
S- XXXIII. Секция комплексного освоения нефти, газа и подземных вод 293
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА
ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ ПОРОД НА ЗАБОЕ СКВАЖИНЫ
И.П. Ганин, С.И. Минаков, Н.И. Сердюк
РГГРУ, ЗАО «Гидроинжстрой», Москва, Россия
Многие специалисты-практики отмечают уменьшение механических
скоростей проходки с увеличением глубин скважин, даже в условиях бурения
в однородных породах. Существует достаточно большое количество гипотез
объясняющих ухудшение разрушаемости пород с увеличением глубин сква-
жин. Понижение механических скоростей проходки связывают в первую оче-
редь с факторами всестороннего сжатия, которые повышают прочность пород
на забое, превращают мягкие и пластичные породы в твердые и хрупкие. Ус-
ловия для всестороннего сжатия пород на забое создаются за счет горного и
гидростатического давлений окружающих пород, поровых вод и столба про-
мывочной жидкости в стволе скважины. Следует заметить, что тезис об уп-
рочнении пород под влиянием указанных факторов остается до конца не изу-
ченным и противоречивым, т.к. с учетом известных физических свойств
горных пород заметного их упрочнения следует ожидать, при давлениях в сот-
ни мегапаскалей (тысячи кг/см
2
).
С учетом негативного воздействия сжимающих усилий на буримость
горных пород имеются основания предположить, что создание дополнитель-
ных сжимающих нагрузок, путем форсирования подачи инструмента или соз-
дания избыточных импульсов (инструментальных, гидравлических), эффек-
тивно только в случаях, когда искусственно создаваемые усилия и импульсы
серьезно превосходят существующие на забое нагрузки всестороннего сжатия.
По нашему мнению, с энергетической точки зрения, эффективнее осуще-
ствлять проходку скважин с использованием внутренней энергии горного дав-
ления: при нарушении условий всестороннего сжатия, путем понижения гид-
ростатического давления на забой. Энергия горного давления должна не
препятствовать, а дополнительно способствовать разрушению поверхности
забоя. Технически уменьшение гидростатического давления на забой скважин,
возможно, создавать как в постоянном, так и в импульсном режимах. В этой
связи, перспективы совершенствования проходки скважин в будущем нераз-
рывно связаны с применением газообразных циркуляционных агентов, приме-
нение которых в настоящем сдерживается многими техническими, технологи-
ческими и экономическими факторами.
С целью прогнозирования результативности смены жидких циркуляци-
онных агентов на аэросмеси, изучения влияния гидростатического давления на
эффективность разрушения пород в условиях забоя глубоких скважин, нами
спроектирован специальный стенд. Его конструкция позволяет имитировать
процесс бурения глубоких скважин с промывкой на небольших образцах керна
с одновременным созданием различного уровня давления промывочного аген-
та на испытуемые образцы пород. Ограниченные размеры стенда были изна-
чально определены необходимостью использования его в учебной лаборато-
рии при подготовке специалистов по направлению физико-технические
процессы нефтегазового производства.