автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.14, диссертация на тему:Совершенствование технологии разведочного бурения в осложненных условиях на основе пенотранспорта керна по одинарной бурильной колонне

На правах рукописи АЛЬФРЕДУ Жулиана Альфреду

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗВЕДОЧНОГО БУРЕНИЯ В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ НА ОСНОВЕ ПЕНОТРАНСПОРТА КЕРНА ПО ОДИНАРНОЙ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЕ

Специальность 0S.15.14 - Технология и техника геологоразведочных работ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1999

Работа выполнена на кафедре технологии и техники бурения скважин Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета).

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Б.Б.Кудряшов Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В.П.Онищин, кандидат технических наук А.И.Осецкий

Ведущая предприятие: ГГП «НЕВСКГЕОЛОГИЯ».

Защита диссертации состоится 29 июня 1999 г. в 13 ч на заседании диссертационного совета Д 063.15.12 в Санкт-Петербургском государственном горном институте им. ГЛВ.Плеханова по адресу: 199026 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. 1203.

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

Автореферат разослан 28 мая 1999 г.

диссертационного сове д.т.н., профессор

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАР1

А

И.П.ТИМОФЕЕВ

ЮЪЬ 139,5,0

Актуальность темы. Распространение разведочных буровых работ на все более отдаленные и труднодоступные районы, увеличение глубин и усложнение природных и организационных условий разведочного бурения объективно влекут увеличение трудоемкости и стоимости буровых работ, снижение их информационной достоверности.

Задачи повышения производительности и качественных показателей геологоразведочного бурения при снижении его себестоимости настоятельно требуют не только ускоренного освоения и внедрения последних достижений научно-технического прогресса в этой области, но и разработки принципиально новых, энерго- и ресурсосберегающих технологий, к которым можно отнести бурение скважин в осложненных условиях с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне.

За последние годы наиболее впечатляющие положительные результаты в развитии разведочного бурения достигнуты за счет освоения и широкого внедрения гидротранспорта керна и наиболее эффективной разновидности газожидкостных смесей (ГЖС) - пены.

Бурение с гидро- и пневмотранспортом керна вместе со шламом, благодаря использованию двойной колонны бурильных труб, обеспечивает 100-процентную представительность геологической пробы и при этом многократно более высокую производительность (до 4500 - 5000 м/ст. мес.) в сравнении с обычным колонковым разведочным бурением, причем практически в любых самых неблагоприятных условиях (поглощения, мерзлота, набухаемость, неустойчивость проходимых пород и пр.).

Серьезным недостатком существующих систем гидро- и пневмотранспорта является высокая стоимость двойных бурильных труб.

Пена как последняя ступень в развитии очистных агентов для бурения скважин является совершенно самостоятельной их разновидностью, принципиально отличается от других и в настоящее время представляет собой наиболее универсальное технологическое средство повышения производительности, качественных показателей и экономической эффективности разведочного бурения, особенно, в осложненных условиях.

Обладая известными преимуществами перед жидкостными и газообразными очистными агентами, пена как очистной агент лишена их недостатков (трудности водоснабжения, потери циркуляции, замерзание воды - при бурении с промывкой; недостаточное охлаждение алмазного инструмента, пыль, зависимость от обводненности, сыпучести проходимых пород, необходимость в дорогостоящих компрессорах - при бурении с продувкой и др.).

Помимо других общеизвестных преимуществ пены как эффективной разновидности очистных агентов при бурении скважин, особое место занимает ее высокая закупоривающая способность, что позволяет даже в поглощающих породах поддерживать устойчивую обратную циркуляцию и дает уникальную возможность пенотранс-порта керна по одинарной бурильной колонне.

Доступность и относительная дешевизна гладких внутри и герметичных бурильных колонн для снарядов со съемным керно-приемником (ССК, КССК) наилучшим образом соответствуют разработке принципиально нового и эффективного способа разведочного бурения с одновременным пенотранспортом керна и шлама по одинарной бурильной колонне, что является предметом предлагаемого исследования.

Вопросам теории, техники и технологии твердосплавного, алмазного и бескернового бурения с промывкой пеной, а также вопросам разработки технических средств генерации, подачи и гашения пены посвящены работы многих авторов: В.А. Амияна, В.Г. Вартыкяна, Л.К. Горшкова, В.Г. Кардыша, А.И. Кирсанова, В.Я. Климова, В.И. Коваленко, А.Е. Козловского, Б.Б. Кудряшова, Ю.С. Лопатина, И.М. Мурадяна, Ю.М. Парийского, Н.И. Слюсарева, Н.В. Соловьева, A.M. Яковлева, J.A. Krug, B.J. Mitchell, G.A. Okpobiri и др.

Более половины упомянутых российских исследователей относятся к школе Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) - СПГГИ (ТУ) в области наукоемких технологий бурения и исследования скважин в осложненных условиях, к ней же относит себя и автор.

Работа выполнена на кафедре технрлогии и техники бурения скважин (ТТБС) СПГГИ (ТУ) под руководством заслуженного дея-

теля науки и техники РФ, доктора технических наук, профессора Б.Б. Кудряшова. Актуальность темы исследований подтверждается ее согласованностью с Государственной научно-технической программой "Недра России" Министерства науки и технической политики РФ на 1993-97 г. г. (проект 1.1, раздел "Системы локального гидротранспорта керна внутри колонкового снаряда"), Перечнем переходящих межвузовских научно-технических и инновационных программ Государственного комитета РФ по высшему образованию (раздел 12.39 "Уникальные месторождения СПГГИ, 1994-95 г.г.), Межвузовской научно-технической программой "Энерго- и ресурсосберегающие технологии добывающих отраслей промышленности" (СПГГИ) Министерства общего и профессионального образования РФ на 1998-2000 г.г.

Автор выражает свою искреннюю благодарность научному руководителю проф. Б.Б. Кудряшову, проф. Н.И. Николаеву, д.т.н. Н.И. Слюсареву, сотрудникам кафедры ТТБС и Научно-исследовательской лаборатории проблем геологии и минерального сырья геологоразведочного факультета СПГГИ (ТУ) за постоянное внимание и помощь в проведении исследований.

Цель работы. Целью исследований является разработка методических основ бурения скважин с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне, обоснование новой технологии разведочного бурения в осложненных условиях.

Основные задачи исследований:

• аналитическим путем исследовать основные закономерности пенотранспорта керна по одинарной колонне при обратной циркуляции;

• модернизировать экспериментальный стенд, разработанный в СПГГИ (ТУ), применительно к пенотранспорту керна по одинарной бурильной колонне;

• разработать методику экспериментов и обработки опытных данных по оценке зависимости скорости транспортирования керна восходящим потоком пены по вертикальной трубе от подачи и дав-

ления пены, геометрических параметров канала и керна, плотности керна;

• на основе анализа результатов экспериментальных исследований на стенде выявить технически и технологически значимые факторы устойчивого пенотранспорта керна;

• разработать методику инженерных расчетов по проектированию рациональных режимов обратной циркуляции пены при бурении скважин;

• обосновать рекомендации по основам методики и технологии бурения с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне.

Методика исследований. Поставленные задачи решались с применением методов математического анализа на основе известных физических закономерностей, а также полученных экспериментальных зависимостей. Экспериментальные исследования проводились с использованием современных методов планирования эксперимента и обработки результатов. Вариантные расчеты выполнялись на ПЭВМ.

Основные научные результаты, полученные лично соискателем:

• аналитически установлена и экспериментально подтверждена зависимость скорости пенотранспорта керна от основных определяющих факторов, которая может служить основой теории нового способа бурения;

• получено приближенное аналитическое решение и разработана методика инженерных расчетов рациональных режимов обратной циркуляции пены при бурении с пенотранспортом керна;

• доказана принципиальная возможность, практическая целесообразность и экономическая эффективность применения пенотранспорта керна при разведочном бурении.

Научная новизна. Аналитически установлена и экспериментально подтверждена зависимость скорости пенотранспорта

керна от расхода пены с учетом ее сжимаемости, соотношения диаметров канала и керна, его длины и плотности.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется современным уровнем теоретических и достаточным объемом экспериментальных исследований, близкой сходимостью их результатов, воспроизводимостью данных при повторных измерениях и положительной оценкой полученных рекомендаций в производственных организациях.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

• полученное новое аналитическое решение задачи о скорости движения керна в бурильной колонне применимо для инженерных расчетов по конструированию и выбору бурового инструмента и насосно-компрессорного оборудования при использовании очистного агента любого типа;

• полученное приближенное решение задачи о распределении давления пены в восходящем и нисходящем потоках при обратной схеме циркуляции пригодно для оперативных технологических расчетов непосредственно на буровой без применения ЭВМ;

• разработаны рекомендации по технологии разведочного бурения с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на III и IV-ом Международных симпозиумах по бурению скважин в осложненных условиях (С.-Петербург, 1995, 1998 гг.), на Международном горно-геологическом форуме (С.-Петербург, 1996 г.), на форуме, посвященном 100-летию профессора Б.И. Воздвиженского (Москва, 1999 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях студентов и молодых ученых СПГГИ (1996, 1997, 1998 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы четыре работы в журналах и сборниках научных трудов.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций. Работа включает 90 страниц основного текста, 12 рисунков, 10 таблиц, список литературы из 67 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, исходя из насущной необходимости повышения эффективности разведочного бурения, опыта практического применения пены в качестве очистного агента и гидротранспорта керна по двойной бурильной колонне.

Первая глава посвящена анализу применяемой в настоящее время технологии и техники бурения скважин с одновременным транспортированием керна и использованием пены в качестве очистного агента. Выполнен анализ работ российских и зарубежных исследователей в области теории и практики бурения с пеной и гидротранспортом керна.

Вопросам теории, техники и технологии одновременного с бурением гидротранспорта керна посвящены работы многих исследователей и производственников Д.Н. Бердяева, А.И. Воронова, В.И. Глухова, JI.K. Горшкова, В.Г. Кардыша, Б.Б. Кудряшова, И.В. Кузьмина, А.И. Кукеса, В.И. Лещикова, Т.Н. Мендебаева, Г.В. Мурзакова, В.П. Онищина, A.A. Петрова, А.Н. Пешкова, О.В. Смирнова, В.В. Яковенко и др.

На основе проведенного анализа дается критическая оценка современного состояния буровых работ в осложненных условиях (отдаленные и труднодоступные регионы, сложные климатические, геологические, горнотехнические и другие условия). Выявлены основные направления совершенствования техники и технологии бурения скважин в осложненных условиях.

В частности отмечается, что к важным преимуществам технологии бурения с применением пены в качестве очистного агента относится возможность устранения или резкого сокращения потерь циркуляции в результате исключительно высокой "закупори-

вающей" способности пены, прочности ее структуры и эффекта "защемления" воздушных пузырьков в дренажных каналах горных пород, а также использование дожимного компрессора-бустера (например, на основе переоборудованного бурового насоса) вместо дорогостоящего высокопроизводительного компрессора. Это обеспечивает принципиальную возможность надежной обратной циркуляции пены при бурении с выносом керна и шлама по одинарной бурильной колонне.

Во второй главе изложена методика аналитических и экспериментальных исследований. Экспериментальные исследования проводились на специально разработанном стенде, оснащенном необходимой контрольно-измерительной аппаратурой. Теоретические исследования основываются на критическом анализе разработанных к настоящему времени аналитических и эмпирических зависимостей, используемых для описания процессов гидротранспорта керна, гидравлической подачи и извлечения керноприемника, т.е. зависимостей, отражающих закономерности процессов, близких изучаемому процессу пенотранспорта керна по одинарной бурильной колонне. Все практические расчеты выполнялись на [ВМ-совместимом компьютере.

В третьей главе приводится анализ закономерностей транспортирования керна по одинарной бурильной колонне при обратной циркуляции пены. Принято, что при установившемся режиме обратной циркуляции пены и надежной герметизации устья, благодаря исключительно высокой закупоривающей и кольматирующей способности пены, даже при наличии дренажных каналов в горном массиве, весь поток нагнетаемой через устье скважины пены будет двигаться по гладкому внутреннему каналу одинарной бурильной колоты в обратном направлении.

Вертикальный поток пены рассматривается как поток промывочной среды с фиксированным газосодержанием, сжимаемостью которого на участке, соизмеримым с отдельно взятым куском керна, можно пренебречь, т.е. давление и объемное газосодержание пены на любом участке потока подчиняются общим закономерно-

стям движения в циркуляционной системе скважины и могут быть определены расчетом. В рамках принятых допущений получено аналитическое решение для скорости выноса керна потоком пены.

Имеюхциеся в настоящее время численные, аналитические и приближенные решения задачи о закономерностях движения пены в циркуляционной системе скважины относятся только к прямой циркуляции.

Автором получено приближенное аналитическое описание распределения давления пены в кольцевом канале скважины и внутреннем канале бурильной колонны при обратной схеме циркуляции пены, что в сочетании с формулой для скорости выноса керна может служить, на данном этапе, теоретической основой нового способа бурения.

В четвертой главе изложены результаты экспериментальных исследований, приводится расчетный анализ закономерностей транспортирования керна потоком пены, сопоставление данных расчета с результатами выполненных экспериментов, обосновываются технические и технологические рекомендации.

Основные выводы отражают обобщенные результаты исследований, выполненных в соответствии с поставленными задачами, решение которых обеспечило достижение автором цели диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Из всего многообразия очистных агентов, применяемых при бурении разведочных скважин в осложненных условиях, в настоящее время только с помощью пены, за счет ее высоких закупоривающих свойств, можно обеспечить стабильную обратную циркуляцию и транспортирование керна по одинарной колонне бурильных труб.

Эффективность пены как промывочного агента в пористых, трещиноватых поглощающих горных породах обусловлена низкой плотностью и упруго-вязкопластическими свойствами, обеспечивающими при движении в трубах и кольцевых каналах умеренные давления, а в порах и трещинах резкий рост гидравлических сопротивлений, вызванных особенностью протекания фильтрационных процессов и капиллярных явлений.

Эти свойства пены особенно важны при рассмотрении вопроса об обратной циркуляции очистного агента в условиях, когда необходимо полностью предотвратить его потери в нисходящем потоке между одинарной бурильной колонной и стенками скважины.

Закупоривающие свойства пены исследовались на элементах пористого пласта с различной проницаемостью и на крупномасштабной модели лрискважинной зоны (рис.1). Для приготовления модельного элемента пористой среды использовался кварцевый песок, гранитная крошка и мелкий керамзит.

Первая серия экспериментов имела целью изучение процесса фильтрации пены через модель элемента проницаемого пласта (рис.1, а) в сопоставлении с технической водой, а также динамики декольматации насыщенного пеной порового пространства.

Анализ полученных экспериментальных данных свидетельствует о высоких закупоривающих способностях пены. Так, давление, необходимое для фильтрации пены по отношению к воде (при вдвое метшем расходе жидкой фазы) примерно в 6 раз выше. Кроме того, если при нагнетании воды наступает быстрая стабилизация давления, то у пены очевидна тенденция его роста до значений 6,5-105 Па, что вполне объяснимо ростом гидравлического сопротивления и статического напряжения сдвига в процессе продвижения пенного фронта по каналам пористого пласта.

При нагнетании воды в пласт, предварительно насыщенный пеной, наблюдается резкий скачок давления, обусловленный проявлением упругопластических свойств газожидкостной смеси в первые моменты ее вымывания из пласта.

Особенностью закупоривающих свойств пены является зависимость сопротивления продвижению пузырьков по капиллярным

каналам от размера этих каналов, причем при их среднем диаметре порядка 1-3 мм увеличивается эффективная вязкость пены.

а)

1

2.

1 'I

б)

из

Рис. 1. Модель пористого пласта (а) и прискважинной зоны (б).

а) 1 - разъемная труба; 2 - ребра: 3 - болты: 4 - проницаемая среда: 5 - торцевые крышки: 6 - подвод пены от пеногенератора: 7 - ртутный термометр: 8 - образцовые манометры:

б) 1 - цилиндрическая емкость с водой; 2 - цилиндрическая емкость с материалом; 3 - образцовые манометры: 4 - ртутный термометр; 5 - подвод пены от пеногенератора; 6 - модель скважины (перфорированная труба); 7 - подвод воздуха от ресивера компрессора:

В статических условиях силы сопротивления движению пены обусловлены капиллярными явлениями и выражаются в деформации пузырьков, сопровождающейся изменением внутреннего давления (эффект Жамена). Оценке влияния газосодержания пены на ее закупоривающие свойства была посвящена вторая серия экспериментов, при этом исследовалась ее фильтрация на

модели прискважинной зоны с проницаемым пластом (рис. 16). Первоначально газосодержание пены составляло 0.86, а затем было повышено до 0.99.

Результаты экспериментов показывают, что при большем газосодержании ускоряется рост давления, что свидетельствует о возрастании закупоривающей способности пены. Плавное нарастание перепада давления объясняется постепенным насыщением пор и капилляров околоскважинного пространства пеной, сопровождающееся увеличением вязкости и статического напряжения сдвига. Быстрое нарастание давления при последующем прокачивании пены с меньшим расходом пенообразователя (5 л/мин) происходит за счет дополнительной аэрации пены, уже находящейся в пласте, пеной с более высокой степенью газосодержания.

Полученные результаты подтверждают выдвинутое Н.И. Слюсаревым предположение о решающей роли газосодержания на кольматирующие свойства пены.

2. Полученные аналитическим путем решения задачи о скорости выноса керна потоком пены по одинарной гладкоствольной колонне бурильных труб и распределении давления пены в восходящем и нисходящем потоках при обратной схеме циркуляции соответствуют физике процесса, учитывают основные определяющие факторы и могут быть положены в основу разработки повой технологии бурения разведочных скважин с пе-нотранспортом керна.

Изложенные в работах В. И. Глухова, Л.К. Горшкова, Б.Б. Кудряшова, А.И. Кукеса, В.П. Онищина, A.A. Петрова, Т.Н. Мендебаева и других авторов решения по гидротраспортирова-нию керна не могут быть непосредственно использованы для оценки закономерностей транспортирования керна потоком пены при обратной схеме циркуляции.

При анализе процесса вертикального транспортирования отдельно взятого куска керна восходящим потоком пены были приняты следующие допущения:

• пена рассматривается как несжимаемая среда с параметрами, характерными для фактической степени аэрации на данной глубине скважины;

• распределение давления, а значит, и плотность пены подчиняются закономерностям, основанным на представлении пены как гомогенной среды с условной "газовой" постоянной Лс„ и определении безразмерного коэффициента сопротивления потока аналогично методике пневмотранспорта.

В вертикальном восходящем потоке газожидкостной смеси (пены) по гладкому внутреннему каналу бурильной колонны при равномерном прямолинейном движении керна условие равновесия сил, действующих на керн можно записать в виде

Р!+Р2+Р3=Р4, (1)

где РI - сила, транспортирующая керн за счет трения потока о его боковую поверхность; - сила лобового воздействия на керн потока пены; Р3 - сила, действующая на керн за счет перепада давления, возникающего при сужении и расширении канала потока; Р4 - сила веса керна с учетом архимедовой выталкивающей силы.

Раскрывая входящие в уравнение (1) величины с учетом скорости потока пены в кольцевом зазоре между керном и внутренней стенкой трубы и скорости набегающего на движущийся керн потока, определяемых из балансовых уравнений, окончательно для скорости

и транспортирования керна получим

с

и =-

\

и —

к -р^ь

р

' см

шг I

(2)

где Р, РК - площадь поперечного сечения керна, м ; о - средняя по сечению канала скорость потока, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с2; д- плотность породы (керна), кг/м3; / - длина керна, м; Рсм~ плотность пены, кг/м3; О-, - эквивалентный диаметр кольцевого канала, м; - безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления;/'- площадь сечения кольцевого канала, м2.

Коэффициент гидравлического сопротивления движению пены определяется аналогично закономерностям пневмотранспорта по выражению

ЛС,~Л 1 + Кг

(3)

Сг,

\

где Л - безразмерный коэффициент движению чистого воздуха, определяемый по известной формуле Веймаута; (1Ж и (},-массовый расход раствора пенообразователя и воздуха, кг/с; А'г -коэффициент Гастерштадта, зависящий, в нашем случае, от свойств и режима движения пены.

Уравнение (2) пригодно для расчета скорости движения керна в зависимости от всех основных определяющих параметров, включая расход и плотность пены.

Сопоставление рассчитанных значений и по формуле (2) с экспериментальными данными Н.И. Слюсарева показывают вполне удовлетворительное их совпадение даже в более сложном случае совместного движения двух кусков керна.

Проектирование рациональных режимов бурения с пе-нотранспортом керна, обоснованный выбор необходимого при этом технологического оборудования требуют на первоначальном этапе достаточно простой и удобной для практического использования методики расчета потерь давления в условиях обратной циркуляции пены.

Принимая во внимание, что при типичных для колонкового разведочного бурения степенях аэрации порядка 100-300 содержание жидкости в смеси невелико, получим приближенные уравнения для распределения давления в восходящем (Рд) и нисходящем (Р„) потоках при обратной схеме циркуляции пены

(4)

¡г

а.

р,

-ь

(5)

где Ру - конечное давление на выходе из бурильной колонны, Па; Рк - конечное давление в нисходящем потоке пены. Па;

-Ч /-у ' ' 2цг:

Ь --; Ксм - постоянная смеси, Дж/(кг-К): Г - абсолют-

СМ

ная температура смеси, К; с// - диаметр внутреннего канала бурильной колонны, м; /*"/, /'"? - площади сечения соответственно внутрен-

г 2

него канала оурильнои колонны и кольцевого канала скважины, м .

Для оценки достоверности полученных приближенных аналитических выражений (4) и (5) проведены расчеты распределения давления пены в восходящем и нисходящем потоках при обратной циркуляции для условий бурения скважины глубиной 300 м при использовании бурильной колонны ССК-76 и сопоставлены с эталонными расчетами, выполненными для тех же условий по наиболее современному численному методу Н.И. Слюсарева и др.

На основе сравнения результатов уточнены значения коэффициента Гастерштадта при оценке гидравлических сопротивлений движению пены. Полученные несущественные отклонения приближенного расчета от точного для нисходящего потока не играют роли, поскольку для выбора насосно-компрессорного оборудования и проектирования технологических режимов бурения с обратной циркуляцией пены и пенотранспортом керна наиболее важны значения давления нагнетания на входе в устье скважины, давление в приза-бойной зоне и его распределение по восходящему потоку во внутреннем канале бурильной колонны (рис. 2).

Поскольку выбор возможных вариантов гладких внутри бурильных труб от комплексов ССК и КССК весьма ограничен, уточненные значения коэффициента Гастерштадта могут быть заранее определены для всех возможных случаев, что позволяет успешно применять приближенные формулы (4) и (5) для оперативных инженерных расчетов непосредственно на буровой без сложных программ и ЭВМ.

Рис. 2. Расчетное распределение давления при обратной циркуляции пены.

1.2- соответственно восходящий и нисходящий поток - расчет по приближенной методике;

3 - то же - по эталонной методике.

Р, • Ю5 Па

О 10 20 30 40 {0 60

3. Основными факторами, определяющими устойчивость процесса пенотранспорта керна при обратной циркуляции по одинарной колонне бурильных труб, являются расход и давление пены, при этом наибольшее влияние на скорость пепотраиспорта оказывает соотношение диаметров керна и внутреннего канала бурильной колонны, а длина кусков и плотность имеют подчиненное значение.

Поскольку проведение экспериментальных работ в реальных полевых условиях в настоящее время оказалось практически невозможным. а изучаемый процесс пенотранспортирования керна сложен и требует длительных наблюдений, было проведено моделирование этого процесса в стендовых условиях с максимальным при-

ближением к реальным. Для этого был модернизирован и дооснащен контрольно-измерительной аппаратурой экспериментальный стенд, разработанный в СПГГИ (ТУ), имеющий блок генерации и подачи пены, а также сооружена модель гладкой внутри одинарной бурильной колонны в виде стеклянной трубы высотой 5 м и внутренним диаметром 38 мм (рис. 3).

Рис. 3. Схема лабораторной установки для исследования процесса транспортирования керна восходящим потоком пены.

1 - устройство ввода пены от псногене-ретора; 2 - устройство ввода макетов керна; 3 - ртутный термометр: 4 - образцовые манометры: 5 - стеклянная труба: 6 - индукционные кату шки; 7 -осциллограф; 8 - трубопровод с радиусом кривизны 1.5 м; 9 - отвод к эжектору: 10 - подвод сжатого воздуха; II -вентиль; 12 - электронное устройство; 13 — керноприемник.

В нижней части трубы предусмотрена возможность ввода керна и пены, а в верхней - выхода и пеногашения. Время движения керна на измеряемом участке трубы регистрировалось с помощью индуктивных датчиков и электронно-измерительной аппаратуры.

Разборная конструкция макетов керна позволила изменять в широком диапазоне "плотность" керна за счет изменения навески дроби в полиэтиленовом цилиндре, имитирующем керн.

Результаты расчетов скорости движения керна в восходящем потоке пены по формуле (2) и опытные данные, полученные в процессе исследований на стенде, приведены на рис. 4. Их анализ показывает, что решающее влияние на скорость транспортирования керна оказывает величина давления пены. Например, если при длине

я, м/с

4,5 л

4 -

3.5 ■

3 -

2.5 -

2 -

1.5 ■

0,5 -

а)

и, м/с

а-3 —-5

4

3.5

з Н

2.5 2 1.5 " 1 -0.5

0.03

43 2 ■+

0.05

0.07

0.09

0.11

0,13 1600

1300

2000

2200

2400

2600

К м/с

В)

т-33

—т~

32

~Г-

34 ¿мм

.Рис. 4. Зависимость скорости транспортирования от дпины(а), ппотности(б) и диаметра (в) макетов керна при разных давлениях пены.

а) Диаметр герна с? = 0.032 м, плотность б= 2200 кг/м*; 1, 2, 4, 5 -расчетные зависимости при давлении пены соответственно 2, 3, 5, б 101 Па,3 - расчетная кривая и опютше значения при давлении 410^ Па.

б) Диаметр керна ¿ = 0.032 м, длина 1 = 0.08 м; 1, 2,4,3 - расчетные зависимости при давлении пены соответственно 2, 3, 5, б-10; Па, 3 -рас четная кривая к опытные значения при давлении 4-103 Па.

в) Длина ! =0 03 и, плотность £=2200 кг/м3; 1, 2 - расчетные зависимости при давлении пены соответственно 2 и 310" Па; 3 -расчетная кривая и опытные значения при давлении пены 4-103 Па.

керна / = 0.04 м снижение давления с 6-105 до 2-103 Па приводит к увеличению скорости выноса керна в 4.5 раза, то при длине / = 0.12 м - более чем в 7 раз (рис. 4а). Еще сильнее этот фактор сказывается при выносе керна различной плотности. Так, при минимальной плотности керна (6 = 1800 кг/мЛ) снижение давления пены в указанном диапазоне приводит к повышению скорости его транспортирования в 5.2 раза, а при максимальной плотности (д' -2600 кг/м3) -почти в 8 раз (рис. 46).

Вместе с тем, расчетные и опытные данные показывают в целом незначительное влияние длины и плотности керна на скорость его выноса при каждом конкретном значении давления пены, но возрастающее с увеличением давления.

Если при давлении пены 2-105 Па увеличение длины керна в 3 раза (с 0.04 до 0.12 м) приводит к снижению скорости его выноса л ишь на 12.5 %, то при давлении 6-Ю5 Па - на 37 %. В большей степени на скорость движения керна влияет его плотность - при давлении 2-105Па увеличение плотности в 1.5 раза снижает скорость на 13.8 %, а при давлении 6-105 Па - на 43 %

При уменьшении массового расхода пены до критического значения единственным технологическим резервом поддержания устойчивого пенотранспорта керна является увеличение его диаметра до значений, обеспечивающих радиальный зазор между керном и внутренней поверхностью колонны в пределах 2-3 мм.

Эксперименты показывают, что при постоянстве массового расхода пены (О^, = 0.095 кг/с) и внутреннем диаметре модельной скважины (0=0.038 м) минимальный диаметр керна, обеспечивающий стабильность его подъема потоком пены, составляет с/= 0.032 м, чему соответствует его скорость в нижней части колонны и = 1.3 м/с при давлении Р 4Т05 Па (рис. 4в). Но уже при диаметре керна с{ — 0.03 м (при прочих равных условиях) подъема керна не происходит, что подтверждается также расчетными данными. Однако при меньших значениях давления пены и, соответственно, более высоких скоростях ее движения расчеты показывают устойчивость процесса выноса керна диаметром с1 = 0.03 м включительно. Для пенотранспорта керна еще меньших диаметров необходимо существенно увеличивать массовые расходы пены, что неизбежно

приводит к резкому повышению давления в призабойной зоне восходящего потока.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Необходимость повышения производительности, снижения себестоимости буровых работ, в особенности в осложненных условиях, требует не только ускоренного освоения и широкого внедрения в практику новейших достижений в области совершенствования технологий разведочного бурения, но и разработки принципиально новых технологий проходки скважин, к каким можно отнести бурение с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне;

2. В отличие от большинства очистных агентов, применяемых в настоящее время в практике бурения геологоразведочных скважин, пена обладает уникальными закупоривающими свойствами, за счет которых можно обеспечить стабильную обратную циркуляцию и транспортирование керна по одинарной колонне бурильных труб при проходке скважин даже в поглощающих породах.

3. Высокие показатели производительности и качества разведочного бурения с гидротранспортом керна обеспечиваются применением дорогостоящих двойных бурильных колонн, вместо которых при обратной циркуляции пены могут быть использованы одинарные гладкие внутри стандартные бурильные колонны комплексов ССК и КССК, более доступных и относительно дешевых, что дает возможность существенно снизить себестоимость буровых работ при сохранении высокой производительности и качества.

4. Результаты экспериментов по фильтрации пены через пористую среду на моделях проницаемого пласта показывают, что перепад давления, необходимый для обеспечения расхода пены, равного расходу водо-воздушной смеси возрастает в 5-7 раз, что объясняется упругопластическими свойствами пены и капиллярными явлениями.

5. При длительном нагнетании пены в пласт (более часа) возрастает ее закупоривающая способность за счет более глубокого

проникновения пузырьков в пласт, увеличения вязкости и статического напряжения сдвига, что дает возможность обеспечить обратную циркуляцию и транспортирование керна в восходящем потоке пены по одинарной колонне бурильных труб в условиях проходки поглощающих пород.

6. В результате экспериментов по пенотранспорту керна на модели одинарной бурильной колонны установлено, что определяющими технологическими факторами устойчивого пенотранспор-та керна являются объемный расход и давление пены.

7. При ограниченной массовой подаче пены главным параметром, определяющим устойчивость пенотранс порта керна, является диаметр его кусков, а длина керна и плотность имеют второстепенное значение. Величина радиального зазора между керном и внутренней поверхностью бурильной колонны должна быть в пределах 2-3 мм.

8. Полученное аналитическое решение задачи о скорости движения керна в восходящем потоке пены по гладкоствольной бурильной колонне подтверждается экспериментальными данными и дает полное качественное и близкое количественное (« 90 %) совпадение с результатами опытов, что позволяет рекомендовать его для технических и технологических расчетов.

9. Приближенное аналитическое решение о распределении давления в нисходящем и восходящем потоке пены при обратной ее циркуляции пригодно для оперативных инженерных расчетов по выбору оборудования, инструмента и нормализации технологического режима бурения разведочных скважин с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне.

10. Для производственной оценки нового прогрессивного способа бурения скважин с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне необходимо решение следующих задач дальнейших исследований:

• разработка герметизатора устья скважины для обеспечения обратной замкнутой циркуляции пены;

• разработка конструкции породоразрушающего инструмента применительно к колоннам комплексов ССК и КССК, отра-

ботка режимных параметров процесса бурения при обратной циркуляции пены;

• проведение опытно-производственного бурения скважин с пенотранспортом керна.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Пенотранспорт керна по одинарной бурильной колонне. //Международный горно-геологический форум. Тез. докл. / СПГГИ-СПб, 1997.-С.40.

2. Методика расчета процесса транспортирования керна потоком пены. //4-ый Международный симпозиум по бурению скважин в осложненных условиях. Тез. докл. / СПГГИ-СПб, 1998. - С.5.

3. Оценка возможности бурения скважин с пенотранспортом керна по одинарной колонне. //3-й Международный симпозиум по бурению скважин в осложненных условиях: Доклады/СПГГИ (ТУ) - СПб, 1997. -С. 38-41 (соавтор Козлов A.B.).

4. Транспортирование керна восходящим потоком пены. //Форум, посвященный 100-летию проф. Б.И. Воздвиженского.-М.: МГГА, 1999., -С. 56-59 (соавторы Кудряшов Б.Б., Козловский А.Е.).

ВВЕДЕНИЕ.

Г л а в а I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН С ОДНОВРЕМЕННЫМ ТРАНСПОРТИРОВАНИЕМ КЕРНА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1.Общие сведения.

1.2. Современное состояние бурения с гидротранспортом керна и шлама.

1.3. Современное состояние бурения скважин с промывкой пеной.

1.4. Цель и задачи исследования.

Выводы по главе I.

Глава II. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Методика теоретических исследований.

2.2. Методика экспериментальных исследований.

2.3. Экспериментальный стенд.-.

2.3.1. Блок генерации и подачи пены.

2.3.2. Экспериментальная установка для исследования закупоривающих свойств пены.

2.3.3. Экспериментальный стенд для исследования процесса пенотранспорта керна по одинарной бурильной колонне.

2.3.4. Методика обработки опытных данных.

Глава Ш. АНАЛИЗ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ КЕРНА ПО ОДИНАРНОЙ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЕ ПРИ ОБРАТНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ ПЕНЫ.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Анализ процесса транспортирования керна восходящим потоком пены.

3.3. Существующие основы теории гидродинамических процессов и методики расчета циркуляции пены в скважине.

3.3.1 Методики расчетов циркуляции пены, основанные на численных методах.

3.3.2. Методики, основанные на приближенных аналитических решениях.

3.3.3. Вывод приближенных формул для расчета распределения давления пены в скважине при обратной циркуляции.

Выводы по главе 1П.

Глава IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ПЕНОТРАНСПОРТА КЕРНА.

4.1. Результаты экспериментов по фильтрации флюидов в моделях проницаемых пород.

4.2. Результаты экспериментов по транспортированию макетов керна восходящим потоком пены.

4.3. Расчетный анализ пенотрнспорта керна.

4.4. Расчет распределения давления пены при обратной циркуляции в скважине.

Выводы по главе IV.

Распространение геологоразведочных работ на все более отдаленные и труднодоступные районы, увеличение глубин и усложнение природных и организационных условий объективно влекут увеличение трудоемкости и стоимости буровых работ, снижение их информационной достоверности.

Задачи повышения производительности и качественных характеристик геологоразведочного бурения при снижении его себестоимости настоятельно требуют не только ускоренного освоения и внедрения последних достижений научно-технического прогресса в этой области, но и разработки принципиально новых, энерго- и ресурсосберегающих технологий.

За последние годы наиболее впечатляющие положительные результаты в развитии разведочного бурения достигнуты за счет освоения и широкого внедрения гидротранспорта керна и наиболее эффективной разновидности газожидкостных смесей (ГЖС) - пены.

Бурение с гидро- и пневмотранспортом керна вместе со шламом обеспечивает 100-процентную представительность геологической пробы и при этом многократно более высокую производительность (до 12000 м/ст.мес.) в сравнении с обычным колонковым разведочным бурением, причем практически в любых самых неблагоприятных условиях (поглощения, мерзлота, набухаемость и неустойчивость проходимых пород и пр.) [2, 6, 7, 12-18, 35-37, 39, 44, 49-51, 58]. Серьезным недостатком существующих систем гидро- и пневмотранспорта является высокая стоимость изготовления двойных бурильных труб.

Пена как последняя ступень в развитии очистных агентов для бурения скважин является совершенно самостоятельной их разновидностью, принципиально отличается от других и в настоящее время представляет собой наиболее универсальное технологическое средство повышения производительности, качественных показателей и экономической эффективности разведочного бурения, особенно, в осложненных условиях [5, 9, 22, 24, 26, 32, 33, 42, 43, 59, 61-67]. Обладая известными преимуществами перед жидкостными и газообразными очистными агентами, пена лишена их недостатков (трудность водоснабжения, возможность потери циркуляции, замерзание воды при бурении с промывкой; недостаточное охлаждение алмазного инструмента, пыль, зависимость от обводненности, сыпучесть проходимых пород, необходимость в дорогостоящих компрессорах -при бурении с продувкой и др.).

Помимо других общеизвестных преимуществ пены как эффективной разновидности очистных агентов при бурении скважин [26, 33, 59], особое место занимает ее высокая закупоривающая способность [53 54], что позволяет даже в поглощающих породах поддерживать устойчивую обратную циркуляцию и дает уникальную возможность пенотранспорта керна по одинарной бурильной колонне.

Доступность и относительная дешевизна гладких внутри и герметичных бурильных колонн для снарядов со съемным керноприемником (ССК, КССК) наилучшим образом соответствуют разработке принципиально нового и эффективного способа разведочного бурения - с одновременным пенотранспортом керна и шлама по одинарной бурильной колонне, что является предметом предлагаемого исследования [3, 4, 23].

Вопросам теории, техники и технологии твердосплавного, алмазного и бескернового бурения с промывкой пеной, а также вопросам разработки технических средств генерации, подачи и гашения пены посвящены работы многих авторов: A.B. Амияна, В.А. Амияна, В.Г. Вартыкяна, JI.K. Горшкова, С.Г. Дьяконова, В.Г. Кардыша, А.И. Кирсанова, В.Я. Климова, В.И. Ковалекнко, А.Е. Козловского, Б.Б. Кудряшова, Ю.С. Лопатина,

И.М. Мурадяна, Ю.М. Парийского, Н.И. Слюсарева, Н.В. Соловьева, A.M. Яковлева, J.A. Krug, B.J. Mitchell, G.A. Okpobiri и др.

Более половины упомянутых российских исследователей относятся к школе Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) - CHI 1 И (ТУ) в области наукоемких технологий бурения и исследования скважин в осложненных условиях, к ней же относит себя и автор настоящей работы.

Цель работы. Целью исследований является разработка методических основ бурения скважин с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне, обоснование новой технологии разведочного бурения в осложненных условиях.

Основные задачи исследований:

• аналитическим путем исследовать основные закономерности пе-нотранспорта керна по одинарной колонне при обратной циркуляции;

• модернизировать экспериментальный стенд, разработанный в СПГГИ (ТУ), применительно к пенотранспорту керна по одинарной бурильной колонне;

• разработать методику экспериментов и обработки опытных данных по оценке зависимости скорости транспортирования керна восходящим потоком пены по вертикальной трубе от подачи и давления пены, геометрических параметров канала и керна, плотности керна;

• на основе анализа результатов экспериментальных исследований на стенде выявить технически и технологически значимые факторы устойчивого пенотранспорта керна;

• разработать методику инженерных расчетов по проектированию рациональных режимов обратной циркуляции пены при бурении скважин;

• обосновать рекомендации по основам методики и технологии бурения с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне.

Методика исследований. Поставленные задачи решались с применением методов математического анализа на основе известных физических закономерностей, а также полученных экспериментальных зависимостей. Экспериментальные исследования проводились с использованием современных методов планирования эксперимента и обработки результатов. Вариантные расчеты выполнялись на ПЭВМ.

Основные защищаемые положения:

1. Из всего многообразия очистных агентов, применяемых при бурении разведочных скважин в осложненных условиях, в настоящее время только с помощью пены, за счет ее высоких закупоривающих свойств, можно обеспечить стабильную обратную циркуляцию и транспортирование керна по одинарной колонне бурильных труб.

2. Полученные аналитическим путем решения задачи о скорости выноса керна потоком пены по одинарной гладкоствольной колонне бурильных труб и распределении давления пены в восходящем и нисходящем потоках при обратной схеме циркуляции соответствуют физике процесса, учитывают основные определяющие факторы и могут быть положены в основу разработки новой технологии бурения разведочных скважин с пенотранспортом керна.

3. Основными факторами, определяющими устойчивость процесса пенотранспорта керна при обратной циркуляции по одинарной колонне бурильных труб, являются расход и давление пены, при этом наибольшее влияние на скорость пенотранспорта оказывает соотношение диаметров керна и внутреннего канала бурильной колонны, а длина кусков и плотность имеют подчиненное значение.

Основные научные результаты, полученные лично соискателем:

• аналитически установлена и экспериментально подтверждена зависимость скорости пенотранспорта керна от основных определяющих факторов, которая может служить основой теории нового способа бурения;

• получено приближенное аналитическое решение и разработана методика инженерных расчетов рациональных режимов обратной циркуляции пены при бурении с пенотранспортом керна;

• доказана принципиальная возможность, практическая целесообразность и экономическая эффективность применения пенотранспорта керна при разведочном бурении.

Научная новизна. Аналитически установлена и экспериментально подтверждена зависимость скорости пенотранспорта керна от расхода пены с учетом ее сжимаемости, соотношения диаметров канала и керна, его длины и плотности.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется современным уровнем теоретических и достаточным объемом экспериментальных исследований, близкой сходимостью их результатов, воспроизводимостью данных при повторных измерениях и положительной оценкой полученных рекомендаций в производственных организациях.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

• полученное новое аналитическое решение задачи о скорости движения керна в бурильной колонне применимо для инженерных расчетов по конструированию и выбору бурового инструмента и насосно-компрессорного оборудования при использовании очистного агента любого типа;

• полученное приближенное решение задачи о распределении давления пены в восходящем и нисходящем потоках при обратной схеме циркуляции пригодно для оперативных технологических расчетов непосредственно на буровой без применения ЭВМ;

• разработаны рекомендации по технологии разведочного бурения с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на III и IV-ом Международных симпозиумах по бурению скважин в осложненных условиях (С.-Петербург, 1995, 1998 гг.), на Международном горно-геологическом форуме (С.Петербург, 1996 г.), на форуме, посвященном 100-летию профессора Б.И. Воздвиженского (Москва, 1999 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях студентов и молодых ученых СПГГИ (1996, 1997, 1998 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы четыре работы в журналах и сборниках научных трудов.

Актуальность темы исследований подтверждается ее согласованностью с Государственной научно-технической программой "Недра России" Министерства науки и технической политики РФ на 1993-97 г.г. (проект 1.1, раздел "Системы локального гидротранспорта керна внутри колонкового снаряда"), Перечнем переходящих межвузовских научно-технических и инновационных программ Государственного комитета РФ по высшему образованию (раздел 12.39 "Уникальные месторождения СПГГИ, 199495 г.г.), Межвузовской научно-технической программой "Энерго- и ресурсосберегающие технологии добывающих отраслей промышленности" (СПГГИ) Министерства общего и профессионального образования РФ на 1998-2000 г.г.

Работа выполнена на кафедре технологии и техники бурения скважин (ТТБС) СПГГИ (ТУ) под руководством заслуженного деятеля науки и техники РФ, доктора технических наук, профессора Б.Б. Кудряшова.

Автор выражает свою искреннюю благодарность научному руководителю проф. Б.Б. Кудряшову, проф. Н.И. Николаеву, д.т.н. Н.И. Слюсаре-ву, сотрудникам кафедры ТТБС и Научно-исследовательской лаборатории проблем геологии и минерального сырья геологоразведочного факультета СПГГИ (ТУ) за постоянное внимание и помощь в проведении исследований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Необходимость повышения производительности, снижения себестоимости буровых работ, в особенности в осложненных условиях, требует не только ускоренного освоения и широкого внедрения в практику новейших достижений в области совершенствования технологий разведочного бурения, но и разработки принципиально новых технологий проходки скважин, к каким можно отнести бурение с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне.

2. В отличие от большинства очистных агентов, применяемых в настоящее время в практике бурения геологоразведочных скважин, пена обладает уникальными закупоривающими свойствами, за счет которых можно обеспечить стабильную обратную циркуляцию и транспортирование керна по одинарной колонне бурильных труб при проходке скважин даже в поглощающих породах.

3. Высокие показатели производительности и качества разведочного бурения с гидротранспортом керна обеспечиваются применением дорогостоящих двойных бурильных колонн, вместо которых при обратной циркуляции пены могут быть использованы одинарные гладкие внутри стандартные бурильные колонны комплексов ССК и КССК, более доступных и относительно дешевых, что дает возможность существенно снизить себестоимость буровых работ при сохранении высокой производительности и качества.

4. Результаты экспериментов по фильтрации пены через пористую среду на моделях проницаемого пласта показывают, что перепад давления, необходимый для обеспечения расхода пены, равного расходу водо-воздушной смеси возрастает в 5-7 раз, что объясняется упругопластиче-скими свойствами пены и капиллярными явлениями.

5. При длительном нагнетании пены в пласт (более часа) возрастает ее закупоривающая способность за счет более глубокого проникновения пузырьков в пласт, увеличения вязкости и статического напряжения сдвига, что дает возможность обеспечить обратную циркуляцию и транспортирование керна в восходящем потоке пены по одинарной колонне бурильных труб в условиях проходки поглощающих пород.

6. В результате экспериментов по пенотранспорту керна на модели одинарной бурильной колонны установлено, что определяющими технологическими факторами устойчивого пенотранспорта керна являются объемный расход и давление пены.

7. При ограниченной массовой подаче пены главным параметром, определяющим устойчивость пенотранспорта керна, является диаметр его кусков, а длина керна и плотность имеют второстепенное значение. Величина радиального зазора между керном и внутренней поверхностью бурильной колонны должна быть в пределах 2-3 мм.

88

8. Полученное аналитическое решение задачи о скорости движения керна в восходящем потоке пены по гладкоствольной бурильной колонне подтверждается экспериментальными данными и дает полное качественное и близкое количественное (« 90 %) совпадение с результатами опытов, что позволяет рекомендовать его для технических и технологических расчетов.

9. Приближенное аналитическое решение о распределении давления в нисходящем и восходящем потоке пены при обратной ее циркуляции пригодно для оперативных инженерных расчетов по выбору оборудования, инструмента и нормализации технологического режима бурения разведочных скважин с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне.

10. Для производственной оценки нового прогрессивного способа бурения скважин с пенотранспортом керна по одинарной бурильной колонне необходимо решение следующих задач дальнейших исследований:

• разработка герметизатора устья скважины для обеспечения обратной замкнутой циркуляции пены;

• разработка конструкции породоразрушающего инструмента применительно к колоннам комплексов ССК и КССК, отработка режимных параметров процесса бурения при обратной циркуляции пены;

• проведение опытно-производственного бурения скважин с пенотранспортом керна.

1. Абрамзон A.A. Поверхностно-активные вещества. - Л.: Химия, 1981.-304 с.

2. Агринский A.B. Особенности бурения скважин комплексами КГК-100 с гидротранспортом керна в сложных геолого-технических условиях. //Технология бурения геологоразведочных скважин с использованием прогрессивных методов. / М., 1983. С. 60-72.

3. Альфреду Ж. Альфреду. Пенотранспорт керна по одинарной бурильной колонне. // Международный горно-геологический форум. Тез. докл. СПГГИ. СПб, 1997. - С. 40.

4. Альфреду Ж. Альфреду Методика расчета процесса транспортирования керна потоком пены. //4-ый Международный симпозиум по бурению скважин в осложненных условиях. Тез. докл. / СПГГИ СПб, 1998. - С. 5.

5. Амиян В.А., Амиян A.B., Васильев Н.П. Вскрытие и освоение нефтегазовых пластов. М.: Недра, 1980. - 383 с.

6. Бердяев Д.Н. Перспективы бурения скважин комплексами КГК в объединении "Полярноуралгеология". //Техника и технология бурения с гидротранспортом керна и шлама: Сб.науч.тр. / ВИТР, Л., 1985. - С. 4853.

7. Воронов А.И. Применение комплексов КГК в Центральном Казахстане. // Техника и технология бурения с гидротранспортом керна и шлама: Сб. науч. тр. / ВИТР. -Л., 1985. С. 37-42.

8. Глухов В.И., Кукес А.И., Петров A.A. Движение керна в восходящем потоке промывочной жидкости. //Совершенствование и внедрение технологии промывки и тампонирования скважин в условиях Восточной Сибири и Крайнего Севера. / ВИТР,- Л., 1987. С. 57-66.

9. Горшков Л.К., Кирсанов А.И. Особенности технологии алмазного бурения с пеной. // Разработка и применение новых технических средствпри геологоразведочном бурении: Сб. науч. тр. / ВПО "Союзгеотехника"-М., 1984.-С. 85-90.

10. Горшков JT.K., Мендебаев Т.Н. Разведочное бурение с гидроизвлечением керноприемника.- СПб.: Недра, 1994. 160 с.

11. Грей Дж. Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей).- М.: Недра, 1985. -510 с.

12. Дербенко Г.Т., Бордоносов В.П. Качество опробования и методика разведки угольных пластов бурением скважин с гидротранспортом керна и шлама. // Техника и технология бурения с гидротранспортом керна и шлама: Сб.науч.тр. /ВИТР.- Л., 1985,- С. 28-32.

13. Дроздовский А.Б., Ранкин B.J1., Мурзаков Б.В. Исследование процесса бурения скважин с гидротранспортом керна. //Технология бурения геологоразведочных скважин с использованием прогрессивных методов. /ВПО "Союзгеотехника", М., 1983. - С. 36-51.

14. Едигенов Б.А., Сыскутов Г.Г., Кривобок А.П. Повышение эффективности эксплуатации комплекса КГК-100 в Северном Казахстане. //Техника и технология бурения с гидротранспортом керна и шлама: Сб.науч.тр. /ВИТР. Л., 1985. - С. 37-43.

15. Зайонц О.Л., Лепесин В.И. Опыт бурения комплексом КГК в сложных геологических условиях. //Экспрес-информ. /ВИЭМС. Сер. Передовой научно-производ-ственный опыт геологоразведочных организаций. М., 1984. - вып. 1- С. 18-26.

16. Кардыш В.Г., Кузьмин И.В., Смирнов О.В. Основные направления совершенствования технических средств для бурения с гидротранспортом керна. //Техника и технология бурения с гидротранспортом керна и шлама: Сб.науч.тр. Л.: ВИТР,- 1985,- С. 5-11.

17. Кардыш В.Г., Мурзаков Б.В., Окмянский A.C. Техника и технология бурения геологоразведочных скважин за рубежом. М: Недра, 1989. -256 с.

18. Техника и технология бурения с гидротранспортом керна. /Кардыш В.Г., Пешков А.Н., Кузнецов A.B. и др. М.: Недра, 1993. - 253 с.

19. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейдлин А.Е. Техническая термодинамика,- М.: Энергоатомиздат, 1983. 416 с.

20. Климов В.Я. Разработка технических средств для пневмоударного бурения с пеной: Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук,- Л.:ЛГИ, 1986.-234 с.

21. Коваленко В.И., Холодок А.Н., Павлов Б.Н. О рациональном использовании пен при бурении скважин. // Разработка и применение новых технических средств при геологоразведочном бурении: Сб. науч. тр. / "Союзгеотехника",-М„ 1984,-С. 82-84.

22. Коваленко В.И., Климов В.Я., Яковлев A.A. Технология бурения скважин с промывкой пеной. /Техника и технология геологоразведочных работ; организация производства: Обзор ВНИИ экон. минер, сырья и геологоразведочных работ (ВИЭМС), М, 1987, с.

23. Козлов A.B., Альфреду Ж. Альфреду Оценка возможности бурения скважин с пенотранспортом керна по одинарной колонне. // 3-й Международный симпозиум по бурению скважин в осложненных условиях: Доклады / СПГГИ(ТУ) СПб, 1997. - С. 38-41.

24. Козловский А.Е. Оптимизация технологии бурения с очисткой забоя пеной: Автореф. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук Л.: ЛГИ, 1986. -20с.

25. Кудряшов Б.Б., Васильев Н.И. Гидравлические сопротивления перемещению бурового снаряда на кабеле при выполнении спуско-подъемных операций. //Записки СПГГИ. С-Пб, 1993. - Том 136, С. 14-20.

26. Кудряшов Б.Б., Кирсанов А.И. Бурение разведочных скважин с применением воздуха. М.: Недра, 1990. - 263 с.

27. Кудряшов Б.Б., Климов В.Я. Анализ и основы расчета движения пены в скважине. // Методика и техника разведки: Сб.научн.тр. /ВИТР. -Л., 1980,-№ 133. С. 56-61.

28. Кудряшов Б.Б., Козловский А.Е. Теория и расчет давления пены в циркуляционной системе скважин.//Разработка и применение новых технических средств при геологоразведочном бурении: Сб. научн. тр. / ВПО "Союзгеотехника" М., 1984., - С. 73-81.

29. Кудряшов Б.Б., Козловский А.Е., Альфреду Ж. Альфреду Транспортирование керна восходящим потоком пены. //Форум, посвященный 100-летию проф. Б.И. Воздвиженского,- М.: МГГА, 1999. С. 98-107

30. Кудряшов Б.Б., Мураев Ю.Д., Климов В.Я. Основы теории и расчет давления при движении пены в скважине. // Записки ЛГИ. 1982. -Т.93. - С. 3-12.

31. Кудряшов Б.Б., Слюсарев Н.И., Козловский А.Е. Расчет давления нагнетания при бурении скважин с очисткой забоя пеной. //Разведка и охрана недр 1987.-№ 2,-С. 36-39.

32. Кудряшов Б.Б., Яковлев A.A. Преимущество алмазного бурения с пеной при инженерно-геологических изысканиях. //Прогноз при строительном освоении территории: Тез.докл. Всесоюзного совещ. (Воркута 2325 апреля 1985 г.) кн.2, М., 1985.-С. 315-317.

33. Кудряшов Б.Б., Яковлев A.M. Бурение скважин в осложненных условиях,- М.: Недра, 1987.- 269с.

34. Кузнецов A.B., Давыдов Г.А., Дикий C.B. Анализ особенностей циркуляции в системе трубы-скважина при бурении с гидротранспортом керна. //Новые технические средства для бурения геологоразведочных скважин: Сб.науч.тр. /ВИТР Л., 1989. - С. 58-65.

35. Кузнецов A.B., Пешков А.Н., Смирнов О.В. Анализ условий бурения гидрогеологических скважин с гидротранспортом керна. //Техника итехнология бурения с гидротранспортом керна и шлама: Сб. науч. тр. /.ВИТР 1985. - С.54-61.

36. Кузьмин И.В. Твердосплавные коронки для бурения с гидротранспортом керна. //Техника и технология бурения с гидротранспортом керна и шлама: Сб.науч.тр./ ВИТР 1985. - С. 12-18.

37. Кукес А.И., Петров A.A. Оценка возможности создания технических средств для бурения с гидротранспортом керна на глубину до 1000 м. //Техника и технология бурения с гидротранспортом керна и шлама: Сб.науч.тр. / ВИТР -1985. С. 69-74.

38. Леонов Е.Г., Исаев В.И. Гидроаэромеханика в бурении. М.: Недра, 1987. - 304с.

39. Лещиков В.И., Лефтон О.Л., Ионов А.Е. Геолого-экономическая результативность внедрения бурения с гидротранспортом керна. //Разведка и охрана недр 1989. - № 4 - С. 31-37.

40. Лиманов Е.Л., Медведев М.Ф. Методика расчета давления аэрированной жидкости в скважине. //Нефтегазоносность недр Казахстана, бурение и разработка месторождений. Алма-Ата, 1984. С. 37-51.

41. Маковей А. Гидравлика бурения. М.: Недра, 1986,- 563 с.

42. Мураев Ю.Д. Исследование и разработка технологии бескерново-го бурения с применением пен: Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. -Л.: ЛГИ, 1981.-202 с.

43. Мураев Ю.Д. Использование промывки пеной как средства борьбы с вибрациями бурильной колонны. // Новые направления в технике и технологии геологоразведочных работ ПГО "Севзапгеология": М., Труды. 1983.-С. 115-119.

44. Николаев C.B. Специализированная съемка кайнозойских отложений комплексом КГК-100. //Техника и технология бурения с гидротранспортом керна и шлама: Сб.науч.тр. Л.: ВИТР, 1985. - С. 28-32.

45. Гидравлический трубопроводный транспорт контейнеров. /Олейник А.Я., Корасик В.М., Гриль С.И. и др. Киев: Наукова Думка, 1983. - 123 с.

46. Онищин В.П., Яковенко В.В. Теоретические исследования движения съемного керноприемника в бурильных трубах. //Разработка и применение технических средств при геологоразведочном бурении.: Сб. науч. тр. /ВИТР. 1984. - С. 28-36.

47. Парийский Ю.М., Пискачева Т.Ю. Термогидравлические процессы при бурении скважин и методика их математического моделирования. //Записки ЛГИ 1988. - Т. 116. - С. 21-30.

48. Перетяка П.В. Разработка рациональной технологии бурения скважин с обратной циркуляцией газожидкостных систем на россыпных месторождениях: Дис.на соис. учен. степ. канд. техн. наук. Днепропетровск, 1990.Т -117с.

49. Пешков А.Н. Совершенствование техники и технологии промывки скважин при бурении с гидротранспортом керна. //Технология бурения геологоразведочных скважин с использованием прогрессивных методов: Сб. науч. тр. /ВПО "Союзгео-техника". М, 1983. - С. 51-60.

50. Пешков А.Н., Щербатых B.C. Бурение гидрогеологических скважин с гидротранспортом керна роторными установками. //Новые технические средства для бурения геологоразведочных скважин. Сб.науч.тр. /ВИТР,-Л., 1989.-С. 65-74.

51. Разуменко В.Я. Опыт бурения гидрогеологических скважин комплексами с гидротранспортом керна КГК-100 в ПГО Севукргеология. Юкспрес-информ. /Сер. Передовой научно-производственный опыт геологоразведочной организации. М., 1987. - Вып. 14. - С. 10-13.

52. Слюсарев Н.И. Выносные свойства пены. //Вопросы промывки и крепления скважин и охрана окружающей среды: Сб. науч. тр. / ВИТР,-1988.-С. 34-40.

53. Слюсарев Н.И., Козловский А.Е. Исследование устойчивости пенных промывочных систем. //Совершенствование технологических средств ССК и повышение эффективности их внедрения: Сб. нпуч. тр. /ВИТР. 1987. - С. 157-162.

54. Слюсарев Н.И., Козловский А.Е., Лоскутов Ю.Н. Технология и техника бурения геологоразведочных скважин с промывкой пеной. СПб.: Недра, 1996.- 179 с.

55. Стреленя Л.С., Слюсарев Н.И. Удерживающая способность пены. //Вопросы промывки и крепления скважин и охрана окружающей среды: Сб. науч. тр. /ВИТР,- 1988,- С. 41-44.

56. Стреленя Л.С., Слюсарев Н.И. Упруговязкопластичные свойства пены. //Коллоидный журнал-1991,- Т.53,- С. 152-156.

57. Тихомиров В.К. Пены: Теория и практика их получения и разрушения,- М.: Химия, 1975,- 263 с.

58. Яковлев A.M., Коваленко В.И. Бурение скважин с пеной на твердые полезные ископаемые.- Л.: Недра, 1987,- 128 с.

59. Яковлев A.M., Саламатин А.Н. Методика расчета параметров циркуляции систем при бурении скважин. //Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые: Сб. науч. тр. /СГИ,- Свердловск, 1981,- С. 28-30.

60. Anderson G.W. Stable foam circulation cuts surfase hole costs. //World oil.-1971.- Vol.173, N 4,- P. 32-37.

61. Garavini O., Radent G., Sala A. Foam aids drilling in Zagros Mountain area. //Oil and Gas. Journal.- 1971- Vol.69, N 33/- P 82-84, 90-98.96

62. Heller J.P., Kuntatukkula M.S. Critical Review of the Foam Rheology Literature. //Industrials Engineering Research.- 1987,- Vol. 26/2, P. 318-325.

63. Krug J.A. Foam pressure loss in vertical tubing, Colorado School of Mines. //Oil and Gas Journal, 1975.- Vol. 73-40.- P. 74-76, 78.

64. Mitchell B J. Test data fill theory gap on using foam as a drilling fluid. //Oil and Gas Journal.-1971.- Vol.69, N 36.- P. 86-100.

65. Okpobiri G.A., Ikoku C.U. Volumetric requirements bore foam and mist drilling operations. //SPE Drilling Engineers, 1986,- 1,1.- P. 71-88.

66. The potential of stable foam. //Oilweek.- 1976,- Vol. 27, N 35,- P. 28-35.