автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.14, диссертация на тему:Научные основы и практика беструбного крепления геологоразведочных скважин модифицированными быстросхватывающимися смесями

Го о 3

1 О Я'!Г>' Ь-3

На правах рукописи

Николаев Николай Иванович

НАУЧНЬЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИКА БЕСТРУБНОГО КРЕПЛЕНИЯ

ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН МОДИФИЦИРОВАННЫМИ БЫСТРОСХВАТЬВАКЩИМИСЯ СМЕСЯМИ

Специальность 05.15.14 "Технология и техника геологоразведочных работ"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 1995

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

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Башкатов Д.Н.

доктор технических наук, профессор Онищин В.П.

доктор технических наук, профессор Ошкордин О.В.

Ведущее предприятие: Северо-Западное государственное геологическое предприятие "Севзапгеоло-гия"

Защита диссертации состоится «25 " 1996 г

в 15 ч 10 мин. на заседании диссертационного Совет Д.063.15.12 в Санкт-Петербургском государственном горном институт по адресу: 199026, Санкт-Петербург,В-26, 21 линия, дом 2, зал N 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан » 25 " Эекд£р-7 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Д.063.15.12, д.т.н.,проф. И.П.Тимофеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Перспективы прироста запасов полезных ископаемых и технико-экономические показатели производственных геологических организаций в значительной степени определяются возможностями разведки глубоко залегающих пластов или рудных тел, то есть эффективностью глубокого разведочного бурения.

Бурение глубоких разведочных скважин, в частности, скважин малого диаметра при разведке на твердые полезные ископаемые связано с нарушением естественного напряженного состояния горных пород, неизбежным следствием которого являются механические процессы в породных массивах, обусловленные проявлением горного давления и воздействием очистного агента.

В практике ведения буровых работ в сложных горно-геологических условиях возникают ситуации, когда используемые технологические и технические средства не обеспечивают сохранность ствола скважины в интервалах пересечения ею потенциально неустойчивых горных пород,в которых деформационные процессы приобретают необратимый характер.Единственным способом поддержания устойчивости стенок скважины в этом случае является закрепление ствола обсадными трубами.Большой расход и высокая стоимость обсадных труб для перекрытия неустойчивых интервалов на большой глубине, необходимость перехода после крепления скважины на меньший диаметр или разбуривания всего ствола под соответствующий размер обсадной колонны приводят к снижению производительности буровых работ и значительному их удорожанию.

Исходя из изложенного, при бурении разведочных скважин в сложных геологических условиях особую актуальность и практическую значимость приобретает решение проблемы поддержания устойчивости стенок скважины без применения обсадных труб.

Выполненные по теме работы исследования соответствуют отраслевой программе б.Мингео СССР по проблеме ХП Е.Ш.1/002.119-8 "Создать и внедрить новые композиции для тампонажа и беструбного крепления стенок скважин, технические средства и технологии их применения для различных геолого-технических условий", координационному плану НИР и ОКР б.Мингео РСФСР на 1986-1990гг., планам НИР отраслевой научно-исследовательской лаборатории технологии и техники разведочного бурения ЛГИ (гос.per. NN 77064687, 79058829, 80035188, 1811004075, 01880023205 и др.).

Большое внимание общей проблеме поиска путец поддержания устойчивости стенок глубоких скважин уделено в трудах М.О.Ашрафь-яна, А.И.Булатова, В.С.Войтенко, Н.С.Дона, В.И.Крылова, М.Р.Мав-лютова, А.Х.Мирзаджанзаде и др.

Отдельным методическим, техническим и технологическим аспектам данной проблемы посвящены работы И.С.Афанасьева, Д.Н.Башкато-ва, Б.И.Воздвиженского, Э.Я.Кипко, А.И.Неудачина, В.П.Онищина, И.И.Рафиенко, А.Н.Саламатина, С.С.Сулакшина, В.В.Сутягина, П.М.Тяна, Ф.А.Шамшева .

Однако проблеме собственно беструбного крепления интервалов геологоразведочных скважин уделено значительно меньше внимания, и в этой области следует отметить исследования А.М.Яковлева, Б.Б.Кудряшова, Л.К.Горшкова, В.С.Литвиненко, А.М.Жукова, А.С.Кор-жуева, Л.А.Терещенко, В.Г.Портнова, Э.А.Бочко, Л.М.Ивачева, А.П.Руденко, М.К.Раскопина, М.Робертса, М.У.Шаусманова.

Цепь работы - научное обоснование способов и разработка технологий оперативного крепления интервалов неустойчивых горных пород, обеспечивающих сокращение затрат времени и материалов, а также экологическую безопасность разведочного бурения.

Идея работы заключается в повышении устойчивости слагающих стенки скважины пород, восприимчивых к гидродинамическому, химическому и температурному воздействию очистного агента, а также к механическому воздействию бурового снаряда, за счет формирования в осложненном интервале защитного экрана (крепи) без уменьшения диаметра скважины путем применения быстротвердекщих высокопрочных вяжущих материалов и технологии оперативной их доставки и переработки непосредственно зоне геологического осложнения.

Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью в работе предусматривается решение следующих задач:

- исследование факторов, отрицательно влияющих на устойчивость горных пород в скважине, и разработка на этой основе расчетных и технологических схем их беструбного крепления;

- исследование механизма формирования крепи в осложненном интервале скважины и ее взаимодействия с массивом закрепляемых горных пород;

- исследование физико-механических свойств и разработка составов быстросхватывающихся смесей, а также особенностей их твердения на контакте с горными породами;

- разработка технологии приготовления модифицированных БСС для крепления неустойчивых горных пород;

- разработка технических средств и технологических приемов для оперативной изоляции осложненных интервалов скважины;

- опытно-пронзводственная проверка результатов исследований.

Методы исследований. Поставленные задачи решались с использованием комплекса методов исследований, включающего научный анализ и обобщение данных, опубликованных в отечественной и зарубежной литературе по методам крепления горных пород и методикам расчета крепи; аналитические исследования напряженно-деформированного .состояния (НДС) горных пород вокруг скважины; лабораторные исследования физико-механических свойств тампонажных материалов; экспериментальные исследования на моделях скважины¡исследования структуры такпонажного камня с помощью электронной микроскопии; обработку результатов анализа на ПЭВМ. Полученные при проведении экспериментальных исследований результаты анализировались и обрабатывались методами математической статистики.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом экспериментальных и лабораторных исследований и производственных экспериментов, близкой сходимостью расчетных и опытных данных, положительными результатами внедрения в геологоразведочное производство рекомендаций, полученных в работе.

Научная новизна выполненной работы заключается в новом методическом подходе к решению задач закрепления неустойчивых интервалов разведочных скважин, базирующемся на установлении закономерностей контактного взаимодействия материала крепи с горными породами; получении аналитических зависимостей, связывающих геометрические характеристики тампонажных устройств с технологическими параметрами процесса крепления горных пород; установлении факторов, контролирующих основные физико-механические свойства модифицированных смесей.

Практическая значимость работы.:

1. Определены резервы повышения производительности геологоразведочного бурения и разработана высокопроизводительная технология приготовления быстросхватываюцихся смесей, предназначенных для крепления неустойчивых горных пород.

2. Разработаны и внедрены в производство новые конструкции

специальных тампонажннх снарядов, обеспечивающих оперативную дос- | тавку БСС в скважину и ее переработку в зоне крепления.

3. Созданы дешевые композиции БСС с добавками отходов горного производства, использование которых при ликвидационном тампонировании скважин способствует утилизации этих отходов.

4. Составлены программы для ПЭВМ и разработаны инженерные методы расчета параметров процесса крепления горных пород.

Внедрение результатов работы. Результаты исследований и практические рекомендации внедрены в ПГО "Севвостгеология", "Чи-тагеология", "Севзапгеология", "ЗапУкргеология", "Туркменгеоло-гия". В рамках программы б.Министерства геологии СССР проведены приемочные испытания технологии крепления скважин и ликвидационного тампонирования таблетированными БСС в ПГО "Невское", "Урал-геология", "Севзапгеология", "Туркменгеология".

Всего на указанных объектах за время проведения опытных работ закреплено 134 интервала по 73 скважинам, при этом общий метраж крепления составил 1395 м. Фактический экономический эффект от внедрения технологии оперативного крепления скважин составил более 134 тыс. руб (в ценах второй половины 80-х годов) и более 34 млн. руб (в ценах начала 90-х годов).

Техническая документация и инструкции по применению тампо-нашных снарядов переданы в ПГО "Сахалингеология", "Пояярноуралге-ология", "Донбассгеология", "Ншнневолкскгеология", "Севкавгеоло-гия", "Самаркандгеология", горно-металлургическое объединение "Дальполиметалл", Уральскую ГРЭ б.МЦМ СССР.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс:

- при разработке программ и чтении соответствующих профилирующих курсов для студентов специальности 080700 "Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых";

- при чтении лекций на факультете повышения квалификации для специалистов в области техники и технологии бурения скважин (учебное пособие).

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на конференции молодых ученых Северо-Запада (Ленинград, 1982), региональной школе передового опыта "Охрана окружающей среды при бурении геологоразведочных скважин" (Сланцы, 1984), Всесоюзных школах "Обмен опытом при применении технологии сухого тампонирования скважин" (Москва, 1985; Апатиты, 1985), Всесоюзном научно-техническом совещании "Совершенствование организации и

технологии бурения геологоразведочных и технических скважин с промывкой газожидкостными смесями и предупреждение геологических осложнений методом сухого тампонирования" (Караганда, 1988), на 1-ом, 2-ом и 3-ем Международных симпозиумах "Бурение разведочных скважин в осложненных условиях" (Ленинград, 1989, СПб. 1992, 1995 гг.), IV региональной научно-технической конференции Северо-Запада "Научные и практические проблемы геологоразведки" (Ленинград, 1990), IV Республиканском научно-техническом семинаре "Передовые технологии разведки и добычи полезных ископаемых, особенности строительства и экологии на Крайнем Севере" (Воркута, 1990), Академических чтениях АЕН РФ по проблемам ресурсосберегающих технологий в разведочном бурении (Санкт-Петербург, 1992),Юбилейной научной конференции,посвященной 100-летию со дня рождения Ф.А.Шам-иева (Санкт-Петербург, 1993), Межреспубликанской научной конференции "Проблемы фкзико-химии и технологии дисперсных систем в бурении" (Екатеринбург, 1994), Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы научно-технического прогресса в бурении геологоразведочных скважин" (Томск, 1994).

Комплекс технических средств и технология тампонирования скважин "сухими" БСС демонстрировались на выставке "ГЕО ЗКСПО-84" (Москва, 1984), на ВДНХ СССР (1981, 1982, 1984, 1985), на международных выставках в Дюссельдорфе (1982), Турине (1982), Сан-Пау-ло (1983), Загребе (1986), Дели (1988).

Представленные на выставках экспонаты удостоены бронзовых медалей ВДНХ СССР (1982 , 1985), а также диплома II степени НТО-Горное (Ленинград, 1982).

Исходные материалы и личный вклад соискателя. Основой диссертационной работы являются результаты теоретических, экспериментальных и опытно-производственных исследований автора, начатых в 1977 году в Отраслевой научно-исследовательской лаборатории технологии и техники разведочного бурения б.Мингео СССР при ЛГИ и продолженных на кафедре строительной механики по госбюджетной и хоздоговорной тематике с ПГО "Севзапгеология", "Читагеология", "Севвостгеология", "Туркменгеология", "ЗапУкргеология".

Автор выражает свою признательность Заслуженному деятелю науки и техники РФ, проф. Кудряшову Б.Б., профессорам Горшкову Л.К. и Яковлеву A.M. за большую помощь в выборе направления и методики исследования, сотрудникам кафедры технологии и техники бурения скважин и бывшей Отраслевой лаборатории ТТРБ, а также сотрудникам

Отдела съемного инструмента ВИТРа за содействие в проведении экспериментальных исследований, инженерно-техническому персоналу производственных организаций за помощь в подготовке и проведении полевых испытаний и внедрении разработок автора в практику разведочного бурения.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 87 работ. Новые технические решения, созданные в процессе работы над диссертацией, защищены 40 авторскими свидетельствами и патентами ведущих зарубежных стран.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 403 страницах машинописного текста,содержит 95 рисунков, 34 таблицы и состоит из введения, шести глав, основных выводов и рекомендаций и списка литературы изнаименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ современного состояния теории и практики крепления неустойчивых горных пород при бурении разведочных скваяин. Показаны основные факторы, оказывающие влияние на устойчивость стенок скважины, приведена их классификация, поставлены цель и задачи исследований.

Вторая глава содержит анализ теоретических исследований в области поддержания устойчивости горных пород, на базе которого разработаны технологические и расчетные схемы беструбного крепления осложненных интервалов разведочных скважин. Рассмотрены вопросы взаимодействия крепи скважины с массивом горных пород в зоне геологического осложнения.

Третья глава посвящена исследованию процессов гидратации и твердения минеральных вяжущих материалов в зоне контакта с горными породами и разработке на этой основе быстросхватывакхцихся композиций с уменьшенным содержанием дорогостоящих вяжущих компонентов .

В четвертой главе представлены результаты исследований по прессованию БСС с последующим выходом на технологию получения модифицированных смесей и организацию их опытного производства.

Пятая глава посвящена разработке конструктивных параметров и технологических режимов работы устройств для оперативного крепления скважин сухими БСС. В ней такие представлены результаты стен-

довых исследований процесса крепления неустойчивых горных пород на моделях скважины.

В шестой главе приведены конструкции тампонажных устройств, технологические особенности их использования и результаты внедрения в практику беструбного крепления осложненных интервалов разведочных скважин.

Основные выводы отражают обобщенные результаты исследований в соответствии с поставленной целью и задачами.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Положение 1. Устойчивое состояние ствола скважины в интервале пересечения потенциально неустойчивых горных пород обеспечивается крепью из быстротвердеющего вяжущего материала для большинства диаметров и проектных глубин разведочных скважин, при этом за рациональную может быть принята толщина крепи, равная радиусу ствола скважины в зоне крепления.

В геологическом строении большинства месторождений полезных ископаемых участвуют горные породы, восприимчивые к гидродинамическому, химическому и температурному воздействию очистного агента, механическому воздействию вращающейся бурильной колонны и ряду других факторов,оказывающих отрицательное влияние на устойчивость ствола скважины в процессе бурения.

Классификация потенциально неустойчивых горных пород по видам нарушения целостности стенок скважины и причинам, их вызывающим, позволила выделить шесть типичных комплексов пород и разработать применительно к ним технологические схемы их беструбного крепления. При этом в осложненном интервале скважины сооружаются соответственно изолирующая, защитная, поддерживающая, комбинированная, омоноличивающая и перекрывающая крепи из быстротвердеющего материала с сохранением заданного диаметра скважины в зоне крепления.

Известные решения, используемые для определения критического давления на крепь и ее потребной толщины в расчетах при проектировании вертикальных шахтных стволов, конструкций обсадных металлических колонн глубоких буровых скважин не дают удовлетворительной сходимости с экспериментальными данными, полученными при определении указанных величин применительно к минеральным вяжущим

веществам, используемым в технологии беструбного крепления разведочных скважин малого диаметра.

Поскольку быстросхватывающиеся смеси (БСС) на основе гидравлических вяжущих веществ являются композиционными материалами с упругими константами, изменяющимися в зависимости от времени твердения и состава БСС, то задача определения давления на крепь решается в упругой постановке для плоского напряженного состояния, исходя из теории наибольших удлинений, учитывающей два главных напряжения:

где Ркр - критическое давление на крепь, Па; Я - наружный радиус крепи, м; Е0 - радиус сквашины в зоне крепления, м; - коэффициент Пуассона; б"Б - временное сопротивление материала крепи, Па.

Преобразуя выражение (1) относительно толщины крепи = И-Ио, имеем:

где & - толщина крепи, м.

Расчетно-графический анализ, выполненный в соответствии с уравнениями (1) и (2) показывает интенсивное увеличение критического давления на крепь в интервале для скважин всех диаметров, наиболее распространенных в разведочном бурении. Дальнейшее увеличение толщины крепи не целесообразно с точки зрения незначительного прироста ее прочности.Так, например, при увеличении толщины крепи в 2 раза ( ¡У = 2й0) критическое давление возрастает лишь на 20-25 %. Конструктивные особенности расширяющих устройств, используемых при оперативном креплении неустойчивых интервалов разведочных скважин позволили ограничить расчетные модели условием б" =11о.

Поскольку технологией крепления предусматривается введение тампонажного материала в непосредственный контакт с закрепляемыми

- и -

породами, то анализ напряженно-деформированного состояния горных пород в зоне крепления проведен для условия совместного деформирования крепи и стенки скважины.

Для упругой модели закрепляемого массива получено выражение, позволяющее определить давление на крепь на некоторой глубине:

где ^р - объемный вес очистного агента, Н/м3; Н - глубина крепления, м; Е - модуль упругости материала крепи, Па; ¿п - модуль упругости горной породы при сдвиге, Па.

Из уравнений (3) и (1) определены значения предельной глубины крепления упругих горных пород НПр (при 2"= Е0)

Анализ уравнения (4), проведенный на примере крепления аргиллитов, алевролитов, углистых сланцев и песчаников с различными упругими константами, показал возможность их крепления в пределах глубин до 1000-1700 м, в зависимости от деформационных характеристик указанных горных пород при значениях предела прочности материала крепи (э^гс 20 МПа через сутки твердения тампонажного камня.

Характерной особенностью крепления упругих пород является то, что определяющими факторами при расчете предельной глубины крепления являются плотность очистного агента и жесткость материала крепи. Уменьшение гидростатического давления в стволе скважины (например, при возникновении поглощения промывочной жидкости ниже закрепленного интервала) приводит к возникновению напряжений в крепи, определяемых разностью действующих нормальных напряжений и снимаемых с поверхности ствола при понижении уровня жидкости в скважине.

Если на некоторой глубине компоненты нового поля напряжений

(3)

Н

лр

(1,67 + ^ Ек

Р *

(4)

таковы, что в зоне влияния скважины достигается предельное состояние, характеризующееся условием пластичности или прочности, то задача определения давления на крепь решается в упругопластичес-ком приближении для однородной и неоднородной (зона разрушения) моделей массива горных пород.

Тогда для упругопластической однородной модели массива пород радиальные смещения 11 наружного контура крепи скважины определятся выражением:

1-

I

£

эги^

Л.

1 - эту

эту (5)

где у - угол внутреннего трения породы, град; X - коэффициент бокового распора; ^ - объемный вес породы, Н/м3; К - сцепление, Па.

Уравнение (5) показывает, что давление на крепь, радиальные смещения контура ствола скважины и наружный радиус крепи находятся в определенной взаимосвязи и не могут рассматриваться независимо друг от друга.

Переходя от деформаций к напряжениям, имеем величину давления на крепь

5уп,у?

--- ( ' (ОрЧ^'^М'

Р-р-л^Н^)1-4^+(^г] -К%-1рН, (6)

где е' - приведенный модуль упругости материала крепи, равный Ек/(1-}1 ) Па; Ек, ^к - соответственно модуль Юнга и коэффициент Пуассона материала крепи.

Поскольку буримые горные породы в большинстве своем обладают ограниченной пластичностью, то вокруг скважины с увеличением ее глубины могут происходить процессы разрушения потенциально неустойчивых пород, при этом взаимодействие крепи скважины с массивом исследуется с помощью упругопластической модели массива, где зона пластических деформаций является одновременно и зоной хрупкого разрушения, т.е. в пределах некоторой области порода характеризу-

етса потерей сцепления. В этом случае деформация контура скваки-ны будет равна:

£

и =

2 (г

п

с ж.

Л^Нзгпу + (1 -5тср)--^рНэгпу

(1 - эту)

сж

2Р

згпу

(7)

где б'сж - временное сопротивление породы при одноосном сжатии, Па. Решая последнее уравнение относительно давления на крепь с учетом условия неразрывности деформаций на контуре ствола скважины и наружной поверхности ее крепи, получим аналитическое выражение для определения давления на крепь:

Р= (1-5гп<р)(Л|Н-1 Н)-

сж

Л^Нэту+ (1-Згп^)-^ - ^рНзгп,^

(8)

Расчетный и графический анализ уравнений (7) и (8); проведенный относительно предельной глубины крепления указанных ранее горных пород позволяет сделать вывод о том, что при прочих равных условиях область применения беструбного крепления для упругопл&с-тической модели массива несколько снижается и определяется глубинами до 1000 м. Для увеличения предельной глубины крепления в этом случае необходимо уменьшать модуль упругости материала крепи, то есть увеличивать ее податливость путем введения в состав БСС модифицирующих реагентов-пластификаторов. Развитие вокруг

ствола скважины зоны хрупкого разрушения приводит к снятию тангенциальных напряжений на границе с упругим массивом,что снижает активное давление на крепь и увеличивает предельные глубины крепления неустойчивых интервалов скважин до 1800 м.

Одним из основных показателей, входящих в уравнения (1)-(8) и определяющих расчетные значения искомых величин является временное сопротивление материала крепи (<эБ ) и ее толщина ( ). С ростом глубины крепления требуется или увеличивать толщину крепи, или использовать материал с более высокими прочностными показателями. Анализ уравнений (1)—(8) показывает,что при толщине крепи, равной радиусу скважины & = (или Я/Ио =2), указанные выше глубины крепления достигаются при значениях <э& 2= 20 МПа. Составы БСС, разработанные для беструбного крепления скважин, обладают высокой интенсивностью структурообразования, что обеспечивает прочность тампонажного камня — 20 МПа через сутки с момента затворения смеси.

Сопоставление результатов экспериментальных исследований по определению критического давления на крепь с расчетными данными показало достаточную их сходимость (90т98 %),что свидетельствует о возможности практического использования полученных аналитических зависимостей в инженерных расчетах.

Положение 2. Прочность сцепления крепи с горной породой зависит от генетического типа кристаллических новообразований, формирующих структуру материала крепи в зоне контакта со стенкой скважины .

Тампонажные смеси, используемые для беструбного крепления осложненных интервалов разведочных скважин должны обеспечивать оперативность, надежность и долговечность изоляции неустойчивых горных пород, то есть обладать определенным набором физико-механических свойств, способствующих успешному проведению различных технологических операций в скважине при дальнейшем ее углублении. Одним из существенных моментов при этом надо считать интенсивность структурообразования, механическую прочность тампонажного камня на ранней стадии твердения, а также прочность его сцепления с горными породами.

Разработанный при непосредственном участии автора метод исследования контактной зоны "цементный камень - горная порода" носит комплексный характер и включает в себя изучение микротвердос-

ти цементного камня, определение усилия отрыва сцементированных между собой образцов горных пород, электронно-микроскопические исследования кристалломорфических особенностей цементных минералов и измерение электропроводности твердеющей тампонажной суспензии. По этой методике исследовались различные горные породы и материалы крепи - портландцемент, глиноземистый цемент и смеси на их основе. В результате испытаний выявлено, что прочность цементного камня на ранней стадии твердения в контактных слоях выше, чем в объеме образцов, причем эта закономерность прослеживается для всех исследуемых материалов. Толщина наиболее упрочненной части контактной зоны незначительно изменяется в процессе твердения и, как показывают электронно-микроскопические исследования структуры цементного камня, примерно одинакова для различных вяжущих и составляет 20-40 мкм.

Повышение прочности цементного камня на границе с горными породами объясняется тем обстоятельством, что минералы, входящие в состав горных пород и родственные по своей физико-химической природе гидратным новообразованиям тампонажной суспензии, играют роль центров кристаллизации, вокруг которых развитие зародышей происходит интенсивнее, чем в объеме. Степень ускорения структу-рообразования и упрочнения контактного слоя зависит от кристалло-химического соответствия минералов новой фазы и горной породы, а также от поверхностного химического взаимодействия между ними. Так, наибольшее упрочнение структуры для силикатных вяжущих (портландцемент) наблюдается на границе с кварцсодержащими породами вследствие образования поверхностного гидросиликата кальция, служащего подложкой для кристаллизующихся гидратных новообразований. Однако такой механизм упрочнения контактной зоны не объясняет факт возрастания прочности в контактных слоях между кварцем и глиноземистым цементом и БСС на его основе. По-видимому, причина этого явления для данных вяжущих материалов кроется не столько в физико-химии процессов, сколько в гидрофильности горных пород и их поверхностной энергии. Это предположение подтверждают исследования школы акад. П.А.Ребиндера в области создания бетонных композиций, указывающие на то, что наполнители бетонов, обладающие большой поверхностной энергией, создают вокруг себя контактные зоны с повышенными прочностными характеристиками.

При ближайшем рассмотрении затвердевшая БСС на основе глиноземистого цемента представляет собой полиминеральную искусствен-

ную породу, состоящую из аморфной и кристаллической фаз, отличающуюся широким спектром кристалломорфических типов слагающих ее минералов, при этом кристаллическая фаза продуктов гидратации БСС представлена, в основном, эттрингитом и гидроалюминатом кальция. Зттрингит кристаллизуется первым из минералов, когда цементное тесто представляет собой коллоидный гель в заключительный период стадии коагуляции. Идиоморфность очертаний и беспорядочная ориентировка в пространстве подавляющего большинства кристаллов свидетельствуют о их зарождении и росте в условиях свободного пространства. Относительная близость размеров кристаллических индивидов при одинаковых условиях питания указывает на почти одновременное их зарождение по всему объему цементного теста.Последующее разрастание беспорядочно ориентированных в пространстве кристаллов способствует взаимному срастанию отдельных индивидов и приводит к формированию трехмерного кристаллического скелета (каркаса) в рамках коллоидной системы цементного теста. Формирование кристаллического каркаса протекает на фоне закономерного уменьшения в растворе содержания ионов Са2+.

Не касаясь причин и деталей в последовательности выделения других минералов в объеме цементного камня, отметим, что кристаллизация гидроалюминатов происходит в пределах уже сформированного эттрингитового скелета, как бы цементируя его. Подтверждает сказанное тот факт, что субстратом для алюминатных новообразований являются кристаллы трисульфата. Весьма показательно в этом смысле и обрастание не только отдельных индивидов, но и кристаллических сростков эттрингита более поздними минералами. Характерной особенностью структуры цементного камня на границе с горной породой является преобладающая доля кристаллической фазы, составляющая 80-90 % объема контактной зоны, причем, что очень важно, большую ее часть составляют кристаллические разности эттрингита. Рассматривая совокупность его морфологических типов, не трудно заметить, что все разнообразие его кристаллических форм закономерно укладывается в две основные группы. Прежде всего, это монокристаллические образования, представленные индивидами игольчатого и пластинчатого облика, а также скелетные кристаллы призматического габитуса и средне- длинностолбчатого облика. К последним относятся массивные призматические кристаллы, образованные субпараллельным срастанием пластинчатых разностей, и все типы порфировидных обособлений, фактически представляющих собой массивные кристаллы ти-

пично блокового строения. В количественном отношении эта группа не превышает 3 % от общего числа кристаллов эттрингита, сформированных в контактной зоне.

Поскольку основу БСС составляют глиноземистый цемент и гипс, то при затворении водой этой смеси жидкая фаза цементной суспензии в_первую очередь насыщается только ионами Са2+, СИ", О2-, А1(0Н)4) т.к. в ряду слагающих ее минералов наиболее высокой растворимостью отличается бассанит и монокальциевый алюминат. Высокая растворимость указанных минералов обеспечивает предельную концентрацию раствора. В контактном слое этот процесс значительно усиливается адсорбирующим и фильтрационным воздействием горной породы, что приводит к дальнейшему повышению концентрации твердой фазы и самопроизвольному образованию зародышей эттрингита непосредственно на поверхности породы, так как образование их в объеме цементного раствора является энергетически менее выгодным процессом. Кроме того, поверхностная энергия горных пород способствует притягиванию к себе субмикрокристаллов эттрингита противоположного знака, которые, в свою очередь, концентрируют вокруг себя соответствующие ионы. Другими словами, на этой стадии гидратации образуется типичный коллоидный гель, причем процесс его формирования на границе с породой протекает более активно, нежели в объеме тампонажной суспензии. В качестве зародышей новой гидратной фазы в этом коллоидном геле выступает эттрингит в форме ранее рассмотренных кристаллов.

Таким образом, в отличие от свободного объема, формирование кристаллизационной структуры цементного камня в контактной зоне происходит в весьма стесненных условиях. При этом развитие кристаллов возможно только по одномерной модели роста, что выражается в разрастании индивидов в направлении граней с малыми индексами. Именно этим обстоятельством и объясняется преобладание резко удлиненных игольчатых кристаллов эттрингита, которые по своему генезису являются ионными, нитевидными. Продолжающаяся гидратация цемента обеспечивает дальнейший рост и сближение кристаллов эттрингита вплоть до срастания отдельных индивидов и образования кристаллического каркаса. Одновременно с этим, но уие в новых структурных условиях происходит рост пластинчатых индивидов, а на заключительной стадии твердения - порфировидных выделений. Как показывают исследования Г.В.Бережковой, нитевидные кристаллы обладают повышенными упругими и прочностными характеристиками по

отношению к макрокристаллам. Эта особенность во многом проясняет роль нитевидных разностей эттрингита в контроле прочности цементного камня.

1 При определении усилий отрыва образцов горных пород отмечено, что на ' определенном этапе твердения наблюдается некоторое снижение прочности контакта тампонажного камня с породой. Это явление обусловлено неустойчивостью структуры контактных слоев и, как следствие, перекристаллизацией, вызывающей развитие внутренних напряжений. Особенно ярко это проявляется у глиноземистого цемента вследствие весьма интенсивного набора прочности в раннем возрасте, когда 75-90 % своей прочности он достигает в первые сутки твердения. Однако наряду с частичной деструкцией идут процессы "залечивания" возникших дефектов каркаса более поздними продуктами гидратации минералов цементной композиции.Постепенно эти процессы начинают превалировать, что вызывает вторичное упрочнение структуры на границе "цементный камень-горная порода".

Методика исследования кинетики структурообразования БСС, основанная на измерении электропроводности твердеющего тампонажного материала, подтверждает различие процессов твердения цементного камня в зоне контакта с горной породой и в объеме смеси. Кривая электропроводности твердеющей БСС является интегральным выражением непрерывно следующих и накладывающихся один на другой физико-химических процессов растворения, гидратации, коагуляции и кристаллизации входящих в нее минеральных вяжущих веществ. Интенсивность прохождения соответствующей стадии характеризует активность образования пространственного каркаса коагуляционной структуры и ее перехода в кристаллизационную. Результаты исследований однозначно указывают на то, что все четыре стадии процесса твердения БСС протекают интенсивнее на контакте с горной породой, причем отмеченная закономерность характерна для всех типов гидравлических вяжущих материалов и смесей на их основе.

С целью сокращения затрат дорогостоящих материалов при изоляции крупных полостей и ликвидационном тампонировании проведены исследования по разработке составов БСС с различными добавками-наполнителями, при этом были получены композиции, в которых 30-40 % по объему занимают отходы шунгитового производства (шун-гизит) и зола-унос ТЭЦ.

Отличительной особенностью процесса кристаллизации БСС с добавкой золы-уноса является прежде всего то, что негидратированная

фаза тампонажного камня представлена именно минералами этого наполнителя. Последние имеют шарообразную форму с размерами 0,5-10 мкм. В структурном отношении наполнитель представляет собой кон гломераг достаточно хорошо отсортированных частиц с крайне слабыми следами растворения. Как правило, субстратом для кристаллов эттрингита служат те минералы золы-уноса, относительно которых они ориентированы перпендикулярно. В связи с тесной сближенностью шаровидных выделений наполнителя большая часть зарождающихся кристаллов эттрингита оказывается в стесненных условиях роста, и только отдельные благоприятно ориентированные в направлении свободного пространства кристаллы получают возможность дальнейшего развития в направлении главной оси. Гидроалюминаты кальция, как правило, пространственно связаны с зернами наполнителя, срастаясь с ними либо плоскостями моноэдров, либо ребрами или гранями призм. Ввиду крайне незначительной скорости растворения окиси кальция, конгломерат из минералов золы-уноса характеризуется весьма слабыми вяжущими свойствами. В связи с этим образование спутанноволокнистых агрегатов эттрингита в наиболее открытых частях системы одновременно с образованием микрозернистых разностей на участках тесно сближенных зерен наполнителя приводят к формированию трехмерного каркаса трисульфата кальция, армирующими свойствами которого предопределяются сроки схватывания и механическая прочность тампонажного камня. Значение гидроалкиинатов кальция в становлении структуры цементного камня значительно скромнее ввиду их незначительного содержания (10-15 % от общего числа кристаллических новообразований).Кроме того, начало кристаллизации гидроалюмината кальция совпадает с практически полным связыванием гипса в эттрингите. Исследование физико-механических свойств БСС с добавками золы-уноса Сланцевской ТЭЦ показали, что данный наполнитель снижает прочностные свойства тампонажного камня. Удовлетворительные результаты получены при содержании в смеси данного компонента не более 30 %.

При твердении БСС, в состав которой в качестве наполнителя входит шунгизит,качественно изменяется картина кристаллообразования эттрингита. В частности, практически не встречаются его игольчатые разновидности, столь характерные для исходного вяжущего материала. Последовательность кристаллизации гидратных новообразований в основном аналогична описанной выше, при этом исключение составляет наличие стеклофазы (А1-Ре-81), обладающей весьма

низкой химической активностью (способностью к растворению и формированию новообразований), заметно уступающей гипсу и минералам глиноземистого цемента. В связи с этим обладающие пуццолановой активностью аморфные компоненты шунгизита гидратируют на заключительной стадии твердения тампонажного камня, а образующиеся при этом кристаллы гидросиликатов кальция, в частности, геленита, представляют наиболее поздние по времени новообразования. Нарастая на кристаллическом каркасе, они оказывают цементирующее воздействие на тампонажный камень как в объеме образца, так и на границе с закрепляемой породой. Исследования физико-механических свойств БСС с добавками шунгизита, показывают, что, при определенной тенденции снижения показателей вполне удовлетворительные их значения достигаются при содержании наполнителя в составе смеси до 40%.

Исследование особенностей развития кристаллической структуры твердеющей БСС при наличии солевой агрессии в скважине выявило предельную концентрацию %С1 ( до 10 % ) в жидкости затворения, а оптимальное количество водорастворимого полимера на основе поливинилового спирта,вводимого в состав смеси для улучшения ее физико-механических свойств составляет — 0,05 %.

Положение 3. Прессование исходных минеральных вяжущих материалов приводит к изменению кристаллизационной и поровой структуры тампонажного камня и, как следствие, изменению его физико-механических свойств. Таблетированные при давлениях 50-150 МПа там-понажные смеси на основе глиноземистого цемента, портландцемента и полуводного гипса обеспечивают технологичность и надежность крепления неустойчивых интервалов разведочных скважин.

Оперативное крепление неустойчивых горных пород предусматривает использование в качестве материала крепи сухих быстросхваты-вающихся смесей. Для выполнения ряда технологических операций в скважине (транспортировка БСС к зоне крепления, высвобождение ее из контейнера и т.д.) сыпучему материалу необходимо придавать определенные формы и размеры путем его пакетирования.

Основываясь на результатах стендовых исследований процесса формирования крепи вокруг ствола скважины, можно заключить, что

пакетированные смеси неизбежно сникают качество изоляционных работ вследствие отрицательного влияния полиэтиленовой оболочки на сцепление БСС с горными породами. Наиболее перспективным способом обработки сыпучего материала БСС, позволяющим отказаться от необходимости пакетирования смеси, является ее всестороннее механическое обжатие (прессование), позволяющее формировать пригодное к длительному хранению,транспортировке и использованию на скважине твердое тело - табтетку (гранулу, брикет). Экспериментальные исследования в данном направлении имели целью изучение структурно-механических характеристик базовых порошкообразных вяжущих материалов и смесей на их основе, изменения их свойств под воздействием прессующих усилий, что в конечном счете определяет технологические особенности процесса приготовления таблетированных там-понажных смесей (TTC).

Исследование процесса прессования минеральных вяжущих веществ с помощью электронной микроскопии показало, что под воздействием внешней нагрузки исходные зерна цемента претерпевают структурные изменения, выражающиеся в растрескивании и скалывании их периферийных частей. Появляющиеся новые поверхности под воздействием возрастающего давления прессования сближаются и вступают во взаимосвязь друг с другом, что приводит к дальнейшему измельчению зерен, т.е. к изменению гранулометрического состава и увеличению удельной поверхности материала.

Этот процесс продолжается при повышении давления прессования до определенной величины, после чего наблюдается обратное явление, вызванное наклепом частиц и сопровождающееся снижением суммарной удельной поверхности. Явление наклепа вызвано взаимодействием тонкодисперсных продуктов разрушения исходных частиц, в результате которого их дальнейшее хрупкое разрушение невозможно, и появляется тенденция к агрегатированию и слипанию частиц друг с другом.

Прессование глиноземистого цемента, портландцемента, полуводного гипса, а также БСС на их основе приводит к увеличению удельной поверхности этих материалов до 30 %. Очевидно, что прочность цементного камня, приготовленного из прессованного материала, имеющего большую удельную поверхность, должна отличаться от прочности исходного вяжущего. Это объясняется тем, что факторы, контролирующие прочность цементного камня (водо-цементное отношение - В/Ц, удельная поверхность, возраст и т.д.), оказывают свое

влияние на прочность не непосредственно, а косвенно, через пористость. Влияние повышенной удельной поверхности цемента на строение порового пространства цементного камня обусловлено увеличением в цементной суспензии поверхности раздела "цемент-вода затво-рения", вследствие чего при постоянном В/Ц уменьшается толщина водных прослоек вокруг цементных зерен, а следовательно, и начальный средний радиус капилляров. Кроме того, на строение порового пространства цементного камня оказывает определенное влияние механизм заполнения капиллярных пор продуктами гидратации цемента, также зависящий от его гранулометрического состава и удельной поверхности. При взаимодействии с водой исходного цемента с минимальным содержанием мелкой фракции гидратация вяжущего представляет собой преимущественно диффузионно-гетерогенный процесс из-за образования на поверхности цементных зерен экранирующих оболочек. В этом случае капиллярное пространство заполняется продуктами гидратации путем растворения клинкерных минералов в зоне перехода с последующей диффузией продуктов растворения в молекулярно-дис-персном состоянии и их кристаллизацией по внутренней и внешней сторонам экранирующих оболочек.

В цементном камне, полученном из исходного вяжущего материала, вследствие ограниченного содержания зерен мелкой фракции, образуются преимущественно две группы пор: поры геля и макрокапилляры. На дифференциальной кривой распределения пор цементного камня по их радиусам наблюдаются два пика, из которых один соответствует порам геля (г = 18-40 А°), а другой - макропорам со средним радиусом от 1000 до 10000 А°, при этом положение второго пика определяется степенью гидратации цемента, значением начального В/Ц и количеством вовлеченного воздуха при затворении вяжущего водой.

Повышенное содержание в прессованном материале мелкой фракции существенно изменяет механизм заполнения капиллярного пространства твердеющего цементного теста продуктами гидратации. Мелкие цементные зерна, вследствие высокой степени их дисперсности, полностью гидратируют в начальный период формирования структуры цементного камня по так называемому "чистому" кристаллизационному механизму без образования экранирующих оболочек. Кристаллогидраты, образующиеся из сильно пересыщенной жидкой фазы, заполняют значительную часть объема капиллярного пространства, т.к. их взаимодействие и рост наблюдаются не только вокруг поверхности

шдрагирующих цементных зерен, но и вокруг присутствующих в жидкой фазе мельчайших твердых частиц. При этом заполнение капиллярного пространства цементного камня из прессованного вяжущего материала будет сопровождаться образованием микрокапилляров (г < 1000 при одновременном значительном уменьшении макропористости.

Крупные воздушные поры, являясь концентраторами напряжений в цементном камне, резко снижают его прочностные характеристики. Поэтому удаление значительной части защемленного воздуха из сухого исходного материала в процессе его таблетирования оказывает существенное влияние на снижение доли макропор (с 60 до 5 %) в общей поровой структуре цементного камня и приводит к повышению его прочности в ранние сроки твердения на 15-20 X.

Исследование кинетики структурообразования исходной и прессованной БСС одного и того же состава по электропроводности затворенного вяжущего материала позволили определить качественное различие процессов,происходящих при их твердении.

Восходящая ветвь кривой электропроводности,соответствующая стадии гидратации, показывает, что развитие процесса растворения и гидратации БСС, подвергнутой прессованию, протекает значительно активнее в сравнении с исходной БСС того же минерального состава. Резкий перегиб кривой характеризует начало образования пространственного каркаса коагуляционной структуры, что соответвует второй стадии. Выполаживание кривой электропроводности, наблюдаемое на этой стадии у исходной БСС, указывает на замедление процесса структурообразования, связанное с образованием вокруг цементных зерен оболочек из гидратных новообразований, которые препятствуют дальнейшему проникновению воды к непрогидратированным частицам клинкера. Интенсивность прохождения коагуляционной стадии у прессованных смесей вызвана, как было отмечено ранее, форм1грованием структуры цементного камня без образования экранирующих оболочек.

Нисходящая ветвь кривой соответствует третьей, конденсацион-но-кристаллизационной стадии процесса структурообразования, в которой образуется пространственный каркас кристаллизационной структуры. Коагулнционные контакты развиваются в кристаллизационные, при этом наблюдается начало схватывания БСС. Выполаживание кривой и асимптотическое приближение значения электропроводности к нулю наблюдается на четвертой стадии, сопровождающейся нарастанием прочности цементного камня. Ускорение схватывания и ранний

набор прочности цементный камнем из прессованной БСС связаны с сокращением времени прохождения первой и второй стадий процесса формирования его дисперсной структуры.

Результаты экспериментальных исследований легли в основу разработки технико-технологического комплекса, предназначенного для приготовления таблетированных смесей, их транспортировки по скважине и переработки в зоне осложнения. Таблетированная БСС изготавливается на установке, состоящей из электромагнитного активатора и роторной таблеточной машины. Установка позволяет осуществлять перемешивание, дозирование, измельчение, магнитную активацию сухих смесей, формирование и упаковку таблеток. Производительность установки около 4,5 тыс. таблеток в час при диапазоне выпускаемых типоразмеров 15, 20 и 30 мм по наружному диаметру.

Положение 4. Аналитические зависимости, построенные на общих принципах и допущениях теории шнекового транспортирования, связывающие геометрические характеристики тампонажных устройств с технологическими параметрами тампонирования скважин пригодны для практического применения и могут быть использованы с достаточной для инженерных расчетов точностью при проектировании технических средств и технологии оперативного крепления неустойчивых горных пород.

Реализуемые в настоящее время в практике бурения режимы работы устройств, предназначенных для тампонирования скважин сухими БСС, а также геометрические параметры их шнековых отражателей приняты без должного теоретического обоснования, что в ряде случаев является причиной неудовлетворительной изоляции • неустойчивых интервалов разведочных скважин.

Исследование кинематики движения БСС по скважине в зоне крепления позволило получить аналитическое выражение для установившегося режима нагнетания тампонажного материала в трещины изолируемого интервала скважины

ггп-и)2У Р-£)(Рсо* ип-II)*Р(и>+Р)и| ----=1, (9)

где о - скорость вращения тампонажного устройства, с-1; II -скорость поступательного движения БСС вниз по скважине, м/с; II -радиус отражателя, м; Р - параметр винтовой линии отражателя, Р = й/2тС, м; Ь - шаг винтовой линии, м; - скорость подачи бурового снаряда, м/с; й и - соответственно коэффициенты трения смеси о стенку скважины и поверхность шнека; % - ускорение свободного падения, м/с2.

Аппроксимируя уравнение (9) для условия отсутствия проскальзывания БСС по поверхности отражателя при I) = Ущ получим:

(Ю)

Анализ выражения (10) показывает, что при скоростях вращения бурового снаряда, реально применяемых в настоящее время при бурении разведочных скважин малого диаметра ( со $ 100 с-1), и максимально возможной осевой скорости перемещения вращателя современных отечественных буровых станков ( \гп 0,04 м/с), оптимальным углом наклона винтовой линии шнека можно считать угол 45°. При этом для снижения потребной скорости вращения тампонажного устройства необходимо увеличивать радиус вала отражателя, соответственно изменяя значение параметра (Р).

Исходя из условия обеспечения требуемой прочности крепи, характеристик закрепляемого трещиноватого интервала и свойств тампонажного материала получены уравнения, позволяющие определять значения нагрузки на снаряд ((3Сн) :

для схемы бокового нагнетания БСС в трещины изолируемого пласта

ТС г.

'орот

(хК I. 0,75

10,4тго 1,51:0Ь0

„н схв

(И)

при забойном нагнетании БСС:

5Г1Г0рсттъ

ыХ

5К

пл

+ ———

Го]

(12)

где Го - радиус скважины, м; т - пустотность пласта; £, - коэффициент, учитывающий влияние непроницаемых горных пород; К - коэффициент проницаемости пласта, м2 ; об - безразмерный коэффициент, равный 81,6 / А, где А - опытный коэффициент (110 <А<115),"£^В-время начала схватывания БСС, с; - структурная вязкость затворенного тампонажного материала, Па с; 'Со - начальное напряжение сдвига, Па; Ьо - среднеобъемная раскрытость трещины, м; -Ьпл- мощность закрепляемого трещиноватого пласта, м.

Конструкции экспериментальных стендов, имитирующих процесс крепления неустойчивых горных пород, позволили отработать рациональные технологические приемы изоляции осложненных участков скважины, представленных породами с трещинами различной раскры-тости, крупными полостями и кавернами, а также рыхлыми несвязными породами. При этом определена область применения пакетированных БСС, ограниченная раскрытостью трещин <2,5 мм, вследствие незначительного ее распространения вокруг ствола (10-15 мм) из-за отрицательного влияния полиэтилена оболочки пакетов. Отмечено, что таблетированная смесь легко проникает в трещины на расстояние более 4 радиусов скважины даже при малой их раскрытости (Ь0 < 1 мм).

Эксперименты по изоляции кавернозных участков скважины в соответствии с третьей технологической схемой крепления показывают, что вокруг ствола образуется цементный камень с конгломератовид-ной текстурой, составленной сцементированными между собой недис-пергированными таблетками-наполнителями. Крепь характеризуется равной прочностью цементного кольца в радиальном направлении, и пониженной на 20-25 % в верхней, наиболее разубоженной части, примыкающей к "кровле" закрепляемого интервала.

Исследования, связанные с проблемами бурения несцементированных пород, обрушакхцихся в ствол скважины вслед за подъемом бурового снаряда, указывают на возможность успешного решения данной задачи при соблюдении отработанных в стендовых условиях технологических режимов их крепления.

Сопоставление результатов экспериментальных стендовых исследований по отработке режимных параметров закрепления трещиноватых интервалов при различных значениях раскрытости трещин и пустот-ности осложненного участка ствола с расчетными показывает, что максимальное расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 4 %.

Положение 5. Внедрение разработанных технологии и технических средств для беструбного крепления разведочных скважин обеспечивает снижение затрат времени и материалов для производства работ, что способствует получению положительного экономического и экологического эффектов.

Применительно к неустойчивым горным породам разработано шесть технологических схем их беструбного закрепления.

К первой группе относятся породы осадочного комплекса, обладающие достаточной начальной прочностью при вскрытии скважиной, но интенсивно изменяющие свои физико-механические свойства при взаимодействии с водными фильтратами буровых растворов. Основной вид осложнений в этих породах - сужение ствола скважины с последующим кавернообразованием. Для предотвращения осложнений в этих породах необходимо их оперативно изолировать от воздействия очистного агента.

Технологическая схема крепления этих пород включает в себя расширение ствола скважины на всю мощность осложненного интервала, доставку и переработку быстросхватывающейся смеси в стволе скважины, формирование крепи в расширенном участке ствола скважины. Основные требования к материалу крепи данного типа - интенсивность структурообразования тампонакной суспензии и низкая водопроницаемость тампонажного камня.

Вторая группа объединяет трещиноватые кристаллические и осадочные горные породы, монолитность которых нарушена тектоническими, термо- и гидродинамическими процессами, имеющими место при формировании геологических структур разведуемого месторождения полезных ископаемых. Временная устойчивость пород этой группы на контуре скважины обеспечивается сцементированностью трещин различными эпигенетическими наполнителями или льдом. Нарушение же целостности ствола происходит вследствие температурного, гидродинамического и химического воздействия очистного агента на материал, заполняющий трещины, а также его механического разрушения буровым снарядом при дальнейшей углубке скважины.

Как правило, после вскрытия скважиной эти породы могут довольно продолжительное время оставаться в устойчивом состоянии. Осложнения в таких интервалах возникают на значительном удалении от забоя и проявляются в виде породных вывалов в ствол скважины.

Технологическая схема их крепления предусматривает установку

искусственного забоя в скважине ниже "подошвы" осложненного интервала, расширение ствола в этом интервале на необходимую величину, заполнение расширенного участка тампонажным материалом, формирование крепи в околоствольном пространстве.

Основные требования к материалу крепи - стойкость к ударному и истирающему воздействиям.

Третья группа включает в себя породы, в которых могут образовываться кавернозные полости, карстовые пустоты и трещины значительной раскрытости; при пересечении скважиной такие породы об-рушаются под действием собственного веса в виде отдельных крупных кусков. Этот процесс обусловлен как нарушением природного равновесия в некоторой области "кровли" указанных полостей, непосредственно примыкающей к стволу скважины, так и технологическими факторами, связанными с дальнейшим бурением.

Технологическая схема закрепления таких интервалов достаточно проста и заключается в заполнении определенного объема око-лоскважинного пространства быстросхватывакхцейся смесью с последующим восстановлением заданного диаметра скважины.

В качестве основного критерия выбора состава БСС в данном случае необходимо принимать прочность образующегося тампонашного камня.

Наибольшие затруднения в практике бурения разведочных скважин вызывает проходка интервалов, приуроченных к зонам дробления горных пород, образующих четвертую группу. К ним относится весь комплекс сильно трещиноватых, обломочных пород с нулевым сцеплением и обрушающихся в ствол скважины практически сразу после вскрытия осложненного интервала. Постоянное осыпание породы со стенок скважины после извлечения бурового инструмента образует в ней завалы, препятствующие доставке в зону осложнения технических средств и материалов для возведения в ней защитной крепи.

В технологической схеме крепления таких зон предусматривается проведение следующих операций:нагнетание в пустоты разрушенной породы высокопластичных БСС, цементирующих дезинтегрированный материал как в стволе скважины, так и в околоствольном пространстве; разбуривание сцементированного завала и восстановление ствола скважины; нанесение на стенки скважины защитной оболочки из высокопрочного тампонашного материала.

При этом к материалам предъявляются следующие основные требования :

- высокая пластичность тампонажной суспензии, нагнетаемой в разрушенную породу на первом этапе крепления;

- основной набор прочности тампонажного камня должен происходить после завершения процесса разбуривания завала в стволе скважины;

- БСС для создания защитной крепи на втором этапе крепления должна обладать хорошей адгезией к горным породам и высокой прочностью в ранние сроки твердения.

В ряду геологических осложнений чаще всего встречается случай, когда на некоторой глубине начинается поглощение очистного агента, при этом стенки скважины остаются устойчивыми. Лишь при значительном удалении от зоны поглощения наблюдаются затяжки и прихваты бурового снаряда. Такой вид осложнения характерен для слоистых осадочных, скальных и полускальных, а также метаморфических горных пород с открытой трещиноватостью, составляющих пятую группу по устойчивости. Нарушение природного равновесия вызывается не столько изменением их напряженно-деформированного состояния после вскрытия скважиной, сколько механическим разрушением вращающейся колонной бурильных труб, а также гидродинамическим воздействием очистного агента, сопровождающимся "расклиниваю-щим"эффектом при его фильтрации в процессе поглощения.

В связи с этим необходимым и достаточным условием для закрепления этих пород является кольматация трещин в зоне, непосредственно прилегающей к стволу скважины и омоноличивание тем самым трещиноватого массива.

Технологическая схема крепления таких зон включает в себя :

- установку искусственного забоя под поглощающим горизонтом;

- контейнерную или бесконтейнерную доставку БСС в необходимом количестве;

- спуск тампонажного устройства и задавливание БСС в трещины.

Основное требование к материалу крепи - малое в^емя начала

схватывания смеси, т.к. возможен ее унос по трещинам поглощающего коллектора.

При бурении геологоразведочных скважин, как правило, имеет место вскрытие нескольких водоносных горизонтов, т.е. разрушение естественных водоупоров и, как следствие, смешивание подземных вод различного качества. Поэтому, с точки зрения охраны подземных вод , необходимо проводить мероприятия профилактического характера, предупреждающие возможность загрязнения вод по окончании бу-

рения скважин, т.е. осуществлять так называемое ликвидационное тампонирование. Кроме предотвращения загрязнения подземных вод, ликвидационное тампонирование имеет целью предохранение водоносных горизонтов от истощения вследствие самоизлива, а также исключение возможности затопления горных выработок на стадии промышленного освоения месторождения.

В настоящее время из всех пробуренных скважин около 30 X оказываются заброшенными или неудовлетворительно затампонирован-ными, а качество мекпластовой изоляции буримых скважин остается невысоким, и рост их количества приводит к невосполнимым потерям кондиционных вод. Отсутствие единого методологического подхода к ликвидационному тампонированию не позволяет прогнозировать и контролировать качество закладочных смесей, динамику изменения их свойств во времени, необходимость и периодичность ремонтных работ.

С целью обеспечения экологической безопасности геологоразведочного бурения, а также сокращения затрат времени и материалов на ликвидационное тампонирование разработана шестая технологическая схема крепления горных пород в скважине с установкой разделительных мостов (перемычек) в ее стволе на уровне изолируемого водоносного горизонта. В состав работ по этой схеме входят: установка искусственного забоя ниже водоносного горизонта (не менее, чем на 10 м); засыпка через устье или доставка в контейнере необходимого количества БСС с перекрытием "кровли" водоносного горизонта не менее,чем на 5 м; уплотнение затворенной смеси пригрузом бурового снаряда гидравликой бурового станка; взятие пробы цементного камня после затвердевания путем выбуривания "всухую" образца из верхней части тампонажной перемычки при длине рейса не менее 1 м. Основные требования к тампонашному материалу в этом случае заключаются в следующем: экологическая чистота, необходимая прочность сцепления с горными породами, устойчивость к агрессивному воздействию минерализованных вод, невысокая стоимость ингредиентов смеси и долговечность работы тампонажного камня в скважине.

Для реализации указанных технологических схем разработан комплекс технических средств, обеспечивающих расширение ствола скважины перед креплением, доставку, переработку и формирование крепи в осложненном интервале при минимальных затратах времени и тампонажных материалов. Указанные технические решения защищены 40

авторскими свидетельствами и патентами зарубежных стран. Опытно-производственные и приемочные испытания технологии беструбного крепления скважин проведены в 8 геологоразведочных организациях б. СССР на 73 скважинах. При этом успешно закреплено 1395 м вертикальных,наклонных и горизонтальных скважин.

Технология ликвидационного тампонирования скважин таблети-рованными БСС позволяет решать двойственную экологическую задачу-предотвращение загрязнения кондиционных вод и утилизации отходов горных производств', входящих в состав тампонажных материалов.

Фактический экономический эффект от внедрения разработок в 80-х годах составил 134 тыс.руб, а эффективность от применения технологии беструбного крепления скважин в начале 90-х годов превысила 34 млн.руб.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Основными факторами, определяющими выбор технологической схемы крепления геологоразведочных скважин, являются физико-механические свойства горных пород, глубина залегания и мощность зоны осложнения, диаметр породоразрушаицего инструмента и вид используемого очистного агента, интенсивность структурообразования и прочность материала крепи.

2. Давление на крепь, радиальные смещения контура ствола скважины, поперечная деформация и радиус зоны влияния скважины являются взаимозависимыми величинами и коррелируют с толщиной крепи и ее упругими свойствами, причем изменение диаметра бурения в диапазоне 46 т 76 мм существенно не отражается на этих величинах.

3.Нагрузка на крепь является величиной переменной во времени и подразумевает активное давление, оказываемое крепью на стенки скважины, т.е. зависит от плотности используемого очистного агента и жесткости крепи и с уменьшением этих параметров предельная глубина крепления увеличивается. Использование БСС с пределом прочности цементного камня до 20 МПа через сутки твердения позволяет получить значения критического давления на крепь около 12 МПа, что обеспечивает возможность крепления скважин до глубины более 1600 м и более.

4. Расчетные значения толщины крепи для большинства проектных глубин разведочных скважин не превышают диаметра ствола в зо-

не крепления,причем за оптимальное принимается соотношение наружного и внутреннего радиусов крепи, равное двум (И / Бо = 2), в связи с чем величина расширения скважины перед креплением может быть принята равной начальному радиусу,что свидетельствует о возможности практической реализации технологических схем беструбного крепления горных пород, требующих увеличения поперечных размеров ствола скважины.

5. Прочность цементного камня на основе глиноземистого цемента предопределяется наличием в его структуре нитевидных форм

- эттрингита, создающих трехмерный каркас на заключительном этапе

стадии коагуляции тампонажной суспензии. При этом тампонажный камень представляет собой композиционный материал, роль арматуры в котором играют ионные разности эттрингита, а роль матрицы (связки) выполняют все остальные кристаллические и аморфные формы более поздних минералов цементной композиции.

6. Сроки схватывания и механическая прочность модифицированных БСС с добавками золы-уноса и шунгизита определяются армирующими свойствами вудфордита, образующего спутанно -волокнистую структуру в открытых частях системы и мелкозернистую на контакте с наполнителями, причем содержание этих наполнителей в смеси не должно превышать 30 - 40 % от веса вяжущих материалов.

7. Покрытие таблеток водорастворимыми полимерами на основе поливинилового спирта, участвующими в процессе гидратации вяжущего материала, способствует повышению прочности тампонажного камня и его адгезионных свойств за счет увеличения количества нитевидных кристаллов в структуре тампонажного камня.

8. При добавке хлористого натрия в БСС или ее затворении в соленой воде образуются различные морфологические типы галита, наиболее существенное значение среди которых имеют натечные формы, обусловливающие (при концентрации №С1 до 10 %) заполнение промежутков между отдельными минералами и "залечивание" микротрещин расширения, возникающих в процессе кристаллизации эттрингита.

9. Полученные аналитические выражения для расчета режимных параметров крепления трещиноватых горных пород отвечают физике процесса, согласуются с опытными данными и могут быть использованы для практических инженерных расчетов при конструировании там-понажных устройств и разработке технологии проведения изоляционных работ.

10. При значительной величине раскрытости трещин (ьо>2,5 мм) наблюдается снижение качества тампонирования, основной причиной которого является перекрытие трещин полиэтиленовой пленкой, препятствующей проникновению в них тампонажного материала.

И. Структурная перестройка сухого материала,подвергнутого прессованию при давлениях 50-150 МПа, способствует увеличению поверхности БСС на 10-20 % и уменьшению количества защемленного воздуха в исходной тампонажной смеси.

12. Прессование минеральных вяжущих веществ и БСС на их основе положительно отражается на основных физико-механических свойствах тампонажного материала - уменьшении сроков схватывания, увеличении прочности и адгезии к горным породам вследствие изменения характера формирования их кристаллизационной и поровой структуры, при этом за оптимальный режим прессования БСС следует принимать давление 150 МПа, превышение которого приводит к ухудшению технологических свойств конечного продукта (таблетки).

13. Разработанная технология таблетирования тампонажных смесей дает возможность автоматизировать процесс приготовления БСС для крепления неустойчивых горных пород, отказаться от необходимости их пакетирования, повысить культуру производства.

14. Разработанные конструкции тампонажных устройств позволяют оперативно и высококачественно закреплять неустойчивые участки ствола скважины без уменьшения его номинального диаметра.

15. Технология ликвидационного тампонирования скважин, помимо снижения расхода вяжущих материалов на 30-40 %, решает одновременно проблему предохранения водоносных горизонтов от истощения и загрязнения, а также открывает возможность утилизации отходов некоторых горных производств.

16. Технология оперативного крепления неустойчивых интервалов скважин снижает затраты времени и материалов и обеспечивает получение реального экономического эффекта.

17. Для дальнейшего развития разведочного бурения в неустойчивых горных породах необходимо продолжить исследования по созданию композиций высокопрочных быстротвердекцих смесей, уменьшению их себестоимости, разработке технических средств и технологических приемов, снижающих непроизводительные затраты на проведение изоляционных работ. При этом одним из перспективных направлений в области беструбного крепления скважин может быть способ крепления слабосвязанных и неустойчивых горных пород за счет их уплотнения

и температурных преобразований, а также крепление сильно трещиноватых пород с использованием легкоплавких связующих материалов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

МОНОГРАФИИ, БРОШЮРЫ, СТАТЬИ

1. Технико-технологический комплекс для разведочного бурения. Проспект ВДНХ. Л., РТП ЛГИ, 1978 (Соавторы: Яковлев A.M., Горшков Л.К.,Коваленко В.И.).

2. Тампонирующее устройство УТ-ЛГИ. Проспект ВДНХ. Л., РТП ЛГИ,1981. (Соавторы: Яковлев A.M., Горшков Л.К., Терещенко Л.А.).

3. Оценка эффективности метода ускоренного тампонирования скважин. П., Записки ЛГИ, т.93,1982. (Соавторы: Терещенко Л.А., Горшков Л.К., Яковлев A.M.).

4. Технологический комплекс для бурения скважин. Проспект ВДНХ. Л., РТП ЛГИ, 1982. (Соавторы: Яковлев A.M., Коваленко В.И., Мураев Ю.Д.).

5. Тампонирующее устройство. Проспект ВДНХ. М., ОПЛОП ВИЭМС, 1982. (Соавторы: Яковлев A.M., Терещенко Л.А., Горшков Л.К.).

6. Тампонажное устройство. Проспект ВДНХ, М., ОПЛОП ВИЭМС, 1982. (Соавторы: Коваленко В.И., Яковлев A.M., Терещенко Л.А.).

7. Устройство для изоляции зон осложнений в скважине. Проспект ВДНХ. М., ОПЛОП ВИЭМС, 1985. (Соавтор: Терещенко Л.А.).

8. Исследование процесса формирования гидроизоляционного кольца в осложненном интервале скважины при сухой тампонировании. В сб.: Техника и технология геолого-разведочных работ; организация производства. М., ВИЭМС, вып.5, 1985.

9. Ликвидация пустот при бурении скважин. Проспект ВДНХ. М., 1985. (Соавторы: Терещенко Л.А., Липатов Н.К.).

10. Исследование технологических параметров процесса тампонирования скважин. Л., Записки ЛГИ, т.105, 1985. (Соавтор: Коваленко В.И.).

11. Тампонажное устройство для комплекса ССК. В сб.: Создание и совершенствование съемного инструмента для геолого-разведочного бурения. Л., ВИТР, 1986.

12. Приготовление БСС для тампонирования скважин при бурении комплексами ССК. Веб.: Создание и совершенствование съемного

инструмента для геолого-разведочного бурения. Л., ВИТР, 1986. (Соавторы: Терещенко Л.А.,Коваленко В.И.).

13. Тампонажное устройство. Проспект ЛЦНТИ.Л.,1986. (Соавторы: Коваленко В.И., Терещенко Л.А.).

14. Технология приготовления таблетитированных быстросхваты-вающихся смесей. Проспект ЛЦНТИ. Л., 1986.

15. Тампонажное устройство для бурового снаряда со съемным керноприемником. Проспект ЛЦНТИ. Л., 1986. (Соавтор: Терещенко Л.А.).

16. Экспериментальные исследования процесса тампонирования скважин сухими быстросхватывающимися смесями. Свердловск, Известия ВУЗов, Горный журнал. N 7, 1988. (Соавтор: Ищенко А.И.).

17. Совершенствование технических средств и технологии тампонирования зон осложнений в скважинах сухими быстросхватывающимися смесями. Л., Записки ЛГИ, т.116, 1988. (Соавтор: Ищенко А.И.).

18. Совершенствование технических средств для оперативного тампонирования скважин. В сб: Совершенствование организации и технологии бурения геологоразведочных скважин с промывкой пеной и предупреждение геологических осложнений методом сухого тампонирования. М., ЦНИЭИуголь, 1988.

19. Оперативное тампонирование геологоразведочных скважин. В сб.: Техника и технология геологоразведочных работ; организация производства. М., ВИЭМС, 1988. (Соавторы: Яковлев А.М., Коваленко В.И., Терещенко Л.А. и др.).

20. Технико-технологический комплекс для оперативного тампонирования скважин. Тезисы доклада. Л., Изд. ЛГИ, 1989. (Соавторы: Коваленко В.И., Портнов В.Г., Терещенко Л.А. и др.).

21. Технологическая схема крепления скважин малого диаметра и методика расчета крепи. В сб.: Повышение эффективности и информативности технологии алмазного бурения скважин малого диаметра на твердые полезные ископаемые Л., ВИТР, 1990.

22. Напряженное состояние массива пород вблизи закрепленного интервала скважины. Л., Записки ЛГИ, 1990. (Соавтор: Горшков Л.К.).

23. Изоляция каверн при бурении геологоразведочных скважин. Известия Вузов, Геология и разведка. М., 1990. (Соавтор: Заводчиков А.Н.).

24. Анализ взаимодействия крепи скважины с массивом горных

пород в зоне геологического осложнения. В сб.: Передовые технологии разведки и добычи полезных ископаемых, особенности строительства и экологии на Крайнем Севере. Сыктывкар, 1990.

25. Метод беструбного крепления неустойчивых интервалов скважин. В сб.: Научные и практические проблемы геологоразведки. Л., ВЙТР, 1990. (Соавтор: Фролов A.A.).

26. Очистные агенты и оперативное тампонирование скважин. Учебное пособие. Л., Изд-во ЛГИ, 1990. (Соавтор: Яковлев A.M.).

27. Методика определения напряжений в цементной крепи интервала разведочной скважины. В сб.: Исследование и разработка методов и средств для реализации ресурсосберегающей технологии геолого-разведочного бурения. Л., ВИТР, 1990. (Соавтор: Горшков Л.К.).

28. Области применения устройства для расширения ствола скважины в зоне геологического осложнения. В сб.: Техника и технология бурения скважин на твердые полезные ископаемые. Свердловск, СГИ, 1991. (Соавтор: Фролов A.A.).

29. Взаимодействие крепи скважины с породным массивом. В сб.: Механика подземных сооружений. Тула, 1991. (Соавторы: Горшков Л.К., Фролов A.A.).

30. Особенности технологии и методики расчета беструбного крепления неустойчивых горных пород. В сб.: Геологические материалы Северо-Востока. Технология и техника геолого-разведочных работ. Магадан, 1991.

31. Опыт оперативного тампонирования скважин в условиях Северо-Востока. В сб.: Геологические материалы Северо-Востока. Технология и техника геолого-разведочных работ. Магадан, 1991. (Соавтор: Дьяконов С.Г.).

32. Ресурсосберегающая технология крепления неустойчивых интервалов скважин. 2-ой Международный симпозиум по бурению скважин в осложненных условиях. Л., ЛГИ, 1992. (Соавтор: Горшков Л.К.).

33. Конструктивные особенности устройства для крепления мно-голетнемерзлых горных пород при бурении скважин. В сб.: Крепление и поддержание горных выработок. Л., Изд.-во СПГГИ, 1992.

34. Опыт применения таблетированных БСС для ликвидационного тампонирования скважин. В сб.: Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. Екатеринбург. Изд-во УГГГА, 1993. (Соавторы: Измайлов P.A., Рогаль-ский Н.В.).

35. Технологические особенности тампонирования скважин с ис-

I пользованием комплекса ССК. П., Записки СПГГИ, т.136, 1993. (Со' автор: Горшков Л.К.).

36. Беструбное закрепление неустойчивых интервалов разведочных скважин. Л., Записки СПГГИ, т.136, 1993.

37. Особенности структурообразования тампонажных смесей на основе глиноземистого цемента и их применения в разведочном бурении. Тезисы доклада. Екатеринбург, Изд-во УГГГА, 1993. (Соавтор: Портнов В.Г.).

38. Зколого-технологические проблемы в разведочном бурении. Юбилейная научная конференция, посвященная 100-летию со дня рождения Ф.А.Шамиева. П., Изд-во СПГГИ, 1993. (Соавтор: Яковлев A.M.).

39. Микроструктура и свойства БСС для крепления неустойчивых многолетнемерзлых горных пород. В сб.: Устойчивость и крепление горных выработок. Л., Изд-во СПГГИ, 1994. (Соавторы: Яковлев А.М, Портнов В.Г.).

40. Кинетика структурообразования цементного камня в зоне контакта с горными породами. В сб.: Устойчивость и крепление горных выработок. Л., Изд-во СПГГИ, 1994.

41. Исследование контактной зоны цементный камень-порода. В сб.: Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые, Екатеринбург, Изд-во УГГГА, 1994.

42. Особенности структурообразования тампонажных смесей на основе глиноземистого цемента и их применения в разведочном бурении. В сб.: Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые, Екатеринбург, Изд-во УГГГА, 1994.

43. Предупреждение осложнений при бурении с использованием гидротранспортирования съемного керноприемника. В кн.: Разведочное бурение с гидроизвлечением керноприемника. СПб., Недра, 1994. (Соавторы: Горшков Л.К., Мендебаев Т.Н.).

44. Технология беструбного крепления скважин малого диаметра. Тезисы доклада. В сб.: Проблемы научно-технического прогресса в бурении геолого-разведочных скважин. Томск, Изд-во ТПУ, 1994.

45. Классификация горных пород по устойчивости с особенностям их крепления в скважине. В сб.: Совершенствование техники и технологии бдения скважин на твердые полезные ископаемые. Екатеринбург, Изд-во УГГГА, 1995. (Соавтор: Яковлев A.M.).

46. Технология изоляции водоносных горизонтов при ликвидаци-

онном тампонировании скважин. Тезисы доклада. 3-й Международный симпозиум по бурению скважин в осложненных условиях. СПб, Изд-во СПГГИ, 1995. (Соавторы: Яковлев A.M., Конокотов Н.С.).

47. Особенности методики исследования контактного взаимодействия вяжущих материалов с закрепляемыми горными породами.Тезисы доклада. 3-й Международный симпозиум по бурению скважин в осложненных условиях. СПб, Изд-во СПГГИ, 1995.

АВТОРСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА И ПАТЕНТЫ

48. Устройство для изоляции зон осложнений в скважине. A.c. N 685808, 1979, (Соавторы: Терещенко Л.А, Горшков Л.К., Яковлев А.М.)

49. Способ приготовления тампонирующей смеси на основе глиноземистого цемента. A.c. N 1036907, 1983, Б.И. N 31. (Соавторы: Терещенко Л.А., Л.А.,Яковлев А.М., Коваленко В.И.).

50. Method for prepearing plugging material. Патент США. N 4422876, 1983. (Соавторы: Яковлев А.М., Терещенко Л.А., Коваленко В.И и др.).

51. Устройство для изоляции зон осложнений в скважине. A.c. N 1048109, 1983, Б.И. N 38. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев А.М., Коваленко В.И. и др.).

52. Vorrichtung zum Auftragen eines Addechtungsgemisches auf eine Bohilochwand. Патент ФРГ, N 3210871, 1983. (Соавторы: Яковлев А.М., Терещенко Л.А., Коваленко В.И. и др.).

53. Способ определения адгезии вяжущего вещества к поверхности твердого тела. A.c. N 1049791, 1983, Б.И. N 39. (Соавторы: Эберлинг И.Л., Яковлев А.М., Коваленко В.И. и др.).

54. Verfahren zur Herstellung eines abdichtenden Gemisches auf der Grundlage von Tonerdezement. Патент ФРГ, N 3215496, 1983. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев А.М., Коваленко В.И. и др.).

55. Устройство для изоляции зон осложнений в скважине. A.c. N 1033712, 1983, Б.И. N 29. (Соавторы: Яковлев А.М., Горшков Л.К., Коваленко В.И.).

56. Устройство для определения кинетики структурообразования при твердении вяжущих материалов. A.c. N 1077102, 1984, Б.И. N 4. (Соавторы: Эберлинг И.Л., Терещенко Л.А., Коваленко В.И. и др.).

57. Method for the determination of kinetics of strueture

formation in abinder. Патент США, N 4524319, 1984. (Соавторы: Яковлев A.M., Зберлинг И.Л., Терещенко Л.А. и др.).

58. Anording for anbringende av pluggingblandning i borrhalsvagger. Патент Швеции, N 427487, 1984. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

59. Device fof appling plugging mix to well walls. Патент США, N 4438813, 1984. (Соавторы: Терещенко Л.A., Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

60. Menetelma sementamisaineksen Valmistamiscksi-Lorfarande for framstallning av en cementeringsblandning. Патент Финляндии. N 66340, 1984. (Соавторы: Терещенко Л.А, Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

61. Procede de determination de la cinetique de formation structurale d'un liant et dispositif mettant en cenore ce procede. Патент Франции, N 2504681, 1985. (Соавторы: Яковлев A.M., Терещенко Л.А., Зберлинг И.Л. и др.).

62. Method for the determination of kinetics of structure formation in abinder. Патент Канады, N 1215118, 1985. (Соавторы: Яковлев A.M., Зберлинг И.Л., Татевосян P.A. и др.).

63. Method for prepearing plugging material. Патент Канады, N 1185231, 1985. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

64. Device for appling plugging mix to well walls. Патент Канады, N 1190146, 1985. (Соавторы; Яковлев A.M., Липатов H.K., Татевосян P.A. и др.).

65. Device for appling plugging mix to well walls. Патент Индии, N 154060, 1985. (Соавторы: Яковлев A.M., Липатов Н.К., Та-тавосяи P.A. и др.).

66. Nachweisverfahren fur die Halffahigkeit von Bindemittelsubstanzen. Патент ГДР, N 230336, 1986. (Соавторы: Зберлинг И.Л., Терещенко Л.А., Яковлев A.M. и др.).

67. Vorrishtung zum Auftragen eines Addechtungsgemisches auf eine Bohrlochwand. Патент Австрии, N 380727, 1986. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

68. Verfahren zur Herstellung eines abdichtenden Gemisches auf der Grundlage von Tonerdezement. Патент ГДР, N 230319, 1986. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

69. Vorrichtung fur die Isolierung von Gebieten dei Komplikationen in einem Bohrloch. Патент ГДР, N 230298, 1986.

(Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

70. Vorrichtung zur Bestimmung der strukturbildungskinetik deirn Harten von Bindemitteln. Патент ГДР, N 230347, 1986. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

71. Nachweisverfahren fur die Halfahigkeit von Bindemittelsubstanzen. Патент Австрии, N 380533, 1986. (Соавторы: Эберлинг И.Л., Терещенко Л.А., Яковлев A.M. и др.).

72. Способ определения адгезии вянущего материала к поверхности твердого тела. Патент НРБ, N 39758, 1987. (Соавторы: Эберлинг И.Л., Терещенко Л.А., Яковлев A.M. и др.).

73. Method for prepearing plugging material. Патент Индии, N 155070, 1987. (Соавторы: Терещенко Л.А., Коваленко В.И. и др.).

74. Способ приготовления тампонирующей смеси на основе глиноземистого цемента. Патент Франции, N 2502685, 1987. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев A.M., Татевосян P.A. и др.).

75. Метод за приготовляване на тампонираща смес на основата на алуминиевоокисен цемент. Патент НРБ, N 39065, 1987. (Соавторы: Яковлев A.M., Коваленко В.И., Терещенко Л.А. и др.).

76. Способ определения адгезии вяжущего материала к поверхности твердого тела. Патент Японии, N 1391128, 1987. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

77. Method for the determination of kinetics of structure formation in abinder. Патент Индии, N 155797, 1987. (Соавторы: Яковлев A.M., Терещенко Л.А., Коваленко В.И. и др.).

78. Verfahren zur Herstellung einer Abdichtungsmasse. Патент ФРГ, N 3215480, 1987. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

79. Способ приготовления тампонирующей смеси на основе глиноземистого цемента. Патент Японии, N 1374402, 1987. (Соавторы: Яковлев A.M., Терещенко Л.А., Коваленко В.И. и др.).

80. Spusob pripravy tamponazni smesi na zakladenlinitanoveho cementu. Патент ЧССР, N 446564, 1988. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

81. Zarizent pro izolasi pozusenych zon v pruzkmmych vrtech. Патент ЧССР, N 246565, 1988. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

82. Устройство для изоляции зон осложнений в скважине. Патент НРБ, N 40757, 1988. (Соавторы: Терещенко Л.А., Яковлев A.M., Коваленко В.И. и др.).

83. Устройство для изоляции зон осложнений в скважине. A.c. N 1452936, 1989, Б.И. N 3. (Соавторы: Кудряшов Б.Б., Ищен-ко А.И.).

84. Устройство для ликвидации пустот при бурении скважин. A.c. N 1461867, 1989, Б.И. N 8. (Соавторы: Кудряшов Б.Б., Ищен-ко А.И., Заводчиков А.И.).

85. Тампонажное устройство. A.c. N 1532685, 19896, Б.И. N 8. (Соавтор: Ищенко А.И.).

86. Устройство для крепления стенок скважины. A.c. N 1745866, 1992, Б.И. N 25. (Соавторы: Яковлев A.M., Фролов A.A., Киричек И.П.).

87. Способ крепления призабойной зоны скважины. A.c. N 1789666, 1992, Б.И. N 3. (Соавторы: Садыков Г.С., Сады-ков С.С., Новожилов Б.А., Воробьев Г.А.).