2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.18454/pmi.2016.5.655 pmi-5886 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5886 Нефтегазовое дело Oil and gas Resistance of rocks to crushing during well drilling Сопротивление горных пород разрушению при бурении скважин Dolgii I. E. Долгий И. Е. Dolgii I. E. dol@mail.ru Санкт-Петербургский горный университет (Россия) Saint-Petersburg Mining University (Russia) Nikolaev N. I. Николаев Н. И. Nikolaev N. I. nikinik@mail.ru Санкт-Петербургский горный университет (Россия) Saint-Petersburg Mining University (Russia) 24 10 2016 2016 221 655 660 30 11 2015 08 01 2016 24 10 2016 © I. E. Dolgii, N. I. Nikolaev 2016 И. Е. Долгий, Н. И. Николаев I. E. Dolgii, N. I. Nikolaev CC BY 4.0 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5886

Приведены характеристики горных пород по степени их буримости. Рассмотрены вопросы влияния дифференциального давления на буримость горных пород, изменения прочности горных пород в зависимости от глубины их залегания и условий разрушения. Проанализированы вопросы взаимосвязи технологических процессов по разрушению горных пород на забое скважины и разрушающих напряжений. Дана оценка взаимосвязи между разрушающими напряжениями и деформациями горных пород с учетом их структурного изменения и скорости нагружения при разрушении. Оценена возможность и целесообразность полученных закономерностей между напряжениями, деформациями и дифференциальным давлением при решении практических задач по эффективному разрушению горных пород при бурении. Рассмотрены вопросы теоретического обоснования разрушения горных пород при работе породоразрушающего инструмента в забойных условиях. Показано, что эффект разрушения горной породы при бурении зависит не только от значения разрушающей нагрузки, но и от скорости ее приложения.

The paper presents properties of the rocks according to their resistance to drilling. The effects of differential pressure on the rock drillability and changes in rocks strength depending on the depth of their occurrence and crushing conditions are examined. The interlinkage between technological processes for rock crushing at the borehole bottom and breaking stresses has been analyzed. The interlinkage between the breaking loads and deformations of rocks with account of their structural changes and rate of loading has been assessed. The relevance and applicability of identified regularities between stresses, deformations and differential pressure for solving practical tasks of efficient rock crushing in the course of drilling have been assessed. Issues of providing theoretical evidence for the rock breakage with the rock cutting tools in the bottom-hole conditions have been reviewed. It is proven that the rock destruction effect of drilling depends not only on the value of the breaking load but also on the rate of its application.

 Ключевые слова скважина дифференциальное давление разрушающее напряжение буримость буровой раствор Keywords borehole differential pressure breaking stress drillability drilling mud Бидрин Д.И. Промысловые исследования влияния дифференциального давления на механическую скорость проходки / Д.И.Бидрин, Е.И.Бенит // Бурение.1969. № 7. С.41-52. Bidrin D.I., Benit E.I. Field studies of the differential pressure impact on rate of penetration. Burenie.1969. N 7, p.41-52 [in Russian]. Грей Д.Р. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей): Пер. с англ. / Д.Р.Грей, С.Г.Дарли. М.: Недра, 1985. 509 с. Grei D.R., Darli S.G. Composition and properties of drilling agents (flush fluids): Per. s angl. Мoscow: Nedra, 1985, p.509 [in Russian]. Ишбаев Г.Г. Теория подбора фракционного состава кольматанта / Г.Г.Ишбаев, М.Р.Дальмиев // Бурение и нефть. 2011. № 5. С.34-39. Ishbaev G.G., Dal'miev M.R. Theory for selecting fractional composition of the sealant. Burenie i neft'. 2011. N 5, p.34-39 [in Russian]. Мурфи Д. Факторы, влияющие на скорость бурения // Бурение. 1969. № 12. С.18-35. Murfi D. Factors affecting the drilling rate. Burenie. 1969. N 12, p.18-35 [in Russian]. Ружников А.Г. Удельная механическая энергия как критерий подбора оптимальных параметров режимов бурения // Электр. научный журнал «Нефтегазовое дело». 2014. № 5. С.1-13. Ruzhnikov A.G. Specific mechanical energy as a criteria for determining optimal parameters of drilling. Elektr. nauchnyi zhurnal «Neftegazovoe delo». 2014. N 5, p.58-80 [in Russian]. Солодухин М.А. Справочник техника-геолога по инженерно-геологическим и гидро-геологическим работам / М.А.Солодухин, И.В.Архангельский. М.: Недра, 1981. 282 с. Solodukhin M.A., Arkhangel'skii I.V. Handbook of geo technician for engineering geological and hydrogeological works. Мoscow: Nedra, 1981, p.282 [in Russian]. Эйгелес Р.М. Разрушение горных пород при бурении. М.: Недра, 1971. 163 с. Eigeles R.M. Rock crushing in drilling process. Мoscow: Nedra, 1971, p.163 [in Russian]. Abrams A. Mud Design to Minimize Rock Impairment Due to Particle Invasion // Journal of petroleum technology. 1977. N 5713. P.7-12. Abrams A. Mud Design to Minimize Rock Impairment Due to Particle Invasion // Journal of petroleum technology. 1977. N 5713. P.7-12. ANSI/API 131/ISO 10416 Recommended Practice for Laboratory Testing of Drilling Fluids / American petroleum institute. 2004. 137 p. ANSI/API 131/ISO 10416 Recommended Practice for Laboratory Testing of Drilling Fluids / American petroleum institute. 2004. 137 p. Celada B. The use of the special drilling energy for rock mass characterization and TBM drilling during tunnel construction / B.М.Celada, J.M.Galаda, C.Vunoz // ITA – AITES World Tunnel Congress. Budapest. Hungary. 2009. P.9-12. Celada B. The use of the special drilling energy for rock mass characterization and TBM drilling during tunnel construction / B.М.Celada, J.M.Galаda, C.Vunoz // ITA – AITES World Tunnel Congress. Budapest. Hungary. 2009. P.9-12. Dukstra M.W. Drillstring Component Mass Imbalance: A. Major Source of Downhole Vibration / M.W.Dukstra, D.S-K.Chen, T.M.Warren // Journal of petroleum technology. 1995. N 29350. P.2-8. Dukstra M.W. Drillstring Component Mass Imbalance: A. Major Source of Downhole Vibration / M.W.Dukstra, D.S-K.Chen, T.M.Warren // Journal of petroleum technology. 1995. N 29350. P.2-8. Dunayevskye V.A. Dynamic Stability of Drillstring / V.A.Dunayevskye, F.Abbassian, A.Judzis // Journal of petroleum technology SPE Drilling and Completion. 1993. N 14329. P.5-9. Dunayevskye V.A. Dynamic Stability of Drillstring / V.A.Dunayevskye, F.Abbassian, A.Judzis // Journal of petroleum technology SPE Drilling and Completion. 1993. N 14329. P.5-9. Fred E.B. Maximizing ROP With Real – Time Analysis of Digital Data and MSE / E.B.Fred, J.W.Witt, S.M.Remmert // International Petroleum Technology Conference. 2005. N 10607. P.8-14. Fred E.B. Maximizing ROP With Real – Time Analysis of Digital Data and MSE / E.B.Fred, J.W.Witt, S.M.Remmert // International Petroleum Technology Conference. 2005. N 10607. P.8-14. Helio S. Consequences and Relevance of Drillstring Vibration on Wellbore Stability / S.Helio, R.Plasido, C.Wolter // Journal of petroleum technology. 1999. N 52820. P.3-7. Helio S. Consequences and Relevance of Drillstring Vibration on Wellbore Stability / S.Helio, R.Plasido, C.Wolter // Journal of petroleum technology. 1999. N 52820. P.3-7. Ibrahim A.A. Drilling mechanics: Consequences and relevance of drill string vibration on wellbore stability / A.A.Ibrachim, T.A.Musa, A.M.Fadoul // Journal of applied sciences. 2004. N 4 (1). P.106-109. Ibrahim A.A. Drilling mechanics: Consequences and relevance of drill string vibration on wellbore stability / A.A.Ibrachim, T.A.Musa, A.M.Fadoul // Journal of applied sciences. 2004. N 4 (1). P.106-109. Joao C.R. Drillstring Vibration and Wellbore Instability / C.R.Joao, R.H.Santos, Y.D.Galeano // Journal of Energy Resources. 2002. N 124 (4). P.217-222. Joao C.R. Drillstring Vibration and Wellbore Instability / C.R.Joao, R.H.Santos, Y.D.Galeano // Journal of Energy Resources. 2002. N 124 (4). P.217-222. Nikolas D. New Permeability Plugging apparatus Procedure Addresses Safety and Technology / D.Nikolas, P.Mihalik, P.R.Lundie // Journal of petroleum technology. 1999. N 52815. P.14-16. Nikolas D. New Permeability Plugging apparatus Procedure Addresses Safety and Technology / D.Nikolas, P.Mihalik, P.R.Lundie // Journal of petroleum technology. 1999. N 52815. P.14-16. Pessier R.S. Quantifying Common Drilling Problems with Mechanical Specific Energy and Bit – Specific Coefficient of Sliding Friction / R.S.Pessier, M.J.Fear // Journal of petroleum technology. 1992. N 245884. P.14-16. Pessier R.S. Quantifying Common Drilling Problems with Mechanical Specific Energy and Bit – Specific Coefficient of Sliding Friction / R.S.Pessier, M.J.Fear // Journal of petroleum technology. 1992. N 245884. P.14-16. Teale R. The Concept of Special Energy in Rock Drilling // Intl. J. Rock Mech. Mining Ser. 1965. N 1. P.57-73. Teale R. The Concept of Special Energy in Rock Drilling // Intl. J. Rock Mech. Mining Ser. 1965. N 1. P.57-73. Viskers S. New Methodology that Surpasses Current Bridging Theories to Efficiently Seal as Varied Pore Throat Distribution as Found in Natural Reservoir Formations / S.Viskers, M.Cowie, T.Jones // Wiertniktwo Nafta gas. 2006. Vol.23/1/. P.501-515. Viskers S. New Methodology that Surpasses Current Bridging Theories to Efficiently Seal as Varied Pore Throat Distribution as Found in Natural Reservoir Formations / S.Viskers, M.Cowie, T.Jones // Wiertniktwo Nafta gas. 2006. Vol.23/1/. P.501-515.