Введение к работе
Актуальность теки. 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 породоразрушагащие 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-
4 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 ГЄОЛОГО-/ГЄХНИЧЄСКИХ 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 ШКЖР 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, тема 028) ; "Разработка техники и технологии бурения скважин глубиной до 2000 м" (проблема 119, тема 137) ; "Внедрение технологии бурения скважин с применением ПС" (проблема 119, тема 102).
Цель работы. Улучшение технике—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;
- определение рационального соотношения инерционной и вязкостной составляющих потока очистного агента и построение мате-
матдческой 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.
-
Обобщение, анализ литературных и фондовых источников.
-
Теоретические исследования на основе методов оптимизации и технической гидромеханики.
-
Обобщение результатов теоретических исследований и проведения лабораторных и опытно-производственных работ.
Научная новизна.
-
Впервые на основе принципа компромисса с учетом нсмплзе-са геологических, технических, технологических факторов разработана математическая модель промывки скважины.
-
Предложен новый критерий оценки сложности геологических условий, основанный на оптимальном соотнопении количеотэа образуемого шлама и подаваемой промывочной жидкости.
-
Применительно к механическому колонковому бурению разработана технология улучшения, качества промывочных жидкостей из местных низкосортных глин.
-
Составлена база данных, включающая новые промывочные шщ-кости, и разработан программный комплекс, позволяющий выбирать рациональные очистные агенты в конкретных геолого-технических
6 условиях.
Основные защищаемые положения.
І. 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 промывки 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-технических 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-мом 169 218 м. С целью улучшения качеств промывочных жидкостей проведена серия лабораторных исследований, включающая 5 530 опытов.
Научная обоснованность выводов' подтверждается близкой сходностью расчетно-теоретических и фактических данных, а также положительными результатами внедрения разработок в производство.
Практическая ценность.
-
Разработана методика выбора очистных агентов для конкретных геолого-технических, условий.
-
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 30$.
-
Построена номограмма критической длины интервала скважины для определения целесообразности замены промывочных жидкостей.
-
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 и результаты исследований докладывались на ІУ научно-технической конференции молодых ученых и специалистов по геологии - бурению, добыче, переработке и использованию нефти и газа (Ташкент, 1984 г.), на заседаниях кафедр ГГРМГЖ ДГИ (Днепропетровск, 1985 г), ТашГТУ 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 ШР (1994 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе одно авторское свидетельство.
Объем и структура. Работа изложена на ^62. стр. машинописного
. 6
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-
тело, доктору технических наук, профессору А.А.Абдумажитову за постоянную помощь и ценные советы в процессе исследований, старшему научному сотруднику СЛИГИМСа Д.Б.Авазову, кандидатам технических наук А.В.Дошенко, С.А.Бреусу, Г.Л.Лебединскому, кандидату химических наук Т.А.Данкиной, работникам Кызылкумской ГРЭ Р.А.Аб-дуллаеву, В.А.Стрыгину, С.М.Шджидову за содействие и помощь при проведении работ и внедрении их результатов в производство.
