Core recovery improvement due to innovative solutions
Authors: Наримов Р.А. , Умаров Ш.А. , Хакимзянов И.Н. , Мирзаев А.У. , Ахмедов С.С. , Рахмедов Т.Ф. 
Published: July 2024

В настоящей статье обоснована актуальность исследований, проводимых ведущими учеными и научно-исследовательские работы по созданию новых инновационных разработок, которые эффективно используются при бурении скважин. В статье выполнен анализ разработанных и используемых при бурении скважин модификаций керноотборочных снарядов следующих наименований: «Недра», «Силур», «Кембрий» и другие. На всех керноотборочных снарядах керн формируется бурильной головкой или коронкой, оснащённой зубцами из твердого сплава. Данная статья посвящена описанию результатов проведенных работ по отбору керна на площадях Юго-Западного Узбекистана. Представлен критический анализ выхода керна различными инструментами, а также описаны результаты отбора керна новым керноотборочным снарядом «КОС» с бурильной головкой типа «6 ЛБК»-«МСЗ». На основании изучения и анализа существующих бурильных головок авторами статьи в исследованиях применены инновационные решения и разработки. В целях сохранения и обеспечения максимального выноса керна из слабосцементированных пород авторами данной статьи разработана шести лопастная бурильная головка с наименованием и шифром «6 ЛБК 187,3/80 МСЗ» режуще-истирающего действия. В целях апробации этих разработок и отбора керна в АО «ИГИРНИГМ» изготовлены опытные образцы бурильных головок. Проведены экспериментальные работы и испытания на скважине №1 П площади Конча Зарафшанского региона. При осевой нагрузке 2-2,5 т на бурильную головку типа «6 ЛБК» вынос керна составил 60-100%, результаты отбора керна новой бурильной головкой являются вполне удовлетворительными. Результаты проведенных исследований представлены в форме графических зависимостей. Получены зависимости, на которых четко прослеживаются, что с увеличением осевой нагрузки на бурильные головки типов «6 ВК»-«СЗ» и «6 ЛБК»-«МСЗ» более 2 т вынос керна ухудшается. При нагрузках на бурильные головки 2-2,5 т выход керна составил 60-100 %, а при большей нагрузке выход керна составил – 30-40 %. Следовательно, оптимальная нагрузка на бурильные головки должна быть в пределах 2 т. Установлены зависимости процента выноса керна от частоты вращения ротора при использовании новой бурильной головки типа «6 ЛБК»-«МСЗ». Оказалось, что при частотах вращения 35-50 об/мин вынос керна составил 75-100 %, что является хорошим показателем нового инструмента. Получены зависимости влияния расхода жидкости за единицу времени на процент выноса керна бурильными головками типов «6 ВК»-«СЗ» и «6 ЛБК»-«МСЗ». На графике видно, что с увеличением расхода жидкости до 8 л/с вынос керна с использованием бурильной головки типа «6 ЛБК»-«МСЗ» увеличивается до 100%, с бурильными головками типа «6 ВК»-«СЗ» уменьшается. При отборе керна с использованием новой бурильной головкой типа «6 ЛБК» «МСЗ» вынос керна при производительности насоса 7-10 л/с составил 70-100%. На основании фактических материалов и результатов экспериментальных работ по использованию бурильных головок типов «6 ВК»-«СЗ» и «6 ЛБК»-«МСЗ», в статье представлены выводы и рекомендации по использованию бурильной головки типа «6 ЛБК 187,3/80 МСЗ». Согласно разработанным рекомендациям авторов статьи, выпуск керноотборочных снарядов, бурильных головок и кернодержателя в рамках Государственных программ локализации выпускаемой продукции позволит заменить импортные аналоги и сэкономить валютные средства. Разработанные инновационные разработки и решения позволят при бурении скважин повысить эффективность проведения геологоразведочных работ на нефть и газ.

The paper demonstrates relevance of research performed by top-level scientists and R&D efforts aimed at development of innovative solutions that are successfully used in well drilling. The paper analyzes modified arrangements of core samplers used during well drilling, named “Nedra”, “Silurian”, “Cambrian”. In all core samplers, core is generated by a core-drilling bit with hard-alloy teeth. The paper discusses the results of core recovery operations in South-Western Uzbekistan. It analyzes core recovery with various core samplers and presents the results of core recovery with a new core drilling bit named “6LBK-MSZ”. Based on the analysis of the existing core drilling bits, innovative solutions have been applied in the research. To preserve core and provide maximum core recovery from incompetent rocks, a new six-point scraping-cutting core drilling bit has been developed named “6 LBK 187.3/80 МSZ”. To test these new bits and core sampling procedure, prototype models were made in IGIRNIGM Joint-stock company. Pilot testing was carried out in Well No. 1 of Koncha Area in Zarafshansky region. With axial weight on 6LBK drill bit (WOB), core recovery made 60-100%, which can be deemed as a satisfactory result. The results of the research are presented as characteristic curves. These curves show that increase in axial weight on drilling bits of 6VK-SZ and 6LBK-MSZ types over 2 tons results in core recovery impairment. In case of 2-2.5 tons WOB core recovery made 60-100%, while in case of higher WOB core recovery made 30-40%. Hence, optimum WOB is within 2 tons. Relationships have been established between core recovery and rotary speed when using 6LBK-MSZ drilling bit. Core recovery appeared to be 75-100% at 35-50 rpm which is good performance. Relationships have been established between flow rate and core recovery. The cross-plot shows that in case of flowrate increase up to 8 l/s, core recovery with 6LBK-MSZ core-drilling bit grows to 100%, while with 6VK-SZ drilling bit it decreases. In case of core sampling using 6LBK-MSZ core-drilling bit core recovery made 70-100% at pumping rate of 7-10 l/s. Based on the actual data and the results of pilot testing of 6VK-SZ and 6LBK-MSZ drilling bits, the paper presents findings and recommendations for using 6LBK 187.3/80 MSZ core-drilling bit. According to the recommendations elaborated by the authors, production of core samplers, core drilling bits and core holders under the Government programs of output product nationalization will enable substituting imported products and saving foreign currency. Developed innovative solutions will improve the efficiency of oil and gas prospecting during well drilling.