Технические решения для повышения эффективности бурения и стабилизации ствола скважины

UDK: 622.24

DOI: 10.24887/0028-2448-2025-10-32-36

Ключевые слова: двухъярусное долото, бурение скважин, очистка забоя, стабилизация ствола скважины, вибрации бурильной колонны, винтовые ребра, винтовые каналы, вынос шлама

Авт.: Г.Г. Гилаев, д.т.н. (Кубанский гос. технологический университет); В.В. Климов, к.т.н. (Кубанский гос. технологический университет); С.В. Усов, к.т.н. (Кубанский гос. технологический университет); М.С. Аль-Идриси (Кубанский гос. технологический университет); Р.Г. Гилаев, к.т.н. (Тюменский индустриальный университет, филиал в г. Нижневартовске)

Эффективность бурения скважин во многом определяется конструкцией породоразрушающего инструмента и качеством очистки призабойной зоны. В данной статье приведен анализ технических решений в этой области и предложена новая конструкция двухъярусного бурового долота, разработанная с целью повышения эффективности бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин. Особенностью конструкции является интеграция породоразрушающего и калибрующего элементов с винтовыми ребрами и каналами с переменным шагом, что обеспечивает ускоренный ток бурового раствора без образования сальников. При этом калибрующая часть двухъярусного долота устраняет локальные перегибы и уступы, снижает поперечные вибрации и работает как винтовой насос, способствующий отрыву от забоя частиц шлама, что исключает его вторичное перемалывание и образование шламовых «подушек». Отсутствие резких перегибов лопастей в калибрующей части создает благоприятные условия для работы двухъярусного долота, а увеличение сечения лопастей снизу доверху способствует повышению его долговечности. Показаны и другие преимущества при использовании указанного двухъярусного долота: снижение риска образования прихватов; уменьшение вибраций и увеличение срока службы инструмента; повышение проходки на долото; сокращение числа спускоподъемных операций и времени взаимного контакта обсадных и бурильных колонн; снижение прижимающих нагрузок и механических напряжений, а также уменьшение износа бурильных и промежуточных обсадных колонн. Указанные преимущества двухъярусного долота улучшают основные показатели процесса бурения, что позволяет рекомендовать его к практическому использованию при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин.

Список литературы

1. Борисов К.А. Разработка методических и технологических рекомендаций по повышению эффективности бурения скважин путем предупреждения аномального износа режущих элементов долот PDC: дисс... канд. техн. наук. – 2020. – 172 с. – EDN: PPTGUZ

2. Оценка эффективности разрушения горной породы PDC резцами с различной геометрией алмазного слоя / Г.Г. Ишбаев, Е.А. Ковалевский, А.Г. Балута [и др.] // Бурение и нефть. – 2024. – № 11. – С. 18–21. – https://doi.org/10.62994/2072-4799.2024.76.32.006. – EDN: CMMUSD

3. Хузина Л.Б., Шайхутдинова А.Ф. Технологическое решение для повышения эффективности работ долот PDC // Известия вузов. Нефть и газ. – 2016. – № 4. – С. 84–87. – https://doi.org/10.31660/0445-0108-2016-4-84-87. – EDN: WJUJTF

4. Khabibullin M.Ya., Gilaev G.G., Bakhtizin R.N. Improvement of calculated strength indicators of cylindrical shells to reduce the metal consumption of equipment //

SOCAR Proceedings. – 2023. – No. 2. – P. 111–117. – https://doi.org/10.5510/ogp20230200853. – EDN: NYANJE

5. Федорова Н.Г., Коврижкин Д.Н., Кулаев Э.В. О влиянии конфигурации боковой цилиндрической части долота типа ИСМ на снижение его поперечных вибраций // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в нефтегазовой отрасли. Проблемы устойчивого развития территорий», посвященной 30-летию факультета нефтегазовой инженерии СКФУ. – 7–8 декабря 2023 г. – Ставрополь: СКФУ, 2023. –

С. 357–362. – EDN: EKYFPF

6. Снижение вибрации в процессе бурения путем совершенствования конструкции РDС долот / Р.Р. Мингазов, Г.Г. Ишбаев, А.Г. Балута [и др.] // Бурение и нефть. – 2021. – № 4. – С. 14–17. – EDN: KMESPC

7. Третьяк А.Я., Кривошеев К.В., Донченко Д.С. Разработка инновационных долот, армированных резцами PDC // Булатовские чтения. – 2023. – Т. 1. –

С. 382–387. – EDN: NBHNWH

8. А.с. СССР № 817202. Забойный шламодробитель / Н.А. Кушнаренко, Ф.Ф. Конрад, В.Н. Панов, Ю.M. Проселков; опубл. 30.03.1981. – EDN: XVFVIZ

9. Зотов Б.Н. Расчет характеристик шнеков постоянного и переменного шага // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. –

2015. – № 3. – С. 29–40. – EDN: UYWNUZ

10. А.с. СССР № 1694849. Калибратор-интенсификатор // В.В. Климов, Н.А. Кушнаренко, Р.Н. Марченко; опубл. 30.11.1991. – EDN: BJRBOO

11. Пат. № 2841073 C1 РФ, МПК E21B 10/54, E21B 10/60. Двухъярусное долото для бурения скважин / В.В. Климов, Г.Г. Гилаев, С.В. Усов, М.С.А.Х. Аль-Идриси; заявитель и патентообладатель «Кубанский гос. технологический университет»; заявл. 03.10.2024; опубл. 02.06.2025. – EDN: YAEZQK