 5+10. '

Вязкоупругие свойства пены исследовались при постоянном значении заданного напряжения сдвига. Измерения проводились в интервалах времени, когда завершались процессы тиксотропного структурообразо-вания пены, но еще не началось ее разрушение.

При различных значениях приложенного напряжения строились графики зависимости угла деформации во времени. Условный предел текучести и и наибольшая пластическая вязкость неразрушенных структур

пены jip определялись по системе уравнений, составленной по опытным данным. Влияние изменения поверхностного натяжения в процессе деформации на модуль сдвига Е не учитывалось.

Расчетные значения и, |iP и £ в зависимости от кратности пены

представлены на рис.1.

Рис. 1. Зависимость упруговязкопллстических свойств пены от кратности.

Результаты экспериментов свидетельствуют, что пена обладает свойствами твердого тела во всей области существооания по газосодержанию (ниже 54%) и проявляет упругое восстановление формы после снятия напряжений, но при их превышении развивается необратимая деформация - течение без приложения дополнительной сипы, что свойственно жидкости Максвелла. ..

При напряжении ниже верхнего предела текучести (т < Т1 ) проявляется только упругая деформация, которая характеризуется процессом изменения формы, пузырьков от шарообразной до эллипсоидной; при г > ^ наступает стационарное течение практичёски с неразрушенной

структурой, при отом пузырьки воздуха как бы перекатываются друг по другу (эффект пристенного скольжения), однако при любом напряжении существует область упругой деформации.

Характерней особенностью пены является то, что с ростом газосодержания модуль сдвига Е и условный предел текучести 11 уменьшаются, а наибольшая пластическая вязкость неразрушенной структуры ¡др увеличивается. Величина рр/с определяет релаксацию напряжений. Наличие у пены такого реологического параметра, как время релаксации, определяет свойстео памяти, которое отчетливо проявлялось в опытах. Модуль сдвига Е характеризует оеличину сил сцепления между пузырьками пены. При вязком течении упругие сзойства пены препятствуют перемещению отдельно взятой ячейки, что обуславливает ее движение в трубах как "пробки" по тонким пленкам жидкой фазы вдоль стенок. С увеличением напряжений под дейстаием сил деформации происходит изменение структуры пены без нарушения ее гомогенности, но отдельные ряды ячеек приобретают как бы стационарное течение относительно друг друга с увеличением скорости к центру потока, формируя градиент скорости и переход к структурному течению.

При медленных сдвиговых течениях вязкоупругих жидкостей действуют касательное 0 и нормальное ст напряжения. Мерой проявления неньютоновских свойств пены может служить их отношение (параметр Вейсенберга \А/е = с/0 ). Напряжение на сдвиг и сжатие определялись по методике П.А.Ребиндора. Установлено, что для пены сохраняется близкое к постоянному значение \Л/е = 2. Условие равновесия (удерживающая способнось твердых частиц в пене) можно выразить зависимостью:

Л, 5 3-(Э + а)/[ д (рч - рп)) 5 Э-е/[д (рч - р„)],

(2)

где р*, р„ - плотность частиц и пены соответственно, кг/у,3; д - ускорение свободного падения.

Оценка реологических параметров пены осуществлялось по эффективной (кажущейся) вязкости, которая наиболее полно учитывает суммарное влияние вязкостного и прочностного сопротивления течению при определенной скорости сдвига и удобна для практических расчетов в буровой гидравлике.

Измерения проводились на ротационном вйсказимотрз ВСН-3, в которое (по предварительным опытным данным) было минимизировано влияние геометрических параметров измерительных элементов. Определялись псевдоразноБескые значения реологических характеристик пены.

Реологическое поведение пены и при объемном газосодержании ниже 54% (область исследования 0,45 < р > 0,96 ) соответствует модели Шзедова-Бингама - аффективная вязкость снижается с увеличением скорости сдвига. Подтверждается характерная особенность реологических свойств пены - с ростом газосодержания эффективная вязкость повышается.

При температуре 35-95° С у пены на основе НП-1 уменьшается отклонение от ньютоновской жидкости.

Выявленные закономерности механизма роста устойчивости, статического напряжения сдвига и зффектизной вязкости пены с повышением концентрации твердых частиц поззолили установить функциональную взаимосвязь между этими параметрами в области значений концентрации 0.02 ^ е 5 0.15 и 0.15 <-г < 0.3. Полученные эмпирические зависимости пригодны (с вероятностью 0.95) для прогнозирования одной величины при известной другой.

Для исследования влияния геометрии каналов на реологические модели течения стендовые условия позволяли измерять перепад давлений при различных расходах и газосодержении (0.7 < р < 0.9) пены при ее движении в круглых трубопроводах различного диаметра длиной до 40 м.

1В

и в кольцевом канале длиной 5 м с геометрическими параметрами (О - 1 (по стандарту труб геологоразведочного бурения) при меняющейся радиальной ширине от 2 до 10 мм. Температура пены задавалась в пределах 18 - 20° С.

Для определения хонечных результатов по экспериментальным данным (др, О) были введены дополнительные величины - консистентные переменные, по которым строились графики кривых консистенции, а затем, по разработанной программе для ЭВМ, выполнялся переход к истинной кривой течения 3\!15г* /(т) с последующим преобразованием.к аналитическому виду.

' Полученные результаты обработки опытных данных при течении пены в круглых трубах в ламинарном режиме наглядно устанавливают влияние предельного (динамического) напряжения сдвига т0, что свойственно телам Швздова-Бингама (т = т0 + ц-у)- Течение пены в круглых каналах - структурное, в потоке существует цилиндрическое "ядро" радиусом г,, расположенное концентрично по трубопроводу. Внутри этого "ядра" напряжение сдвига меньше т0 и <Мсг = 0. Для течения пены в круглых трубах (с внутренним радиусом Я) необходимо, чтобы выполнялось условие г<Я или р<2т0/Р*.

Полученные реограммы течения пены в стесненных кольцевых каналах проходят через начало координат, но отличаются от ньютоновских жидкостей наличием 8-образного участка течения и показателем п < 1, что свойственно псевдопластическим жидкостям Оствальда - де Ваале, реологическая модель которых описывается степенной зависимостью т = ку". При течении пены в стесненных кольцевых каналах под действием сил трения о стенки внешней и внутренней труб образуется расслоенная структура - жесткое "ядро" разрывается на отдельные струи. Касательные напряжения в таком потоке могут существенно снижаться за счет аффекта пристенного скольжения, и кривая реологической модели течения выходит практически на начало координат. ~

Между уравнениями реологических моделей Шэедова-Бингама и Оствальда-де Ваале устанавливается связь, которую можно выразить через эффективную вязкость

ц*р = . (3) •

где к - индекс консистенции, Па с; п - показатель отклонения пены от ньютоновской жидкости; у - скорость сдвига, с'1.

Эффективная слзксстт, пены зависит от объемного газосодержания при определенном значении скорости сдвига, что позволяет приближенно оценивать реологические показатели численным методом.

На основании опытных данных с применением разработанной программы расчета (АРРР?) на ЭВМ выведены зависимости кип как функции объемного газосодержания р. .

к = 0.3/(1.02 - Р), (4)

п = 40.93- 131.2-р + 141.3-|12 - 50.7-р3, (5)

Для расчета эффективной вязкости по уравнениям (3), (4), и (5) при определении гидравлических потерь а циркуляционной системе скважины необходимо установите градиент скорости.

В сжимаемой среде возникают силы сопротивления, пропорциональные скорости всестороннего сжатия. В практических расчетах для определения скорости сдвига в потоке пены сжимаемость' можно учитывать через объемное газосодержание по показателю отклонения поведения пены от ньютоновской жидкости (уравнение 5): для круглых каналов (диаметром с!)

у = (8 УСр/б).(Зп + 1)/(4п), (6)

для кольцевых каналов ('эквивалентного диаметра с!»)

у = (12 Уср/<1,Н2п + 1)/(Зп), (7)

где \/ср- средняя скорость потока пены, м/с.

2. Показателем, характеризующим устойчивость гомогенной

структуры потока пены, является критическая скорость, эквива-

лентная скорости звука в среде. Выявленные -закономерности позволяют определять управляющее воздейстаие на гидродинамические режимы и устанавливать необходимую структуру потока в циркуляционной системе, обосновывать выбор и разработку технологического оборудования, технических средств и технологии бурения скважин с минималышми энергетическими затратами.

Эффективная вязкость пены снижается с ростом градиента скорости, поэтому скорость потока может достигнуть критического значения, при котором силы вязкости не будут оказывать стабилизирующего действия, приводя к нарушению гомогенности среды.

На основе визуальных наблюдений и изучения кинограмм скоростной съемки при исследовании процесса течения на специальном стенде с прозрачной трубой установлено, что наиболее интенсивное дробление пены с газосодержанием 0.7 й р £ 0.89 на "пробки" происходит при ее течении в кольцевом канале диаметром 3 + 5 мм со скоростью 18 +20 м/с. При повышении скорости потока интенсивность дробления возрастает, длина пенных пробок уменьшается, а воздушных - увеличивается. При скорости потока 24 +' 24.5 м/с "пробковое" течение переходит в "кольцевую" структуру, когда поток пены перемещается непосредственно по стенкам канала, а газовая фаза - в ядре потока. Аналогичное изменение структуры потока происходит и в круглых каналах (с! » 56, 32,15 мм) независимо от угла наклона.

Сравнительный анализ расчетных значений скорости звука в потоке пены и полученных экспериментальных данных показывает, что характер развивающихся явлений в потоке тесно связан с величиной отношения скорости в данной точке потока к скорости звука (или критической скорости потока) -числом Мака:

Ма = Уп/а. (8)

где а - местная скорость звука в пене, м/с (а2 = р/р„).

При Ма < 1 (доззукооой поток) сохраняется гомогенная структура, при Ма = 1 (звуковой лоток) проявляется "пробковая" структура потока, в области значений Ма > 1 (сверхзвуковой поток) резко возрастает энергетические затрты - поток приобретает кольцевую структуру.

Классическими представлениями гидродинамики устанавливается связь структурных изменений потока пены с обобщенным параметром Реймольса (Ре*) при значении 2500 £ Ре* 2:27С0. Для потока с большим газосодержанием критерий Не* ниже.

Аппроксимацией известных опытных данных получена зависимость для условия "переходного режима* течения (совместно с А.В.Козловым):

Ие*п = 1722.9- ехр(0.2112/п). . (9)

Полученные значения характеризуют не условия перехода от ламинарного течения к турбулентному, а изменения структуры потока пены. При "пробковой" структуре продолжает сохраняться ламинарный режим и, вследствие ограничения потока стенками канала и границами раздела газовых включений, отсутствуют условия для возникновения турбулентных завихрений.

При кольцевой структуре потока оценивать режим течения по критерию Ре* не коррэктно, поскольку показатели эффективной вязкости пены для всего сечения потока не применимы.

При условии Ма > 1 происходит частичное выделенио воздуха, а ' поток пены движется вдоль стенок канала, сохраняя устойчивый ламинарный режим, а среда с меньшей плотностью движется с большей скоростью в центре потека.

Выявленное концентрическое расслоение потока пены при повышении критической скорости и разрыв ячеистой структуры под действием силы трения в стесненных кольцевых каналах были учтены при разработке аэродинамического пеноразрушителя.

Интенсивность гашения пены в аэродинамическом пеноразрушите-ле с кольцезой камерой усиливается под действием перепада давления в камеро разрежения и гидродинамического удара струей сжатого воздуха с помощью трех и более сопел, исключающих взаимовлияние. Специальный экран разделяет поток - воздух отводится в атмосферу, а вспененная жидкость в приемную емкость, где происходит окончательное разделение неустойчивой системы и оседание шлама. Эффективность разрушения пены повышается также потому, что для достижения критической скорости в кольцевом канале требуется меньший расход жатого воздуха СЗГ, определяемый по формуле:

Ог = Укрг-Р, (10)

где Р - площадь кольцевого канала, м2.

По опытным данным 20 ^ \АрГ < 36 м/с. Устройство защищено авторским свидетепьством N1204228 (1336). Пеноразрушитель прост по конструкции, имеет небольшие размеры и вес. Его производственные испытания показали высокую надежность в работе.

При колонковом бурению скважин алмазными коронками с промывкой пеной о б.ПГО "Якутгеология", "Приленскгеология" и "Севзапгеология" показали, что дазлс-ние в циркуляционной системе по сравнению с промывкой водой возрастает в два раза и более, ля снижения гидравлических потерь при движении пены в кольцевых каналах предложено новое техническое решение алмазной буровой коронки (авторское свидетельство N1657596.1991). Система боковых промывочных каналов на матрице и корпусе коронки в виде многозаходных винтовых трапецеидальных пазов, направленных по кернообразующей поверхности в сторону вращения, а по скважинообразующей - противоположно, при вращении выполняет функции ротора вихревого насоса. Чем больше скорость вращения коронки и меньше ширина кольцевых каналов, тем выше эффект вихревого насоса и интенсивнее отвод теплоты.

Снижение гидравлических сопротивлений в стеснс-ннь'х "сгьцззых каналах в процессе бурения уменьшает давление з кернопркемной трубе, предотвращает осложнения, сыгвснныэ сал;оза:слинкой керна, повышает его выход и производительность бурения. Стендовые испытания показали, что предложенная конструкция алмазной коронки создазт еффокг вихревого насоса с любым .очистным агентом, независимо от наклона с:<зата:кы в пределах 0-:-SQ° Гидргапичаские сопротивления движению пены снижаются на порядок и сохраняется устойчивая гомогенная структура потока.

3. Установленные зависимости критической скорости твердых частиц от газасодержани, коэффициентов сопротивления от режима течений, теплоотдачи от гидродинамических • условий, а также mгпг.п;:ро подпоета пены от ее состава позволяют, с достаточной для практических целей точностью, определять техколотческие параметры i:po.-ine::u в широком диапазоне температур горных ¡город (от -6 до +90 "С) при бурении скважин.

Основным параметром, определяющим выносную способность промывочной жидкости является скорость восходящего потока. Оценка выноской способности пены по скорости потока, удерживающего шаровидные частицы во взвешенном состоянии яиляетсл наиболее достоверной. При отом критическая скорость определяется равновесием гидродинамической подъемной силы потока и силы тяжести частицы в среде, что позволяет выражать силы сопротивления среды через гидродинамический коэффициент сопротивления

к = 2/3 d4g-(p4 - pnVwV (11)

где vv - критическая скорость, м/с.

Критическая скорость 'парообразных частиц определялась на специальном стенде с вертикально установленной прозрачной (стеклянной) трубой длиной 3,3 м, что обеспечивало визуальное наблюдение за про-

цессом. Магнитный шарик определенного размера и плотности подвешивался в трубе на шелковой нити; ¿наружи трубы на высоте шарика закреплялись индукционные датчики типа РС-2

Процесс взвешиезния магнитного шарика в потоке регистрировался с помощью осциллографа Н-115, фиксирующего возникающие ЗДС в цепи индукционных кг.тушек. Измерения выполнялись, как при увеличении, так и при уменьшении скорости потока. Зависимость коэффициента сопротивления от обобщенного параметра Яе* может быть выражена уравнением

кв 10(0.506-0.4вЫв Пеу (12)

' Экспериментально установлена связь критической скорости с газосодержанием потока пены, на основании которой получена эмпирическая формула:

\Л/ * 0.33(1- р)"417 •ехр(0.00323рчс1чд). (13)

Зависимость (13) может применяться для расчета технологических режимов промывки скважин. Расчетные значения хорошо согласуются с опытными данными.

Экспериментальная установка для определения коэффициента теплопроводности пены включала термостат для подачи теплоносителя (воды) в измерительный узел, представляющий собой кассету дискообразной форуы. После прогрева измерительного узла теплоносителем до заданной температуры, в зазор между нагревателем и теплоприемником заливалась пена. Температура спаев термопар измерялась до момента ее стабилизации. В результате регрессионного анализа получены зависимости, описывающие теплопроводность пены (Хп): для двухфазной пены

. + (14)

для трехфазной пены на основе бентонита

Хп=»и1 -р)0в + ХгР, (15)

где и X, - коэффициент теплопроводности жидкости и газа соот-

вет,леенно.

Результаты расчета коэффициента теплопроводности пены по различным зависимостям приведены на рис.2.

хл> Вт/{м-1<„

Рис.2. Результаты расчета г^ коэффициента теплопроводности пены.

I - по Манегольду; 2 - по модели Оделевского В.И.; 3 - по правилу аддитивности; ностн; 4 - по уравнению (¡4); '

5 - по урлнкению (15).

О

Для исследования теплоотдачи при вынужденной конвекции пеиы разработаны (совместно с А.В.Козловым) специальный стенд и методика экспериментов. В качестве измерительного узла использовался макет скважины, представляющий собой ледяной блок. Для определения значения критерия Нуссельта, характеризующего конвективный теплообмен, необходимо было измерять температуру пены на входе в канал, суммарную массу пены, прошедшей через канал за время и диаметр канала.

В результате регрессионного анализа, установлена зависимость, связывающая критерий Ми со значением критерия Пекле (Ре):

I

N11 = 1.29 Ре027

(16)

Экспериментально установленные зависимости (4 +7) и (12 +16) были использованы для расчета параметров потока пены и температурного режима скважины.' На основании дифференциального уравнения . движения разработана математическая модель гидравлических прессов при движении пены а скважине, позволяющая определить давление, плотность, объемное газосодержанио, эффективную .вязкость, градиент скорости, критическую скорость частиц шлама и режима течения в любой точке циркуляционной системы.

Результаты расчета потерь давления пены и фактические данные при бурении скважины долотами ДЦА-76 в Норильской КГРЭ при подаче раствора ПАЗ 22 л/мин, воздуха - 1 м3/мин приведены на рис.4. Расчет- ' ных значения от опытных данных отклоняются менее 10%.

Для расчета температурного режима скважины использовалось аналитическое решение Б.Б.Кудряшовым дифференциального уразнения теплового баланса.

Расхождения расчетных данных с опытными при тех же услозиях бурения скважины до глубины 1400 метров не превышают 10%, что ези-. детельстзует о достоверности определения теплофизических свойств паны и соответствии разработанной математической модели процессам движения пены в циркуляционной системе скважины.

4. Эффективная ступенчатая подача пены а циркуляционную систему скважшш обеспечивается компрессорпо-дохсштыми устройствами при полном отборе гидразлической мощности базового насоса, что достигается стабилизацией скорости движения жидкостного поршня до завершения цикла посредством связи профиля протечной камеры сжатия с кинематикой насоса.

Высокая стоимость эксплуатации и сложность транспортировки тяжелых компрессорных установок практически исключают возможность применения прямого способа нагнетания пенных систем при разведочном бурении.

В геологоразведочном бурении широко применяется ступенчатый способ нагнетания пенных систем, реализуемый с помощью компрессоров общего назначения и дсжимиых устройств на базе буросых насссоа, Принцип их действия аналогичен действию поршневого компрессора, но роль поршня играет жидкость, поступающей от дозг.рэзочкого кассса и перемещающаяся в камере сжатия под действием поршня основного насоса.

Применение иззестных конструкций дожимных устройств на быстроходных трехплунжерных насосах НБЗ-120/40 и Н54-320/33 оказалось малоэффективным, с увеличением газосодержания и давления нагнетания резко падает подача пены, вплоть до срыва рабочего процесса.

Особенностью КДУ язляется то, что рабочие процессы тесно связаны со знакопеременным относительно сил гравитации движением жидкостного поршня под воздействием воззратно-поступательнсго 'перемещения плунжера изсэса. При этом в рабочем цилиндре возникает неустановившееся движение жидкости, проявляются инерционные силы, влияющие на величину объемных потерь.

Скорость плунжера насоса V изменяется по синусоидальному закону:

V, = га(8!пф, + 0.5Хк/ш 5!п2«?0, (17)

где г - радиус кривошипа насоса, м; о а 2п-п ; п - частота вращения . коленчатого вала насоса, с"1; <р - угол поворота коленчатого вала: - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Скорость жидкостного поршня соответствует тому же закону только тогда, когда его ускорение (]) не превышает ускорения свободного падения. В случае) > 9,81 м/с2, во второй половине нагнетательного хода и столб жидкости продолжает двигаться с большей схоростью относитель-

но плунжера насоса и оказывается во взвешенном состоянии, что приводит к разрыву его сплошности. '

Если во второй половине нагнетательного хода , при замедленном движении плунжера насоса, скорость жидкостного поршня в камере сжатия будет оставаться постоянной, то силы гравитации не будут оказывать влияния на рабочий процесс. Это можно обеспечить уменьшением площади сечения камеры сжатия пропорционально изменению скорости поршня.

Для расчета профиля верхней части камеры сжатия (рис.3), обеспечивающего постоянство скорости движения зеркала жидкостного поршня, аналитическим путем полученоуравнение:

1 KZ, 2 K-Zj

Ded ■ D4 [-Sin(-) + 0.5 S¡n(--)]1/г (18)

A r-A r-A

где De« - внутренний диаметр верхней части камеры сжатия , м; D4 - внутренний диаметр цилиндрической части камеры сжатия, м; О™ -диаметр плунжера, м; 2i - расстояние по вертикали от верхней кромки камеры сжатия, м; г - радиус кривошипа плунжерного насоса, м; А - сокращающее обозначение А = max (Sin q>¡ + 0.5Xk/w Sin 2q>¡).

В реальной конструкции КДУ диаметр камеры сжатия в верхней части не моя<ет быть меньше диаметра седла нагнетательного клапана и больше диаметра ее цилиндрической части, поэтому налагаются следующие условия:

DcSD«íSD4; 2 ¿ (1/К)-A, <¡>¡*o. (19)

где <p¡»o - угол поворота коленчатого вала насоса при котором ускорение плунжера равно нулю (¡=0).

А-А

Рис.3. Компрессорно-дожимное устройство с профилированной камерой сжатия.

1 - цилиндр насоса; 2 - плунжер: 3 - шатун; 4 • кровоишп; 5 - всасывающий клапан насоса; б - камера сжатия; 7 - профилированный участок; 8 - жидкостной поршень; 9 - зсрзкхвд жидкостного поршня; 10 - всасывающие газоцые. клапаны; 11 - нагнетательный клапан.

Нозыз технические решения, защищенные авторским свидетельством (№ 1097331, 1934), были использованы при ВИТРом при разработке опытных образцов компрессорно-дожимных устройств, изготовленных Феодосийским механическим заводом на базе насоса НБЗ-120/40.

Экспериментально подтверждено, что при выполнении камеры сжатия с профилем, соответствующим расчету, проникновение газа в жидкость не происходит и сохраняется зеркальная поверхность при ускорении жидкостного поршня, в 3 - 4 раза превышающем ускорение свободного падения, при этом значение коэффициента подачи составляет не менее 0.85 в области существования пены (по верхнему пределу газссо-держакия р < 0.96).

На основе общих положений моделирования поршневых компрессоров составлена физическая и математическая модели (с программой численного решения) компрессора с жидкостным поршнем для подачи пены, учитывающие особенности его рабочего процесса.

Создание единой математической модели гидравлических процессов при движении пены в екзажинэ и технологических режимов ее подачи

КДУ связано с рядом трудностей. Поэтому предварительно проектируются технологические режимы промыаки с учетом оптимальных показателей функциональных свойств и потерь давления, на основании которых затем моделируется рациональное использование гидравлической мощности КДУ при подаче пены в скважину. Результаты моделирования (рис.4), подтвержденные практикой, показывают, что при попном отборе гидравлической мощности базового насоса КДУ со специальным профилем камеры сжатия обеспечивает оптимальные параметры бурения скважин с промывкой пеной.

Разработанные математические модели и программы их численного решения, позволяют управлять режимом промывки скважины с максимальным использованием потенциальных преимуществ пены как очистного агента и пригодны для оптимизации процессов бурения

Рис.4. Моделирование технологических режимов промывки и подачи пены с применением УКД-Н4 (скв.1853, Норильск). Точки - экспериментальные данные; 1 - гидравлические потери при движения пены; 2,3,4 - производительность УКД-Н4 , соответственно на 1,2,3 пределах насоса.

(на основе гидравлических программ), где в качестве целевой функции может выбираться косвенный показатель технико-экономической эффективности бурения - снижение дифференциального давления, предотвращение растепления пород или поглощения промывочной жидкости, а также критерий первостепенных задач в зависимости от условий бурения.

N

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ и РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Разработанные методические основы регулирования технологических свойств пены в связи с гидродинамическими процессами позволяют эффективно использовать ее преимущества как очистного агента для обеспечения ресурсосберегающей экологически безопасной технологии бурения, повышать технико-экономические и качественные показатели геологоразведочных работ, особенно, е неблагоприятных геологических и природно-климатических условиях, что имеет важное народнохозяйственное значение.

2. Пена сохраняет неньютоновские* свойства при любом объемном газосодержании, которое является основным определяющим параметром ее структурно-реологических показателей.- Установленные зависимости эффективной вязкости, градиента скорости, критической скорости твердых частиц, коэффициента сопротивления движению, теплопроводности пены от изменения величины объемного газосодержания, а также зависимость структуры потока от скорости движения обеспечивают регулирование технологических свойств пены как очистного аге1гга и могут составить основу для расчета гидродинамических процессов в скважине в диапазоне требуемых режимов промывки при бурении в породах с различными температурами.

3. Полученное физические и математические модели позволяют комплексно учитывать природу пены и условия ее течения в циркуляционной системе, определять границы ее рационального использования.

дают возможность управлять технологическими операциями в едином

цикле "генерация - подсчз - забой - скважина - регенерация" и рекомендуются для составления гидравлических программ оптимизации, про-иесса бурения в конкретных условиях.

Л. Эффект разрушения пены, достигаемый совокупным действием порелзда давления в зоне роз ре-жен и я, фронта ударной волны, концентрического расслоения потока при превышении местной скорости звука в стесненных кольцевых каналах, положен в основу эффективного пеиораз-рушителя, обеспечивающего многократное использование раствора пенообразователя и экологическую безопасность.

5. Обоснованная о результате выполненных исследований конструкция буровых коронок обеспечивает в процессе колонкового бурения зффеет вихревого насоса, за счет чего устраняются дополнительные гидравлические сспрогизлокия в кольцевых каналах, обеспечивается устойчивость гомогенной структуры потока пены и усиливается теллоотвод от рабочих пооорхностей лородоразрушающего инструмента.

С. В условиях геологоразведочного бурения целесообразно применение ступенчатом подави пены в циркуляционную систему скважины с помощью компрсссооно-дожимных устройств, обеспечивающих полный отбор гидравлической мощности бурового насоса при газосодержании в пе.чо до 20%. Устанозлоинью закономерности рабочих процессов КДУ с двухфазным рабочим талом позволяют стабилизировать скорость жидкости в гравитационном поле до завершения цикла в камере сжатия, обос-нозать физическую и математическую модели регулирования режимов работы при подачо пены в циркуляционную систему с заданными параметрами.

7. Вылолненныэ исследования позволили разработать на уровне изобретений аффективные технические средства для. бурения с пеной: компрессорно-дожимные устройства УКД-НЗ. УКД-Н4. УКД-Н5, УКД-Н32, пенераврушитель ЭП-1. а также буровую коронку, обеспечавающую зф-

фект вихревого насоса, соответствующие требованиям геологоразведочного производства и экологической безопасности, надежные в эксплуатации, удобные в обслуживании, что позволило с высоким экономическим и социальным эффектом освоить их на практике при разведхе месторождений полезных ископаемых. Пробурено более 40 тыс.п.м. плановых сква-

«

жин, в том числе глубиной до 1400 м, с промывкой пеной в сложных горно-геологических и суровых климатических условиях (б. ПГО "Красноярскгеология", "Приленскгеолошя", "Сеззостокгеология", "Якут-геология"). Производительность бурения долотами возрасла на 62%, алмазными коронкаим - на 25%, расход алмазов снизился на 15%, пенообразователей - на 60% (показатели утвер>:<дены б. Мингео СССР).

8. Разработанные научно-методические рекомендации по применению пены целесообразно использовать при формировании рецептур дисперсных очистных агентов, конструировании поршневых машин с двухфазным рабочим телом и выборе технологических мероприятий и технических средств для предотвращения и борьбы с пожарами в шахтах и горных выработках.

9. Первоочередными задачами дальнейших исследований должно стать дальнейшее усовершенствование средств контроля, распознавания технологических ситуаций и оперативного изменения функциональных свойств пены, а также обоснование гидродинамических и технологических условий транспортирования керна пеной при бурении с двойной и одинарной колоннами.

Основное содержание диссертации опубликовано

в следующих работах:

1. Слюсарев Н.И., Козловский А.Е., Лоскутов Ю.Н. Технология и техника бурения геологоразведочных скважин с пеной - С.-Пб. : Недра, СПбО, 1995.160 с.

2. Кудряшов Б.Б., Слюсарев Н.И. Закономерности циркуляционных процессоз при бурении с использованием газожидкостмьк сгснтоз. / В кн.: Бурение скважин с применением воздуха. - М.: Не/'ра, 1QS0. С. .95-115.

3. Вартыкян В.Г., Вулисанов Н.С., Слгасарьз Н.И., Оркин U.M. Ис-следозание влияния технологических параметров на производительность дожимного устройства с жидкостным поршнем // Вопросы промыски и крепления скважин. М.: Согазгестехмика, 1934. С.42-47.

4. Вартыкян З.Г., Кирсанов А.И., Слюсарев Н.И., и др. Методические рекомендации по бурению скважин бескернозым способом с очисткой забоя пеной - Л., ВИТР, 1S86. 40с.

5. Еейраух А.Н., Вулисанов Н.С., Кирсанов А.И., Слюсарев К.И. Разработка и исследование дожимных устройств на базо быстроходных плунжерных насосов для бурения геологоразведочных скзгжин с применением пенных промывочных систем // Научные проблемы современного-знергитического машиностроения и их решение. Тез. докл. всесоюзной научн. техкич. конф. Л., ЛПИ, 1987.162 с. ;

6. Вейраух А.Н., Вулисанов Н.С., Кирсанов А.И., Слюсарев Н.И. Создание и внедрение компрессорно-дожимных устройств на базе плунжерных насосов для бурения геологоразведочных скважин с применением пенных промывочных систем Н Научные проблемы сие- ременного энергетического машиностроения и их решениепгез.дохл.всесоюзн.-технич.конф. Л., ЛПИ, 1287. 163с.

7. Вулисанов Н.С., Кирсанов А.И., Слюсарев Н.И., Устюшенкова О.Ю. К расчету рабочего процесса компрессора с жидкостным поршнем для газожидкостных систем И Зап. ЛГИ, Л., 1935, т.106. С.34-37.

8. Вулисанов Н.С., Кирсанов А.И., Слюсарев Н.И. Методика исследования конструктивных параметров компрессорно-дожимных устройств для бурения с пеной // Совершенствование технологических средств и технологии промывки и крепления скважин. Л., ВИТР, 1985. С.63-68.

9. Вулисанов Н.С., Кирсанов А.И., Слюсарев Н.И., Иоффе Г.М. Анализ работы клапанных систем компрессорно-дожиг/ного устройства // Совершенствование технолгических средств и технологии промывки икре-пления скважин. Л., ВИТР,-1985. С.58-62. .

10. Вулисанов Н.С., Слюсарев H.H., Иоффе Г.М. Исследование не- ■ стационарных процессов в компрессорно-дожи-мном устройстве с цилиндрической рабочей камерой // Пути повышения эффективности алмазного бурения. Л., ВИТР, 1886. С.79-82.

11. Кирсанов А.И., Слюсарев H.H., Вулисанов Н.С., Мураев Ю.Д. Универсальная приставка к поршневому насосу для нагнетания газожидкостной смеси при алмазном бурении // Разработка и совершенствование технологии алмазного бурения з сложных горногеологических условиях. М.: Союзгеотехника, 1982. С. 87-93.

12. Кирсанов А.И., Слюсарев Н.И., Вулисанов Н.С. Особенности охраны труда при применении ленных систем в качестве промывочной

среды II Охрана труда на геологоразведочных работах. М.: Союзгеотехни-ка, 1982. С.30-32.

13. Кирсанов А.И., Вулисанов Н.С., Слюсарев Н.И. Исследование работоспособности дожимных устройств торцевого типа на базе плунжерных насосов // Вопросы промывки и крепления скважин. М.: Союзгео-тохника, 1984. С.37-41.

14. Козлов A.B., Слюсарев Н.И., Яковлев A.M. Расчет термодинамических параметров пены в циркуляционной система скважин. II Промывка и крепление скважин. Л.:ВИТР, 1990. С. 77-85. ' »

15. Козлов A.B., Слюсарев Н.И. Исследование теплопроводности пен. // Исследование и разработка методов и средств для реализации высокоэффективной ресурсосберегающей технологии геологоразведочного бурения. Л.: ВИТР, 1190. С. 13 1-135.

16. Козлов A.B., Слюсарев Н.И., Яковлев A.A. Эксперментальное определение числа Нуселльта при движении пены // Бурение скважин в осложненных условиях. Тез. докл. 3-го международн. симл. "Бурение скважин в осложненных условиях". СПб., 1995.

' 17. Кудряшов Б.Б., Слюсарев Н.И.,Козловский А.Е. Расчет давления нагнетания при бурении скважин с очисткой забоя пеной // Разведка и охрана недр. М„ 1987, N2. С.36-39.

18. Рудометов Ю.Г., Стреленя Л.С., Слюсарев Н.И. Реологические свойства аэрированных цементных растворов. //Тез. Докл. 1У Всес. Конф. "Получение и применение пен". Белгород, 1989, С. 34.

19. Рудометов Ю.Г., Стреленя Л.С.', Слюсарев Н.И. Исследование тампонажных композиций для искусственных фильтров. // Зсп. СПбГГИ, Спб, 1993. С. 104-115.

20. Слюсарев Н.И., Козлозский А.Е: Исследование устойчивости пенных промывочных сиситем II Совершенствование технических средств ССК и повышение эффективности их внедрения. Л., ВИТР, 1987, С,157-162.

21. Слюсарев Н.И., Козловский A.B. Определение потребной скорости восходящего потока пены для эффективной промывки скважин If Совершенствование и внедрение технологии промывки и тампонирования скважин в условиях Восточной Сибири и Крайнего Севера. Л., ВИТР, 1987, С.66-75,

22. Слюсарев Н.И. Выносные свойства пены // Примывка и крепление скважин и охрана окружающей среды. Л., ВИТР, 1988. С.34-40.

23. Слюсарев Н.И., Меджитов О.В., Стреленя Л.С. Зависимость реологических свойств и устойчивости пены от температуры и концентрации твердой фазы//Зап. ЛГИ. Л., 1988, т. 116, С.54-58.

24. Слюсарев Н.И., Стреленя Л.С. Об аффекте пристенного скольжения пен. // Tea докл. У11 Всесоюзн. Конф. Поверхностно активные вещества и сырье для их производства. Физико- химические свойства и применение ПАВ. - Шебекино, 1988. С. 152.

25. Слюсарев Н.И., Денисов Н.Л., Рудометов 10.Г., Стреленя Л.С. Результаты гидрсразрыэа проницаемых пород пеной. // Физические процессы горного производства. Л.: ЛГИ, 1989. С. 23-28,

2G. Слюсарез Н.И., Меджитов О.В. Изоляция зон поглащения пеной //Тез. Докл. 1 Междунар. Симп. "Бурение скважин з осложненных условиях" . Л, 1939. С. 43.

27. Слюсарез Н.И., Стреле-ня Л.С. Новые составы для прошиваемых тампонажных материалов // Проблемы геотермальной энергии. Тез. докл. Международн. симп., С-Пб, СПбГГИ, 1993. С. 75.

28. Слюсарез Н.И, Козлос Л.5..Ргсчзт температурного режима схзагшш в период проведения гряроразрызя пород // Физические процессы горного производства. С-Пб, СПбГГИ, 1993. С.16-22.

29. Слюсарез. Н.И. Метод восстановления дебета и приемистости геотермальных скважин И Геотермальный бюллютень. СПб.: СПбГГИ, 1994. N 11-12. С.14-18.

30. Слгасарев Н.И. Новые материалы для фильтров геотермальных скважин с заданными значениями прочности и проницаемости // Проблемы неотермальной энергии: тр. международн. симп. С-Пб.: СПбГГИ, 1994, т.2. С.42-45.

31. Слюсарез Н.И., Стреленя Л.С., Лоскутов Ю.Н. Характерные особенности течения пены Н Зап. СПбГГИ. СПб, 1S96, т.2. С.42-47

32. Стреленя Л.С., Слюсзреа Н.И. Удерживающая способность пены. // Сб. Промывка и крепление скоэжин и охрана окружающей Среды. Л., ВИТР, 1988. С.41-44.

33. Стреленя Л.С., Слюсарев Н.И., Потзпоза Н.Л. Упруго-вызкопла-стические свойства пены. // Тез. Докл. У11 Всесоюзной конф. "Поверхностно активные вещества и сырье для их производства. Физико-химические свойства и применение ПАВ. - Шебекино, 1988. С. 151.

34. Стреленя Л.С., Казаков B.C., Рудометов Ю.Г., Слюсарев Н.И. Реологические свойства аэрированных цементных растворов. // Промывка и крепление скважин. Л.: БИТР. 1990. С.85-90.

35. Стреленя Л.С., Слюсарез Н.И. Упруго-вязкоплпстические свойства пены... Коллоидный журнал. М., 1991, т.53. С.152-157.

Авторские свидетельства:

36. Слюсарев Н.И., Вейраух А.Н., Вулисанов Н.С , Кирсанов А.И. Установка для получения и нагнетания газожидкостной смеси. N 1097361 //Б.И.. 1984, N22.

37. Слюсарез И.И., Вартыкян В.Г., Вулисанов Н.С., Козловский А.Е. Ус-тройство для нагнетания газожидкостной смеси. N 1160100 // Б.И., 1985, N21.

33. Слюсарев Н.И., Иванов Н.С., Кирсанов А.И., Шзныин Л.П.. Устройство для разрушения пены. N 1204228II Б.И., 1986, N 2.

39. Слюсарез H.H., Вулисаноа Н.С., Устюшенкова Ю.О. Установка для нагнетания газожкдкостной смеси. N 1307085 // Б.И., 1S87, N 16.

40. Слюсарез Н.И., Вулисаноа Н.С., Сенюкоз В.Д. бУстановка для нагнетания газожидкостной смеси. N 1339297 // Б.И., 1S87, N 35.

41. Слюсарез Н.И., Алексеев В.М., Дядькин Ю.Д., Метаитов О.В. Пакер, N 1544949 И Б.И., 1990, N 7.

42. Слюсарез Н.И., Кудряшов Б.Б., Холодок H.H. Алмазная коронка буровая. N 165759SII Б.И., 1991. N 23.

43. Слюсарез Н.И., Дядькин Ю.Д., Кукуй Л.А. Способ гидроразрыва горных пород и устройство для его осуществления. N 1781419 П Б.И., 1992, N 46.

РНЦ СПГГИ. 22.1 ¡.96. 3.503. Т. 100 экз. ¡99026, Санкт-Петербург, 21-я лшшяТТ