The primary results of the research and engineering work of the Department of Technology and Technique of Well Drilling, carried out and completed in 2000, are presented. The main result of drilling long wells in the ice of Antarctica is the development of the project of environmentally safe opening of the subglacial Lake Vostok, a unique natural phenomenon, the complex study of which is of the greatest interest to the world scientific community. A 505 m long well with full core recovery was drilled on the Academy of Sciences glacier (Severnaya Zemlya archipelago) in the framework of the international environmental program PEGAIS. Geophysical measurements were carried out in the well. A new method of tubeless casing and sealing of anomalous intervals using a fusible binding material and a thermal plugging penetrator was developed. Basic theoretical and technological principles of liquidation plugging of hydrogeological wells with the use of economical and environmentally safe cementing mortar based on cheap mineral waste were developed. Effectively conducted research and experimental developments on the combined heat and hydrodynamic effects on low-productive sands to increase oil and gas production wells, clarified the laws of the hydro and foam core. New applied programs for PC were formed, allowing to increase adequacy of data and to expand the field of application in evaluation of regulation and stabilization of circulation and heat exchange processes during well sinking and development.
Ecologically safe penetration into the subglacial Lake Vostok discovered in the depth of 3,700 m in East Antarctica (more than 10,000 km2 , hypothetically freshwater and containing relict life forms) requires development of new methods, technologies and technical means of drilling.
Born in ancient times, drilling wells until the second half of the 19th century remained mostly percussive on rope or rods. Rotary drilling was only manual and was used for sinking shallow wells in weakly cohesive rocks. As far back as 600 years B.C. Confucius wrote of thousands of wells as deep as 500 m and even as deep as 1,200 m drilled in China for water and salt. Over the centuries this ancient invention of the Chinese has hardly changed. French travelers of the 19th century described Chinese drilling technology as it was more than 2.5 thousand years ago.
Энергоемкость процесса бурения льда плавлением многократно выше, чем при механическом разрушении. Существенным преимуществом способа бурения льда плавлением является простота конструкции и надежность термоэлектробуровых снарядов на грузонесущем кабеле, поэтому они получили широкое применение в отечественной практике изучения ледников и ледниковых покровов с помощью глубоких скважин и позволили достичь рекордных результатов.
Глубокое буренИе ледовых отложений в Арктике и Антарктике осуществляется, в основном, электромеханическими к электротермическими буровыми снарядами на грузонесущем кабеле ...
В настоящее время в практику буровых работ все шире внедряется разнообразные физические методы разрушения или разупрочнения горных пород ...
Плодотворная деятельность академика Д. В. Наливкина неразрывно связана с таким этапным событием в истории советской геологической службы, как создание геологической карты СССР. Хотя это и не исчерпало задач геологического картирования, все же проблема стирания «белых пятен» стала терять свою остроту. На первый план выдвинулись задачи повышения эффективности геолого-разведочных работ, в решении которых геологическая карта приобрела роль своеобразного компаса, помогая определять направления поисковых и разведочных работ ...
Расход промывочной жидкости - столь же важный параметр режима бурения, как осевая нагрузка и частота вращения бурового снаряда ...
Развитие технологии алмазного бурения, основывающееся на применении высокоскоростных режимов, нового породоразрушающего инструмента и использовании низкотеплоемких очистных агентов (газожидкостных систем) предъявляет повышенные требования к работоспособности и, в первую очередьк нормализации температурного режима работы алмазного породоразрушающего инструмента ...
Основным показателем, характеризующим процесс бурения-плавления, является скорость бурения. При тепловом способе бурения скорость является обобщающим показателем, зависящим от мощности, подводимой к коронке-нагревателю, осевой нагрузки, геометрической формы коронки, условий удаления продуктов разрушения, от теплофизических свойств материала, из которого изготовлена коронка, и свойств выплавляемой породы (льда) ...
Пена - одна из разновидностей промывочных агентов, особенно перспективна при бурении скважин в осложненных условиях. Практическое освоение этого аффективного технологического средства требует обоснованного расчетами выбора насосного и компрессорного оборудования, проектирования рациональных режимов циркуляции ...
Разработка высокопроизводительного термобурового снаряда для скоростной проходки «сухих» скважин с отбором керна в снежно-фирновых и ледовых отложениях, основанного на использовании водяного пара в качестве промежуточного теплоносителя по принципу «разомкнутой» паровой трубки, вызывает необходимость найти аналитическое выражение сложного теплообмена между конденсирующимся паром и ледовым забоем с учетом экранирующего действия пленки конденсата толщиной д внутри пустотелого кольцевого конденсатора и прослойки талой воды толщиной S , непрерывно образующейся под его рабочим торцом в процессе бурения-плавления ...
Тепловой способ бурения по снежно-фирновым и ледовым отложениям в труднодоступных районах имеет ряд преимуществ перед обычными механическими способами бурения. Он не требует тяжеловесного оборудования и больших энергетических затрат, обеспечивает высокое качество и 100%-ный выход керна, который может быть попользован .для широкого круга исследований: гляциологических, петрографических, кристалломорфологических, геохимических и др ...
С увеличением глубин бурения в настоящее время до 6 —7 тыс. м, а в обозримом будущем до 10—15 тыс. м все более серьезное значение приобретает температурный фактор ...
Первые решения задачи о бурении с одновременным замораживанием проходимых пород, сводящейся к отысканию связи между глубиной фронта замораживания и механической скоростью бурения, носят приближенный характер и содержат параметры, определяемые из «опыта или произвольно ...
Закономерности температурного (режима скважин и горных выработок, особенно в условиях изменения агрегатного состояния окружающих горных пород, описываются исключительно сложными аналитическими выражениями. Значительно упрощают решение этого круга задач понятия коэффициента нестационарного теплообмена и коэффициента интенсификации теплообмена при агрегатном переходе & аг р ...
На площади около 49,7% территории СССР распространена многолетняя мерзлота. Бурение скважин в мерзлых породах связано с рядом специфических трудностей. Слабосвязные рыхлые четвертичные отложения, а также разрушенные коренные породы, сцементированные в мерзлом состоянии льдом, весьма чувствительны к нарушению их температурного состояния. При оттаивании льда такие породы теряют связность и устойчивость, могут приобретать текучесть. Любые мерзлые породы, в том числе монолитные и устойчивые скальные, являются аккумуляторами громадных запасов холода, что также существенно осложняет процессы проведения скважин ...
Целью одновременного с процессом бурения замораживания проходимых талых пород является обеспечение их монолитности и прочности, что дает возможность избежать осложнений, связанных с неустойчивостью рыхлых влажных пород, и получить высокий выход керна ...
В связи с увеличением глубин и интенсификацией процессов бурения возникает практическая необходимость учета тепловых явлений в бурящихся скважинах. Температура промывочной среды становится одним из основных факторов, определяющих успешное проведение буровых работ ...
Важнейшей задачей разведочного колонкового бурения является обеспечение высокого выхода и качества керна—исходного материала для геологического и инженерно-геологического опробования. Анализ производственных данных ряда организаций, занимающихся бурением в многолетнемерзлых породах, показывает, что при бурении с промывкой выход керна по скважине составляет 60—70% Для коренных пород с влажностью 2 — 5% и 20—30% в породах с влажностью 15% и более. В производственных условиях очень часто в целях повышения выхода керна переходят на бурение „всухую". При этом, однако, резко ухудшается качество керна. Происходит частичное или полное его растепление (протаивание) с нарушением структурных характеристик ...
Количественное определение скорости свободного падения гел в жидкой или газообразной среде имеет важнейшее значение в теории гидравлического и пневматического транспорта, гравитационных методов обогащения, для расчета ряда аппаратов, машин, технологических процессов и, в частности, лежит в основе расчета потребного расхода жидкого или газообразного промывочного агента для выноса шлама при бурении скважин. При свободном падении в среде тело достигает конечной скорости, когда сила сопротивления среды становится равной движущей силе веса тела в среде.
