Determination of basic calculation and experimental parameters of device for bore hole cleaning

Purpose. To substantiate the design and operating technological parameters of the device for the interval bore hole cleaning departing from the set dependences of active jets formation in the flow through the blade element. Methods. Application of bench and analytical research techniques allowed to establish the fundamental principles of active jets formation in the flow through the blade element of the designed device and the nature of their impact on the processed objects. Findings. Bench testing of the device for the interval bore hole cleaning resulted in defining aspects of the mechanism of active fluid jets formation. We studied the distribution of speed components in the workflow. The use of tilted surface for the formation of the blade profile has been justified. As a result of studying the physical model of the device working body, we received data regarding its structural design. Information about the peculiar hydrodynamics of the flow around the blade node with respect to the process of removing clay-mud agglomerates has been provided. The indicators of the effectiveness of the designed device were designated. Originality. The steady flow through the blade element and consequently the removal of clay-mud agglomerates is provided by well-defined structural design characteristics which determine hydrodynamic aspects of the unit operation. Practical implications. The results of laboratory and analytical studies are the base for designing the operating parameters of the process of preparing a bore hole for casing running and subsequent plugging of the bore hole with a guaranteed provision of high technical and economic indicators. Data for the study of the flow mode through the blade element are the basis for the hydrodynamic calculation of the device for the interval cleaning.Мета. Обґрунтування конструктивного виконання технологічних і режимних параметрів роботи пристрою поінтервального очищення стовбура свердловини виходячи із встановлених закономірностей формування активних струменів рідини при обтіканні лопатевого елемента. Методика. Стендовими і аналітичними прийомами досліджень встановлені основні принципи формування активних струменів при обтіканні лопатевого елемента проектованого пристрою і характер їх впливу на об’єкти обробки. Результати. В результаті проведення стендових досліджень пристрою поінтервального очищення стовбура свердловини встановлені аспекти механізму формування активних струменів рідини. Вивчено розподіл швидкісних складових в робочому потоці. Обґрунтовано застосування гвинтової поверхні для утворення контуру лопаті. На основі розгляду фізичної моделі робочого органу пристрою отримані дані щодо його конструктивного оформлення. Наведено відомості про особливості гідродинаміки обтікання лопатевого вузла стосовно процесу видалення шламових скупчень. Визначені показники результативності застосування проектованого пристрою. Наукова новизна. Стійкому режиму обтікання лопатевого органу і як наслідок видалення шламових скупчень відповідають цілком певні конструктивні характеристики, що визначають гідродинамічну сторону функціонування пристрою. Практична значимість. Отримані результати лабораторних та аналітичних досліджень є базовими для проектування режимних параметрів процесу підготовки свердловини до спуску обсадної колони і подальшого тампонування стовбура з гарантованим забезпеченням високих техніко-економічних показників. Дані по вивченню режиму обтікання лопатевого елемента являють собою основу гідродинамічного розрахунку пристрою поінтервального очищення.Цель. Обоснование конструктивного исполнения и режимных технологических параметров работы устройства поинтервальной очистки ствола скважины, исходя из установленных закономерностей формирования активных струй жидкости при обтекании лопастного элемента. Методика. Стендовыми и аналитическими приемами исследований установлены основополагающие принципы формирования активных струй при обтекании лопастного элемента проектируемого устройства и характер их воздействия на объекты обработки. Результаты. В результате проведения стендовых исследований устройства поинтервальной очистки ствола скважины установлены аспекты механизма формирования активных струй жидкости. Изучено распределение скоростных составляющих в рабочем потоке. Обосновано применение винтовой поверхности для образования контура лопасти. На основе рассмотрения физической модели рабочего органа устройства получены данные относительно его конструктивного оформления. Приведены сведения об особенностях гидродинамики обтекания лопастного узла применительно процессу удаления шламовых скоплений. Обозначены показатели результативности применения проектируемого устройства. Научная новизна. Устойчивому режиму обтекания лопастного органа и как следствие удаления шламовых скоплений соответствуют вполне определенные конструктивные характеристики, определяющие гидродинамическую сторону функционирования устройства. Практическая значимость. Полученные результаты лабораторных и аналитических исследований являются базовыми для проектирования режимных параметров процесса подготовки скважины к спуску обсадной колонны и последующему тампонированию ствола с гарантированным обеспечением высоких технико-экономических показателей. Данные по изучению режима обтекания лопастного элемента представляют собой основу гидродинамического расчета устройства поинтервальной очистки.Авторы считают необходимым выразить слова признательности всем сотрудникам кафедр техники разведки месторождений полезных ископаемых (Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина) и технологии и техники бурения скважин (Национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева, Алматы, Казахстан), так или иначе принимавшим участие в проведении стендовых исследований

The drill bits: history and modern experience

Purpose of the work is a brief historical review of the development of diamond drill bits of various types and the presentation of the prospective ways in this area. Methodology. Analysis and summary of scientific and technical achievements, literary overview. Results. Processes of formation of rock cutting tools, namely big diamond drill bits; small diamond drill bits; the bits equipped with synthetic diamonds; the bits armed by composite materials using diamonds are considered. Stages of innovative development and new approaches to drilling technologies are presented.Целью работы является краткий исторический обзор развития алмазных буровых коронок различного типа и презентация современных исследований в данном направлении. Методология. Анализ и обобщение научно-технических достижений и литературных источников. Результаты. Выполнен обзор создания и развития алмазного бурового инструмента: больших и малых алмазных буровых коронок; коронок, оснащенных синтетическими алмазами; коронок, армированных композитными материалами. Показаны этапы развития технологий и новые инновационные подходы к алмазному бурению.Метою роботи є короткий історичний огляд розвитку алмазних бурових коронок різного типу і презентація сучасних досліджень в цьому напрямку. Методологія. Аналіз та узагальнення науково-технічних досягнень та літературних джерел. Результати. Виконаний огляд створення та розвитку алмазного бурового інструменту: великих та малих бурових коронок; коронок, оснащених синтетичними алмазами; коронок, армованих композитними матеріалами. Показано етапи розвитку технологій та нові інноваційні підходи до алмазного буріння

Substantiation of thermomechanical technology parameters of absorbing levels isolation of the boreholes

The aim of the work is to improve the thermomechanical absorption insulation technology horizons of drilling wells by the established regularities of change and the substantiation of its regime parameters from the composition and physical-mechanical properties strengthen thermoplastic composite material and, on this basis, development a technological regulation containing recommendations on the manufacture of composites and organizations laying work, designing and isolation of the absorption zones of the washing liquid in the drilling rigs wells. The tasks set were solved by complex method research that contains analysis and synthesis of literary and patent sources, conducting analytical, experimental and industrial research. Experimental processing data was carried out using methods of mathematical statistics. Experimental research is carried out using the provisions of the theory of scientific experiment and theory random processes. The evaluation of the effectiveness of the results was carried out in production conditions

Development of the Model of Petroleum Well Boreability with PDC Bore Bits for Uzen Oilfield (the Republic of Kazakhstan)

A mathematical boreability model has been developed for PDC bits which are distinguished by exceptionally high durability in soft and medium hardness non-abrasive rocks. It is in these rocks that oil wells are drilled at the large Uzen deposit (Republic of Kazakhstan).To date, numerous boreability models have been developed for boring wells with roller bits, which realize the impact-rotational method of borehole bottom destruction with rock chipping elements. This method requires application of a high axial static load to the borehole bottom in combination with the impact momentum from the rotating roller bit.Existing models do not take into account features of the boring process with PDC bits, which realize destruction of the borehole bottom by microcutting and the diamond-carbide elements operation in a self-sharpening mode.A large array of data on boring performance with PDC bits has been processed using mathematical statistics. As a result, a mathematical model has been created which takes into account greater durability of the bits and wear depending on the drop in productivity at the measured interval of the well. The model includes three parameters: identification of initial boring velocity, rate of velocity drop and an exponent to which the boring time is raised.The obtained model was confirmed by the practice of field boring with PDC bits. A comparative evaluation of performance of the PDC bits and the previously used roller bits in boring wells in the Uzen field has shown that the durability of the PDC bits is 7 times higher than that of the rollerbits and the productivity is 1.6–1.8 times higher.The developed model is recommended for testing at other deposits where PDC bits are used. The model enables prediction of performance of these bits depending on the degree of wear and further optimization of the boring process to drill wells at the lowest costs