Способы создания криволинейных скважин при бурении и проколе

The paper describes the most promising ways to create holes trenchless method. We present their belonging to a specific field of application and the main advantages in comparison with traditional methods of creating holes. Provides basic classification of trenchless techniques. As a result, based on the advantages and disadvantages of various methods, the conclusion about the need to develop ways to calculate the spatial movement of the executive body of trenchless machines.

Key words: puncture, drilling, directional drilling, advanced techniques, development, well.

Rybakov Alexandr Sergeevich, postgraduate, hammerhlamail. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 622

СПОСОБЫ СОЗДАНИЯ КРИВОЛИНЕЙНЫХ СКВАЖИН ПРИ БУРЕНИИ И ПРОКОЛЕ

А.С. Рыбаков

Излагаются и классифицируются способы создания криволинейных скважин. Классификация проводится по областям проходки, в которых те или иные способы применяются, количеству заходов, способам создания скважин и наличию методик расчета кривизны скважины. В результате выделены три основные области создания скважин: вертикальная и вертикально-наклонная, горизонтальная и горизонтально-наклонная, кроме микрощитов и горизонтальная и горизонтально-наклонная микрощитами. Результатом созданной классификации является систематизация знаний о способах изменения траектории скважины при проходке и понимание того, что наименее изученной с расчетной точки зрения является область горизонтального и горизонтально-наклонного создания скважин.

Ключевые слова: прокол, бурение, направленное бурение, криволинейная траектория, скважина.

При создании как вертикальных, так и горизонтальных скважин очень часто необходимо вести ее разработку по криволинейной траектории. Это обусловлено как нерентабельностью или невозможностью проведения прямолинейной выработки, так и технологической необходимостью именно криволинейной выработки. Основными причинами создания таких скважин являются [1]:

для вертикального и вертикально-наклонного бурения: - расположение цели под объектами (водоемами, горами, городами), создающими сложные геологические условия для прямолинейного бурения;

- реализация технологий (кустовое и двухствольное бурение) создания групп скважин с общим основанием;

- технологическая необходимость именно криволинейных скважин;

для горизонтального и горизонтально-наклонного бурения и прокола:

- необходимость обхода непреодолимых препятствий (инженерных коммуникаций, крепких горных пород);

- реализация способов, технологическая схема которых подразумевает криволинейность скважины - горизонтально направленное бурение (ГНБ) при забуривании с поверхности;

- технологическая необходимость именно криволинейных скважин.

Управление траекторией скважины обеспечивается дополнительным конструктивом рабочего инструмента бурового става или колоны [1 -3]. Средства, предназначенные для создания криволинейных скважин, могут применяться и при прямолинейной проходке, но уже для нивелирования отклонений от проектной оси скважины, вызванных горногеологическими условиями, погрешностями при изготовлении рабочего инструмента и прочими факторами.

Для каждой технологии проходки характерны свои способы создания криволинейных скважин. По используемым способам можно выделить три основные группы создания скважин:

- вертикальное и вертикально-наклонное (рис. 1);

- горизонтальное и горизонтально-наклонное, кроме микрощитов (рис. 2);

- горизонтальное и горизонтально-наклонное микрощитами (рис. 3).

Для вертикального и вертикально-наклонного бурения используется способ применения различных компоновок низа бурильной колонны (КНБК) (рис. 4), которыми добиваются нужного эффекта, в том числе отклонения или стабилизации оси скважины [3]. Наиболее характерной является компоновка, включающая в себя долото, турбобур и отклонитель. В качестве отклонителей, как правило, выступают турбинный отклонитель (рис. 4, а), кривой переводник (рис. 4, б), забойные двигатели с перекосами в компоновках (рис. 4, в). Как видно, все КНБК создают отклонения за счет собственной кривизны.

Для горизонтального и горизонтально-наклонного буренияи прокола, кроме микрощитов, применяется способ использования специализированного исполнительного органа (рис. 5), который за счет своей несимметричности создает отклонение. Как правило, отклонение создается за счет применения исполнительного органа цилиндрической формы со скосом, при этом сам орган может быть как прямым (рис. 5, а), так и загнутым (рис. 5, б).

Рис. 1. Кинематическая схема вертикального и вертикально-наклонного бурения: Мкр - момент вращения исполнительного органа; ¥ - усилие подачи; С - вес буровой колонны; 1 - привод; 2 - буровая колонна; 3 - компоновка низа буровой колонны;

4 - исполнительный орган

Рис. 2. Кинематическая схема горизонтального и горизонтально-наклонного бурения, кроме микрощитов: Мкр - момент вращения исполнительного органа; ¥ - усилие подачи; 1 - привод; 2 - проходческий став; 3 - исполнительный орган

Рис. 3. Кинематическая схема вертикального и вертикально-наклонного бурения микрощитами: Мкр - момент вращения исполнительного органа; ¥ - усилие подачи; 1 - гидродомкраты; 2 - корпус; 3 - исполнительный орган; 4 - привод

а

б

Рис. 4. КНБК для создания криволинейных скважин: а-КНБК с кривым переводником; б - КНБК с турбинным отклонителем; в - КНБК с турбобуром с перекосами в компоновке; 1 - буровая колонна; 2 -утяжеленная бурильная труба; 3 - кривой переводник; 4 - тубробур; 5 - долото; 6 - турбинный отклонитель; 7 - турбобур

с перекосами в компоновке

а

1

А.

б

1

Рис. 5. Различные исполнительные органы для создания отклонений при горизонтальной проходке скважин: а - прямой исполнительный орган; б - загнутый исполнительный орган; 1 - проходческий став;

2 - рабочий орган

Для горизонтального и горизонтально-наклонного бурения микрощитами существуют несколько основных способов (рис. 6): применение капир-резца (рис. 6, а), артикуляция (рис. 6, б), перекос рабочего органа (рис. 6, в) и способ выдвижных элементов (элеронов или лап) (рис. 6, г). При применении капир-резца в определенном секторе профиля тоннеля создается дополнительный срез, что создает тенденцию для ухода туда щита. При артикуляции тенденция искривления создается за счет искривления корпуса щита гидродомкратами, соединяющими его две части. Способ перекоса рабочего органа реализуется за счет перекашивания рабочего органа гидродомкратами,расположенными в непосредственной близости от него. Способ выдвижных элементов позволяет создавать перекос выдвижением этих элементов на определенных этапах проходки [4].

а

1Н—

ю

о=с=

б (МП

{МП

и=сц

НС

о=а

Рис. 6. Способы искривления горизонтальных и горизонтально-наклонных скважин микрощитами: а - применение капир-резца; б - артикуляция; в - перекос рабочего органа; г - использование выдвижных элементов; 1 - капир-резец;

2 - дополнительный срез капир-резцом; 3 - артикуляционные гидродомкраты; 4 - элерон; 5 - лапа; 6 - гидродомкраты перекоса

рабочего органа

Исходя из вышесказанного, технологии создания скважин можно классифицировать по способу создания отклонения. Такая классификация приведена в таблице.

Классификация способов создания отклонения при проходке скважин

Способ отклонения Группа по способу отклонения Количество заходов Способы создания скважины Методики расчета кривизны

КНКБ с кривым переводником вертикальное и вертикально-наклонное >1 Роторное бурение, турбинное бурение Известны

КНБК с турбинным отклоните-лем >1 Известны

Окончание

Способ отклонения Группа по способу отклонения Количество заходов Способы создания скважины Методики расчета кривизны

КНБК с турбобуром с перекосами в компоновке — >1 — Известны

Прямой рабочий орган со скосом Горизонтальное и горизонтально-наклонное, кроме микрощитов 1 и более Горизонтально направленное бурение, прокол Не известны

Изогнутый рабочий орган со скосом 1 и более Не известны

Рабочий орган с капир-резцом Горизонтальное и горизонтально-наклонное микрощитами 1 Щитовая проходка Известны

Артикуляция 1 Известны

Перекос рабочего органа 1 Известны

Способ выдвижных элементов 1 Известны

Предложенная классификация позволяет систематизировать знания о способах изменения траекторий скважин при их проходке. Также можно сделать вывод о том, что наименее изученной в плане расчета величины возможного отклонения является область горизонтального и горизонтально-наклонного создания скважин.

Список литературы

1. Филатов, Б.С. Бурение нефтяных и газовых скважин. М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горнотопливной литературы, 1955. 1955 с.

2. Рыбаков А.П. Основы бестраншейных технологий (теория и практика). М.: ПрессБюро, 2005. 304 с.

3. Справочник мастера колонкового бурения / А.Л. Авруцкий, [и др.]. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу, 1960. 522 с.

4. Пестов Г.Н. Закрытая прокладка трубопроводов. Подольск: Стройиздат, 1964. 188 с.

Рыбаков Александр Сергеевич, асп., hammerhl@mail.ru, Россия, Тула, Тульский Государственный Университет

WAYS TO CREA TE CURVED WELLS DURING DRILLING AND PUNCTURE

A.S. Rybakov 174

The paper outlines how to create and classified curved wells. Classification is carried out on areas of penetration, in which some or other methods are used, number of visits, methods of creating holes and the presence of the calculation methods curvature well. As a result, three main areas of creating holes: horizontal and vertically inclined, horizontal and horizontally-except microtunneling shields and vertical and horizontal directional be micro-tunneling shields. The result is a classification created by the systematization of knowledge about how to change the trajectory of the well when drifting and understanding that the least studied, with an estimated point of view is the area of horizontal and horizontal directional wells creation.

Key words: puncture, drilling, directional drilling, a curved trajectory, well.

Rybakov Alexandr Sergeevich, postgraduate, hammerhlamail. ru, Russia, Tula, Tula state university

УДК 621.892.2

ВЛИЯНИЕ БАЗОВОЙ ОСНОВЫ НА ПРОЦЕССЫ ОКИСЛЕНИЯ И ПРОТИВОИЗНОСНЫЕ СВОЙСТВА ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ

В.С. Янович, Б.И. Ковальский, А.В. Берко, В.Г. Шрам, О.Н. Петров, Р.Н. Галиахметов

Представлены результаты контроля термоокислительной стабильности и триботехнических характеристик трансмиссионных масел различной базовой основы при температуре термостатирования 150 0С. Предложены критерии термоокислительной стабильности, учитывающие их оптические свойства и испаряемость при термостатировании и критерий противоизносных свойств, учитывающий концентрацию продуктов окисления на номинальной площади фрикционного контакта.

Ключевые слова: коэффициент поглощения светового потока, испаряемость, коэффициент относительной вязкости, коэффициент термоокислительной стабильности, потенциальный ресурс, критерий противоизносных свойств.

Целью настоящих исследований является определение влияния базовой основы на процессы окисления и триботехнические характеристики трансмиссионных масел при постоянных условиях испытания.

Для исследования выбраны масла одного производителя: минеральное ВКОЬ 80Ш-90 ОЬ4; частично синтетическое ВКОЬ НУРОГО 75Ш-90 ОЬ4, ОЬ5; синтетическое ВГСОЬ НУРОГО 75Ш-90 ОЬ5. Масла являются всесезонными. Испытания проводились в два этапа.

На первом этапе масла испытывались при температуре 150 0С с перемешиванием пробы мешалкой с частотой вращения 300 об/мин. Проба масла составляла 100±0,1 г. После каждых 8 часов испытания проба термо-