автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.14, диссертация на тему:Оптимизация параметров очистных агентов при бурении геологоразведочных скважин

НЕОН »995

НАЦИОНАЛЬНАЯ КОРПОРАЦИЯ «УЗБЕКИ ЕФТЕГАЗ» НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «НЕФТЕГАЗНАУКА»

На правах рукописи РАХМАНОВ Хайрулла Хикмагович

УДК 622.24:622.244.442/443.001.57

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ОЧИСТНЫХ АГЕНТОВ ПРИ БУРЕНИИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН

Специальность 05.15.14 — Технология и техника геологоразведочных работ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент 1995

Работа выполнена в Научно-йсследовательскс туте минеральных ресурсов (ИМР).

Научный руководитель — доктор технических нау:

профессор АБДУМАЖИ1

Официальные опионёнты: доктор технических наук;

СТЕКЛЯНОВ Б. Л.

I. I'

кандидат технических на ГУРДЖИЕВ А. Г.

Ведущее предприятие — Горно-геологический це= ТащГТУ.

Защита диссертации состоится «9» июня 1995г час. на заседании специализированного Совета при Научно-производственном объединении «Не ка» по адресу: 700029, Ташкент, ул. Т. Шевченко,

С диссертацией можно ознакомиться в библис «Нефтегазнаука».

Автореферат разослан « в » мая 1995г.

Ученый секретарь . специализированного Совета, кандидат технических наук/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Дальнейшее развитие Республики Узбекистан во многом зависит от минерально-сырьевой базы и эффективного использования в народном хозяйстве имеющегося научно-технического потенциала. В этом плане несомненно большое значение приобретает совершенствование всех видов геологоразведочных работ и, в первую очередь, основного вида из них - бурения колонковых скважин. До недавнего времени относительные затраты на проведение буровых работ составляли не менее 25$, а в некоторых производственных организациях более 50% от общих затрат. На современном этапе развития геологоразведочных работ встают задачи по частичной или полной замене горноразведочных выработок буровыми скважинами. В последние годы в этой области достигнуты весьма важные результаты: внедрены новые станки, инструменты и механизмы; реализуются прогрессивные технологии, обеспечивающие значительный рост производительности и снижение стоимости буровых работ. В связи с ростом глубин и уменьшением диаметров скважин и применением специальных технических средств (съемные керноприемники, гидроударные машины, новые породоразрушавщие инструменты и т.д.) значение промывки скважин в общем процессе бурения с каждым годом растет. Это обусловливает поиск новых видов очистных агентов и необходимость совершенствования техники и технологии приготовления их. Выбор, рациональных видов очистных агентов зависит от множества геологических, технических, технологических, организационно-экономических факторов и правильное решение его в конкретных геолого-технических условиях требует научно обоснованного подхода и объективных методов оценки технологических ситуаций.

Предложенные математические модели промывки скважин построе-

ны на основе методов технической гидромеханики и недостаточно учитывают и раскрывают влияние геолого-технических факторов на выбор.видов и оптимизации, параметров очистных агентов. Комплексное, изучение всего набора факторов с применением математических методов и вычислительной техники позволяет объективно оценить и выбрать рациональный вид и параметры очистных агентов для конкретных геолого-технических условий, благодаря чему в конечном итоге улучшаются технико-экономические показатели буровых работ.

С учетом изложенного и выбраны задачи исследований.

Работа выполнена в соответствии с координационным планом ШЖР по технике и технологии разведочного бурения Государственного Комитета Республики Узбекистан по геологии и минеральным ресурсам по темам: "Исследовать и внедрить рациональные промывочные жидкости для колонкового бурения прогрессивными методами в условиях Узбекистана" (проблема 119, теш 028) ; "Разработка техники и технологии бурения сквагин глубиной до 2000 м" (проблема 119, тема 137) ; "Внедрение технологии бурения скважин с применением КС" (проблема 119, тема 102).

Цель работы. Улучшение технико-экономических показателей буровых работ в конкретных геолого-технических условиях путем оптимизации параметров очистных агентов на основе усовершенствованной математической'модели промывки скважины.

Основные задачи исследований:

, - исследование комплексного влияния геологических, технических, технологических и организационно-экономических факторов на выбор очистных агентов;

- оцределение рационального соотношения инерционной и вязкостной составляющих потока очистного агента и построение мате-

магической модели промывки скважины;

*

- научное обоснование нового обобщенного критерия выбора рациональных видов очистных агентов;

- разработка рациональной технологии химической и гидроакустической обработок промывочных жидкостей на основе местных глин

и эмульсолов;

- разработка алгоритма и программы оптимизации параметров очистных агентов.

Методы исследований.

1. Обобщение, анализ литературных и фондовых источников.

2. Теоретические исследования на основе методов оптимизации и технической гидромеханики.

3. Обобщение результатов теоретических исследований и проведения лабораторных и опытно-производственных работ.

Научная новизна.

1. Впервые на основе принципа компромисса с учетом номплзе-са геологических, технических, технологических факторов разработана математическая модель промывки скважины.

2. Предложен новый критерий оценки сложности геологических условий, основанный на оптимальней! соотнолении количества образуемого шлама и подаваемой промывочной жидкости.

3. Применительно к механическому колонковому бурению разработана технология улучшения, качества промывочных жидкостей из местлых низкосортных глин.

4. Составлена база данных, включающая новые промывочные жид-•кости, и разработан программный комплекс, позволяющий выбирать рациональные очистные агенты в конкретных геолого-технических

условиях.

Основные защищаемые положения.

I. Принцип компромисса позволяет оптимизировать инерционную и вязкостную составляющие потока очистного агента и объективно сочетать критерий максимума механической скорости бурения и углуб-ки скважин без осложнений.

. 2. Оптимальное соотношение количества'образуемого шлама и подаваемой промывочной жидкости является наиболее объективным критерием математической модели цромывки скважины к дает возможность количественно оценить степень сложности геологических условий.

3. Комплексная - химическая и гидроакустическая - обработка промывочных жидкостей позволяет повышать эффективность буровых работ в конкретных геолого-техгогееских условиях при объективной оценке параметров очистных агентов на основе программы .оптимизации*

Достоверность основных научных положений и выводов базируется на фактических материалах, собранных по 161 производственным и' 48 экспериментальным скважинам, пройденным на девяти месторождениях Узбекистана и одного месторождения Таджикистана общим объе-1!Ш 169 218 м. С целью улучшения качеств промывочных жидкостей проведена серия лабораторных исследований, вклвчагацая 5 530 опытов.

Научная обоснованность выводов' подтверждается близкой сходностью расчетно-теоретических и фактических данных, а также положительными результатами внедрения разработок в производство.

Практическая ценность.

1, Разработана методика выбора очистных агентов для конкретных геолого-технических.условий.

2. Предложена на уровне изобретения эмульсионная промывочная

жидкость, позволяющая улучшить технико-экономические показатели буровых работ за счет повышения механической скорости бурения в 1,2 - 1,3 раза и снижения затрат энергии не менее чем на 305?.

3, Построена номограмма критической длины интервала скважины для определения целесообразности замены промывочных жидкостей.

4. Разработана и рекомендована для колонкового бурения технология гидроакустической обработки промывочных жидкбстей из местных малокондиционных глин.

Реализация работы в промышленности. Результаты исследований использованы при проходке производственных скважин на иести объектах Кызылкумской ГРЭ, а также переданы рекомендации Алмалыкской, Восточяо-Кураминской и Чирчикской ГРЭ. Установка гидроакустического диспергатора на глинзаводе Кызылкумской ГРЭ и'применение промывочной жидкости на основе эмульсола Т позволили улучшить показатели бурения, при этом экономический эффект составил 181 120 руб.

Апробация. Основные положения диссертационной работы й результаты исследований докладывались на 1У научно-технической конференции молодых ученых и специалистов по геологии - бурении, добыче, переработке и использованию нефти и газа (Ташкент, 1984 г.), на заседаниях кафедр ГТРМПИ ДГИ (Днепропетровск, 1985 г), ТашГГУ им. Абу Райхана Беруни (Ташкент, 1989, 1992 гг.), на заседаниях Ученого Совета САЙГИМСа (Ташкент, 1989, 1993 гг.) и его технической секции, в Президиуме и на П съезде Узбекского Республиканского научно-технического геологического общества (Ташкент, 1992, 1993гг.), на заседании Технической секции Ученого Совета ИМР (1994 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе одно авторское свидетельство.

Объем и структура. Работа изложена на <62. стр. машинописного

текста, содержит 36 табл. и 20 рис. Состоит из четырех глав, списка литературы, включающего 9S. источников на Ю стр.

Автор выражает глубокую признательность научному руководи-

I

телю, доктору технических наук, профессору А.А.Абдумажитову за постоянную помощь и ценные советы в цроцессе исследований, старшему научному сотруднику САИГИМСа Д.Б.Авазову, кандидатам технических наук А.В.Пошенко, С.А.Бреусу, Г.Л.Лебединскому, кандидату химических наук Т.А.Панкиной, работникам Кызылкумской ГРЭ Р.А.Аб-дуллаеву, В.А.Стрыгину, С.М„№джидову за содействие и помощь при проведении работ и внедрении их результатов в производство.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первое защищаемое положение. Принцип компромисса позволяет оптимизировать инерционную и вязкостную составляющие потока очистного агента и объективно сочетать критерии максимума механической скорости бурения и углубки скважин без осложнений.

Выбор очистных агентов и оптимизация их параметров для конкретных условий является наиболее ответственным моментом геологоразведочных работ, так как вся технология бурения зависит от своевременного выноса разбуренных пород на поверхность.

В трудах А.А.Абдумажитова, А.Г.Аветисова, А.Р.Аминова, O.K. Ангелопуло, С.А.Бреуса, А.И.Булатова, A.B.Вареника, А.А.Каваз-0г-лы, У.Д.Мамаджанова, А.К.Рахимова, П.С.Чубика, Ф.А.Шамшева, Е.Ф. Эпштейна, А.М.Яковлева и др. подробно и всесторонне изучены разные аспекты данной проблемы.

Некоторые исследователи при выборе очистных агентов в качестве основного критерия оптимальности црименяют максимум механи-

ческой скорости бурения »г . При этом к очистному агенту предъявляются такие требования, как малая вязкость и плотность, минимальные значения козйвдиента трения и поверхностного натяжения, что позволяет интенсифицировать разрушение горных пород. Принцип максимума применяется преимущественно в благоприятных условиях.

Другие исследователи исходят из принципа бурения без осложнений за счет физико-химического воздействия на неустойчивые породы и глинизации стенок скваяин.

Нередко возникают трудности при выборе того или иного принципа. Это объясняется тем, что разделение геологических условий на "благоприятные", "сложные" и др. носит субъективный характер. Поэтому выбор очистных агентов для конкретных геолого-технических условий в настоящее время осуществляется в основном по опыту буровых работ или по интуиции.

Наилучшие показатели по механической скорости и бурении без осложнений наблвдаются в том случае, когда на забой подается оптимальное количество очистного агента при гармоничном его сочетании с количеством образуемого шлака.

Д.Н.Башкаговым, В.И.Воздвиженским, С.А.Волковнм, Л.К.Горшковым, Л.М.Ивачевым, Е.А.Козловским, М.А.Комаровым, Б.Б.Кудряшовым, Н.Д.Шкайловой, В.М.Щгерским, А.В. Пащенко, С.С.Сулакшиным и другими исследователями изучены вопросы оптимизации расхода очистного агента для геологоразведочного бурения.

Большинство из них при.определении расхода промывочной жидкости ориентируются на площадь забоя , другие - на площадь кольцевого цространства Гк п . Анализ показывает, что для колонкового бурения соотношение этих констант меняется в широких цре-тттгях:

-£-=0,5^60 (I)

•"к.п.

Кроме того, вопросы оценки геологических факторов и определения оптимальных значений расхода очистного агента изучаются разрозненно.

Некоторые исследователи занимались оцределением оптимального значения расхода промывочной жидкости .0. от.механической скорости бурения .V,* и количества образуемого шлама . Проблема выбора видов и параметров промывочных жидкостей в зависимости от оптимального соотношения 0.^0., которое определяется исходя из ■геолого-технических факторов, нами исследуется впервые.

На основе обобщения и анализа литературных данных предлагается новый принцип, согласно которому очистной агент в конкретных геолого-технических условиях должен способствовать увеличению механической скорости бурения, не вызывая осложнений в скважине. Этот принцип компромисса реализуется с использованием следующей модели.

Определенное количество шлама, образуемого на забое скважины :0.ш, выносится на поверхность под совокупным действием инерционной и вязкостной составляющих потока очистного агента. Приоритетная роль той или иной составляющей зависит от применяемого вида очистного агента и его параметров.

•Принимая техническую воду в качестве эталона, наш рекомендуется следующая формула для определения оптимального значения расхода очистного агента, подаваемого на забой скважины:

где . - оптимальный расход технической воды без учета сложности геологических условий, м3/с;

- возможная инерционность очистного агента с учетом J--ro геологического фактора, для технической воды = I. Прологарифмировав (2), имеем:

ervQB=£aQ+^4- t3)

Щ

В этой фор:.суле первая составляющая Q зависит от скорости

восходящего потока, т.е. от инерционной силы, вторая --¿ri—тг ~

Of

от вязкостных свойств очистного агента. На рис. I отражена схема распределения; инерционной и вязкостной составляющих очистного агента в зависимости от вязкостного показателя. В тёх случаях, когда преобладающее значение имеет ¿а Q (при бурении с продувкой воздухом или 1ТЯ), появляется возможность интенсификации процесса очистки забоя за счет увеличения степени турбулентности потока. С точки зрения предупреждения осложнений рациональным является Я -й вид промывочной жидкости, тлеющий наибольшие -значения СНС через I мин. - Уц , СНС через 10 мин. - ySR и наименьшую водоотдачу - ; однако, они должны тлеть определенные преде-

лы: , 8|0, ф

Учл4вА (4)

^ ö|0 С5)

УбЯ^Ф (6)

при соблюдении ограничений по жесткости и минерализации подземных вод

ЖЯ>Ж (7)

M« > И с8)

Опытно-производственными исследованиями анализированы факторы, вызывающие осложнения в скважине,, и изучено влияние регули-

Т

Рис. 1 Схема распределения инерционнои и вязкостной составляющие потока в зависимости от вязкостного показателя очистного агента

руемых факторов на механическую скорость бурения, при условии

° Обработка данных методом математической статистики позволила выделить основные геологические факторы, вызывающие осложнения при бурении скважины. К этим факторам относятся: трещинова-тость, набухаемость, сыпучесть, размокаемость, растворимость, слоистость горных пород, а также жесткость и минерализация подземных вод. Ети геологические факторы обобщены общими названиями:

1) тип горных пород ( ^ - I) ;

2) трещиноватость горных пород ( = 2) ;

3) жесткость подземных вод ( ^ =3).

По типу горных пород геологические условия разделены на 4 группы. К первой группе относятся горные породы; являющиеся благоприятными для увеличения инерционности очистного агента и механической скорости бурения. При бурении их с применением технической воды не наблюдаются осложнения в скважине. Ко второй группе относятся горные породы, содержащие до 20£ примеси глины ; к третьей - породы, содержащие 20 и более процентов глины, которые при насыщении водой вспучиваются и набухают ; к четвертой группе -несвязанные обломочные породи, вызывающие осыпание и обвал стенок скважины.

В качестве объективного критерия оценки трещиноватости горных пород нами предлагается использование обратной величины линейного выхода керна при бурении обычной колонковой трубой и коронок резцового типа, с прямой схемой промывки и без применения каких-либо специальных технических и технологических средств.

Ктр=0-6к) (9)

где К^р ~ коэффициент трвщияоватости горных пород; - линейный выход керна в долях единицы. Кесткссть подземных вод оценена по известной классификации в иг экв/л.

Соотношение й^/О. кроме перечисленных геологических факторов зависит от способа бурения и площади кольцевого пространства (табл. I).

Q Таблица I

Ш г,

Оптимальные соотношения

а

Ш о

10 ^

Геологические факторы

Способ бурения

Алмазное с С (Ж

Обычное ¡Твердо- ¡Бескеи-алказное :сплавное ;новое*

Группа горных пород:

I 0,3360 0,1669 0,0999 0,1246

П 0,4173 0,2073 0,1241 0,1547

Ш 0,6562 0,3260 0,1950 0,2433

1У 1,2329 0,6125 0,3665 0,4571

Коэффициент трещино-ватости горных пород, Ктт,

ТР ОД 0,3360 0,1669 0,0999 0,1246

0,3 0,4648 0,2408 0,1441 0,1798

0,5 0,6222 0,3091 0,1849 0,2307

Жесткость подземных вод, £

3,0 0,3360 0,1669 0,0999 0,1246

6,0 0,4186 0,2080 0,1244 0,1552

9,0 0,6713 0,3338 0,1997 0,2491

ПРИМЕЧАНИЕ: Выбраны экспериментальные данные при одинаковых значениях площади кольцевого пространства: Рктт = 0,5 •■ЮГ2 и2.

Для оптимизации частоты вращения бурового снаряда, осевой нагрузки на породоразругаающий инструмент и расхода промывочной жидкости, подаваемой на забой скважины, использована методика, разработанная при участии автора, базирующаяся на трехфакторном дисперсионном анализе. При этом значимость режимных параметров в отдельности и во взаимодействии оценена по критерию Фишера.

Экспериментальными исследованиями подтверждено, что в сопоставимых условиях для увеличения механической скорости бурения и количества образуемого шлама следует уменьшить условную вязкость, при этом повышается доля инерционной составляющей потока очистного агента. С другой стороны, во избежание осложнений в скважине степень увеличения 1ГМ и параметров промывочной жидкости необхо-

Таким образом, принцип комцромисса осуществляется на основе

•модель промывки скважицы, оперативно оценить влияние различных факторов и оптимизировать параметры очистных агентов.

Второе защищаемое положение. Оптимальное соотношение количества образуемого шлама и подаваемой промывочной жидкости является наиболее объективным критерием математической модели поомывки скважины и дает возможность количественно оценить степень сложности геологических условий.

Допуская, что за каждую единицу времени на забое образуется одинаковое количество шлама и применение технической воды в качестве очистного агента обеспечивает бурение без осложнений в скважине, т.е. предполагая процесс бурения в благоприятных геологических условиях, оптимальное количество воды, подаваемой на забой скважины, может определяться по формуле:

^пс^шчсхисл л натеши

дтю контролировать по критерию

критерия 0.ш/0. , который позволяет использовать математическую

СЮ)

где оС - коэффициент сбалансированности количества промывочной жидкости и образуемого шлама.

(\f-4i.ip и3/с СИ)

Л

где Рр - площадь забоя скважины, м .

Выражение (10) сцраведливо при = I.

Ш мере изменения степени осложненности геологических условий должна меняться инерционность промывочной жидкости. Подставляя формулу (10) в (2), -определим оптимальное количество промывочной жидкости с учетом £ -го геологического фактора:

(12)

Для конкретных геолого-технических условий оптимальными считаются ге значения режимных параметров (включая параметры промывочных жидкостей), которые позволяют достичь максимума механической скорости бурения, не вызывая осложнений в скважине.

Таким образом, , определяя оптимальное соотношение

количества образуемого шлама и промывочной жидкости, подаваемой на забой скважины за единицу времени, по существу является показателем осложненности геолого-технических условий проводки скважин.

На основе анализа результатов опытно-цроизводственных исследований для определения коэффициента ц/~ рекомендована эмпирическая формула:

■,2

30 + в(Рк.п + 62Г|С%. (13)

1/де 60 • » 62 - коэффициенты, устанавливающие взаимосвязь между расходом промывочной жидкости, количеством образуемого шлама и площадью кольцевого пространства (табл. 2).

Значение коэффициентов {!

Таблица 2 8, и 62

К

Способ буре ния

Значения коэффициентов

8с

8,

62

1. Алмазное со снарядами ССК 58,59 314,70 328,24

2. Обычное алмазное 26,14 1092,30 -152,33

3. Твердосплавное -1,62 2046,88 -517,88

4. Бескерновое 55,41 1417,38 -197,77

По результата!-! экспериментальных исследований составлена эмпирическая зависимость для определения возможной инерционности промывочной жидкости с учетом ^ -го геологического фактора

= ехр(т(|,(Т]-15;п^ .(14)

где т/ и И" - коэффициенты, зависящие от ] -го геологического ® ^ о

фактора (табл. 3) ;

Т^ - предельное значение условной вязкости, с;

15 - условная вязкость технической воды, с.

Таблица 3

Значения коэффициентов т > и и •

<1 <Э

т

Геологически;'! фактор

Значения коэффициентов

т.

п

1. Тип горных пород -0,0050

2. Трещиноватость горных

пород -0,0714

3. Жесткость подземных вод -0,0789

1,6403

0,7064 0,9443

В конкретных геолого-технических условиях необходимо определять значения возможных инерци'онностей для каждого I -го факто-

ра и в целях обеспечения бурения без осложнения промывочную жидкость и ее количество выбирают по наименьшему значению . Это дает возможность оценить степень сложности геологических условий.

Подставив формулы (II) и (15) в (12), определим оптимальное количество промывочной жидкости

к3^ (К)

Вычисление значений коэффициента К по формулам (14) и (15) дает возможность количественно оценить степень сложности геологических условий.

Третье защищаемое положение. Комплексная - химическая и гидроакустическая - обработка промывочных жидкостей позволяет повышать эффективность буровых работ в конкретных геолого-технических условиях при объективной оценке параметров очистных агентов на основе программы оптимизации.

На основе принципа комцромисса и математической модели промывки скважин разработана методика, основанная на автоматизированном поиске и выборе рациональных видов очистных агентов с использованием ЭВМ.

Создан банк данных с параметрами 136 разновидностей очистных агентов, хранящихся в шести блоках памяти ЭВМ. С появлением новых видов очистных агентов производится корректировка банка данных. Сущность методики заключается в том, что в зависимости от вводной информации, которая обрабатывается по заданному алгоритму, выбирается из банка данных наиболее рациональный вид очистного агента для конкретного объекта.

При заполнении блоков памяти очистными агентами основное вни мание уделено промывочным жидкостям, приготовленным из местных

недефицитных материалов. Полученные и рекомендованные нами растворы на основе эмульсолов местного производства обладают поверхностно активными и смазочными свойствами, в частности, для эмуль-сола Т, б = 18 ~ 20 мдд/м2. Характерной особенностью его является хорошее смешивание не только в подогретой, но и в холодной воде. Комитетом Открытий и Изобретений получено авторское свидетельство И 1745748 на промывочную жидкость, которая состоит из эмуль-сола Т.

В целях улучшения качеств промывочных жидкостей из местных малокондиционных глин проведена серия экспериментальных работ по обработке их с помощью гидравлических диспергаторов. Время, затраченное для одноразового перекачивания заданного объема промывочной жидкости через диспергатор, называется циклом гидроакустической обработки // . Экспериментальные исследования показ.али, что с увеличением N изменяются реологические и структурно-механические параметры раствора: увеличивается условная вязкость в 1,01 -2,5 раза; СНС через I мин. 1,01 - 3,2 раза;.СНС через 10 мин. 1,01 - 3,6 раза; снижается водоотдача в 1,01 - 1,04 раза; суточный отстой снижается до нуля; однако, чрезмерное увеличение /У энергетически нецелесообразно.

В целом гидроакустическая обработка промывочных жидкостей позволяет расширить сырьевую базу за счет применения местных малокондиционных компонентов, эффективность которой повышается при замене:

- шарового диспергатора роторно-пульсационным в 3 - 5 раз ;

- глины третьего сорта вторым в 1,5 - 2,5 раза;

- 10^-ного глинистого раствора 15$-ннм в 2 раза.

Оптимальное количество циклов // составляет для глин: алма-

лыкской и мурунтаусной 2-4, даугызтаусной 4-6, кыэылтепинской 1-3.

Применение ЭВМ дает возможность многовариантно и оперативно' оценить целый ряд очистных агентов для каждого конкретного объекта.

В качестве оценочного' критерия служит обобщенный показатель желательности:

\=4я

* М (17)

где , О. , "П - соответственно частный показатель желательности, весомость и количество оптимизируемых параметров промывочной жидкости.

Значение (¿.^ определяется общеизвестным методом:

(18)

В отличие от О.Х.Алавердова, А.Г.Окуня, Д.Н.Бэшкатова для вычисления весомости наш применено такие уравнение Харршгтона:

«•¿и^хрС-екр^)) (19)

где и х|к - безразмерное значение и показатель весомости

I -го параметра й. -ой разновидности промывочной жидкости.

Соблюдая допустимые ограничения (4) - (8), следует отдать предпочтение той промывочной жидкости, у которой больше, ибо в этом случае вязкость промывочной жидкости меньше и создаются благоприятные условия для увеличения механической скорости бурения. Исходя из этих положений, с учетом коэффициента, зависящего от параметров промывочной жидкости (С.= 0 -г I) для определения показателя весомости от геолого-технических условий составлена следующая эмпирическая зависимость:

хг«с£Ы<1А) С20)

Обобщенный показатель желательности является комплексным критерием и его величина тесно связана с математической моделью промывки скважины, которая базируется на принципе компромисса. Поэтому, очистной агент, выбранный с использованием ЭВМ по заданному алгоритму, позволяет увеличить механическую скорость бурения, не вызывая.осложнений в скважине.

При использовании предлагаемой методики необходимо обратить внимание на изменение геолого-технических и технологических ситуаций. 3 случае необходимости перехода на другой вид промывочной жидкости, помимо анализа факторов, вызывающих осложнения, и определения степени изменения необходимо учитывать стоимость ее замены. В связи с этим построена номограмма критической длины интервала скважины для определения целесообразности замены промывочных жидкостей.

На основе обобщения данных, полученных с применением ЕЗМ по 20 объектам, составлена таблица рекомендуемых видов и параметров промывочных жидкостей для геологических условий с различной сгепеньгэ сложности (табл. 4).

Применение гидроакустического диспергатора и калоглинпстого раствора на основе эыульсола Т в Кызылкумской ЕРЭ 'позволило получить экономический эффект в размере 181 120 руб за 1990 год.

Таблица 4

Рекомендуемые виды и параметры промывочных жидкостей для конкретных геолого-технических условий

Геологические условия

Краткая характеристика горных пород

Характерные месторождения

; Рекомендуемый ;вид про; мыв очной ;жидкости

N

Параметры промывочной жидкости

•: я ■ : кг/м ; т :сек. ; * : ма е, ; дПа : В дПа ; Ф ; : сиг

: 7 : 8 : э 10 1 II : 12 I

1000 16- го 1,82,0

10011030 2125 2,13,0 0-10 0-20 10-25

I

2

4 О

13

Благо- Монолитные и Дальнее, прият- слаботрещинова- Сущютад

ирши тые п0р0дЫ( не ^уштюш

ные содержащие глины

Нормальные

Слаботрещиноватые, карбонатные терри-генно-обломоч-ные порода с содержанием глины до 20$

Учкулач, Восточная Ку-рама, Чадак

о.ог-0,20

Вода, растворы ПААдна основе эмульсо-лов Т, ТЭП-5

Полимерные, полимер-эму льси-онные растворы

0,830,87

0,840,89

6

Продолжение таблицы 4

I ; 2 ; 3 I 4 ; 5 |б ;7 ;8 : э 1 10 I II ; 12 ; и

Слож- Трещиноватые 1&рдаан- 0,21- Малогли- 5 1031- • 26- 3,1- • II- 21- 5-9 0,60-0,67

ные породы с со- булак, 0,50 нистые, 1060 35 6,0 30 60

держанием Мурун- ингибирую-

глины 20 % и тау, щие про-

более Даугыз- мывочные

тау жидкости

Очень Сильнотрещи- Зоны 0,5 Глинистые, 2 1060 35 — 31- 61- 3-4 0,50-0,66

слож- новатые и разлома высокоинги- 00 120

ные весьма тре-. место- Бирувдие

щиноватые не- рождений промывоч-

устойчивые 3 группы ные жид-

породы, зоны кости

разлома

ПРИМЕЧАНИЕ: К - коэффициент сложности геологических условий; // - количество циклов гидроакустической обработки. Параметры промывочной жидкости; £ - плотность, Т - условная вяз-

кость, $ - смазочная способность, I и 10 мин., ф - водоотдача, X) '

0, и 0,о - статическое напряжение сдвига через обобщенный показатель желательности.

ОСНОВНЫЕ выводы

1. Впервые на основе принципа компромисса с учетом комплекса геологических, технических и технологических факторов разработана математическая модель промывки скважины, позволяющая оптимизировать параметры очистных агентов яри бурении геологоразведочных скважин.

2. Оптимальное соотношение количества образуемого шлама и подаваемой промывочной жидкости дает возможность объективно сочетать критерии максимума механической скорости бурения и углубки скважин без осложнений.

3. Предложена методика вычисления коэффициента сложности, по значению которого геологические условия разделены на четыре группы: благоприятные ("К" •» 0); нормальные ("К" = 0,01 4-0,20); сложные ("К" » 0,21^-0,50) и очень сложные ("К" > 0,50).

4. Комитетом Изобретений и Открытий получено авторское свидетельство на промывочную жидкость на основе эмульсола "1", который имеет улучшенные поверхностно-активные свойства (б = 1844-20 ыдж,А, а по смазочной способности не уступает серийным.

5. Предложена формула для определения расхода промывочной жидкости, которая позволяет повысить точность вычислений и принять оптимальные решения в геологических условиях о любой степенью сложности.

6. Применительно к механическому колонковому бурению разработана технология улучшения низкосортных глин, что позволило расширить сырьевую базу; при этом оптимальное количество циклов гидроакустической обработки промывочных жидкостей составляет для глин: алмалыкской и мурунтауской 2-4; даутизтауской 4-6;

кызылтепинской 1-3.

7. Составлен программный комплекс, на основе которого выданы практические рекомендации по применению рациональных видов очистных агентов в конкретных геолого-технических условиях.

8. С применением эмульсионно-малоглинистого раствора, обработанного гидроакустическим диспергатором, в Кызылкумской ГРЗ получен экономический эффект в размере 181 120 руб. за 1990 год.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Оптимизация режимов бурения с применением методов математической статистики // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых ученых-геологов. Абдуляаевскне чтения. - Ташкент, 1982.

2. Использование метода дисперсионного анализа для оптимизации режимов бурения // 3-я научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов по бурению, добыче и переработке нефти и газа. - Ташкент, 1982.

3. Особенности методики получения математической модели процесса бурения при минимальном числе оштов // 3-я научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов по бурению, добыче и переработке нефти и газа. - Ташкент, 1982 (соавторы A.B. Пошенко, БЛ'.Сатыбалдыев).

4. Оптимизация режимов бурения с применением метода дисперсионного анализа. - Ташкент, 1988. - 8 с. Деп. в УзШЖНТИ "Депонированные научные работы", 1983. 10, 614 (соавтор A.B.Пошенко).

5. Оптимизация режимов бурения при низком выходе керна. -Ташкент, 1983. - 7 с. Деп. в УзНШШ. "Депонированные научные работы" 1983, 10, 615 (соавторы A.B.Попенко, Э.С.Бурамбекова).

6. Методика выбора оптимальных параметров режима бурения /7 Исследование рациональной технологии бурения скважин. - Ташкент: изд. ТашШ, 1983 (соавтор А.В.Пошенко).

7. ГДетоды оптимизации в Дурении /7 48-я научно-теоретическая и техническая конференция црофессоров, преподавателей, аспирантов и научных работников Ташкентского ордена Дружбы народов политехнического института им. А.Беруни: Тез. докл. - Ташкент, Х984 (соавтор А.В.Пошенко).

8. Промывочные жидкости для форсирования режимов бурения

// 4-я научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов по бурению, добыче и переработке нефти и газа. ГУбкинские чтения: Тез. докл. - Ташкент, 1984 (соавтор А.В.Пошенко).

9. Влияние гидродинамической обработки промывочных жидкостей на их свойства // Совершенствование буровых и горных работ. -Ташкент: изд. САИПШСа, .1985 (соавторы С.А.Бреус, Л.Я.Егорце-ва).

10. Определение эффективности механо-химической обработки глинистых промывочных жидкостей // Совершенствование технических средств и технологии буровых и горных работ. - Ташкент: изд. САИ-ГШСа, 1988 (соавтор С.А.Бреус).

11. Математическая модель промывки скважин // Совершенствование технических средств и технологии боровых и горных работ. -' Ташкент: изд. САИГИМСа, 1988.

12. Методика выбора промывочных жидкостей для конкретных геолого-технических условий // Новые технические средства и технологии проведения разведочных горно-буровых работ. - Ташкент: изд. САЖШСа, 1991 (соавтор А.А.Абдумажитов).

13. Эмульсионная промывочная жидкость: A.c. ß 1745748 СССР, 1.КИ с 09К7/02 (соавторы Х.М.Зиявитдинов, Л.Л.Калинская, Н.А.Ази-зова, Р.-А.Аристанбеков, С.А.Бреус).

МАЗМУ НПО МА РАЙОНОВ ХАЙРУЛЛА ЭДКМАТОВД Геология кдаирув цудукларини пармалашда ювиш совутиш агентларининг шраметрларини оптималлаш

Диссертация иши маьлум геологик, техник ва технологик шаро-итларца ювиш совутиш агентларининг параыатрларини оптималлаш йули билан геология цидирув цудуцларини пармалаш самарадорлиги-ни кутариш ыасаласига багикланган.

Геологик, техник ва технологик омилларни тахлил цилиш асоси-да тог кинси заррачапари ва ювиш суюцликлари шедорларининг узаре муносабатлари урганилди ва уларнинг асосида пармалаш куДуцларини ювиш буйича математик модел -кплаб чицилда. Пармалаш караёни к;и-йинлашишининг олдини олиш ва бургилаш механик тезлигини ошириш масалалари муроса тамоилини куллаш йули билан ечилди. Тог жинси заррачапари ва ювиш сукяушклари миадорларининг узаро муносабатлари геологик шароитлар мураккаблигини аник;лайда. Мураккаблик коеффициентининг мицдорлари буйича геологик шароитлар турт гу-рухга акратилди: кулай /к = о/; муьтадил /к = 0,01-0,20/; ыу-раккаб /к =0,21-0,50/ ва куда мураккаб /к> 0,50/.

Муроса тамоили ва математик модел асосида маьлум геологик техник шароитлар учун ювиш совутиш агентларини ЭШ ёрдамида тан-лаб олиш комплекс дастури кшлаб чицидди. ЭХМ хотира блокида сац-ланувчи 136 та камёб булыаган ыахадлий хом ашёлардан тайврдан-ган ювиш совутиш агентларининг рараметрлари хацида маьлуыотлар банки тузилди. Ювиш суюклйкларининг реологик хусуеиятларини гидроакустик. усул билан яхшилаш технологияси ишлаб чицилди.

' Назарий ва амалий тад^и^отлар натижасида маьлум геологик техник шароитлар учун ювиш совутиш агентларини цуллав буйича аыалий тавсиялар таклиф цияинди.

Annotation

Rakhmanov Hayrulla HlKmatovich

Optimization parameters of clearing agents m drilling of geological prospecting wells

The worK deals with the problem of improving technical and economical data of drilling worKs using optimization parameters of clearing agents in given concrete geological and technical conditions.

The mathematical model of washing of the wells based on optimal quantitative proportion of the slime formed and washed fluid supplied is worKed out on the basis of geological, technical, technological factors. Such approach permits us to apply a new principle i.e. an increase of the mechanical speed of drilling preventing after-effects m a well. The rate of this increase and the quantity of slime obtained are determined by diverse geological conditions. They are divided into 4 groups according to their calculated data of complication coefficient: favourable (K=0); normal (K=0,01: 0,20), comlicated (K=0,2l: 0,50) and very complicated (K>0,50).

The programme permitting us to choose the rational clearing agents m concrete geological and technical conditions is composed on the principle of compromise and the mathematical model of clearing of a well. The date base with the parameters of 136 varieties -of clearing agents Kept in 6 PC memory blocKs is formed. An ephasis is given to clearing fluids prepeared from local available materials while filling the memory blocKs by clearing agents. The technology of hydroacoustic processing of clearing fluids as applied to mechanical column drilling is worKed out.

The practical recommendations about the use of clearing agents for concrete geological and technical conditions are given on the basis of theoretical, industrial and experimental studies.