Розглянуто принципову можливість та теоретичні основи використання ежекційно-хвильових процесів з метою ліквідації ускладнень у бурінні. Розроблено схему протиаварійного комплексу та конструкції окремих складових елементів обладнання для реалізації ежекційно-хвильових технологій у процесах ліквідації прихоплень бурильної колони та очищення вибою свердловин.

Теоретически и экспериментально разработано принципиально новое ловильное устройство, которое позволяет устранить сложную аварию по извлечению оборванного бура установки роторного типа при проходке скважины большого диаметра.

Рассмотрены причины возникновения и современные методы предупреждения аварий и осложнений при бурении скважин. Описаны технические средства (ловители, метчики, колокола, труболовки, фрезеры, домкраты для извлечения бурового снаряда и обсадных труб) и методы ликвидации аварий, в частности, торпедирования, гидровибрирования, снижения уровня промывочной жидкости, забуривания нового ствола.

Описаны технические средства и технологии устранения прихватов буровой колонны механическими способами: прострелочно-взрывными аппаратами, ударными и вибрационными механизмами.

Предложена математическая модель процесса ликвидации прихвата бурильной колонны ударным механизмом единичного действия. Рассматриваемый процесс разбит на четыре этапа: натяжение аварийной компоновки, разгон составных частей колонны, ударное взаимодействие бойка и наковальни, послеударное движение составных частей механической системы.

Приведено описание существующих на сегодняшний день конструкций основного узла ударного механизма для освобождения бурильных колонн в случае их прихвата, каким является захвато-освобождающее устройство (ЗОУ). Приведены признаки рациональности ЗОУ, проведен сравнительный анализ ЗОУ и на их основе предложена наиболее рациональная конструкция, которую целесообразно использовать при условиях, отвечающим условиям бурения на Днепровско-Донецкой впадине.

Розглянуто теоретичні основи динаміки ліквідації прихоплень колони ударними пристроями. Обгрунтовано вирішальне значення вибору компоновки над і під пристроєм ліквідації прихоплень, а також тип самого пристрою (вібраційний, ударний) залежно від глибини і форм (викривлення) свердловини; можливої причини аварії; геологічних умов зони прихоплення, характеристик породи і т.д.

Проведено аналіз динаміки прихопленої частини бурильної колони під час застосування ударно-вібраційних пристроїв. Запропоновано і обгрунтовано процес ліквідації прихоплення бурильної колони за допомогою ударного методу із використанням відомих закономірностей, одержаних із теорії тертя.

Проведено аналіз сил тертя, що виникають при ліквідації прихоплень під дією статичних навантажень бурильної колони. Результати аналізу свідчать, що задача із звільнення схопленої колони під дією статичного навантаження носить стохастичний характер: розрахунки без урахування сухого тертя і з його урахуванням дають верхню і нижню межі значень поздовжньої сили, при цьому точне значення поздовжньої сили, що знаходиться між цими межами, носить характер стохастичної змінної. Зменшити поздовжню силу можна шляхом зменшення коефіцієнта тертя за рахунок використання більш активних рідин для установки ванн, а також використання віброударних пристроїв.

Викладено основні етапи математичного моделювання ліквідації прихоплень колон труб ударними механізмами. Надано класифікацію параметрів, що впливають на ефективність даної технології. З метою застосування математичної моделі наведено приклад розв'язування задачі у Mathcad. Сформульовано основні результати досліджень у вигляді дій, які рекомендовано для підвищення ефективності ліквідації прихоплень за допомогою ударних механізмів.

Розглянуто питання системи контролю (СК) з метою запобігання прихопленням бурильної колони (БК) у процесі буріння, що базується на аналізі нечіткої (нечислової) інформації про параметри процесу буріння. Наведено лінгвістичний опис технологічних ситуацій виникнення прихоплень БК у процесі буріння свердловин, яким керуються технологи-оператори під час прийняття рішення про можливе прихоплення БК з метою його запобігання. Відзначено, що СК контролює параметри процесу буріння в реальному часі за умов невизначеності, а також допоможе досягти вищих техніко-економічних показників та запобігти прихопленню БК.

Доведено, що підвищення ефективності динамічної дії на прихоплений інструмент досягається завдяки ударним механізмам. Розроблено математичну модель технології ліквідації прихоплювачів з використанням ударних механізмів, яка враховує вплив основних технічних і технологічних факторів на ефективність динамічної дії у зоні прихоплювача. Досліджено динамічні характеристики коливальної системи. Вивчено вплив основних факторів на критерії динамічної дії на зону прихоплювача (імпульс коливальної системи та внутрішня сила на верхній границі прихоплювача). Встановлено існування оптимальних техніко-технологічних параметрів, які забезпечують екстремальне значення критеріїв ефективності динамічної дії. Удосконалено технології та технічні засоби для ліквідації прихоплювачів ударними механізмами в ударному та імпульсно-хвильовому режимах.

Наведено теоретичний опис побудови різних математичних моделей і їх ідентифікації за експериментальними даними. На підставі експериментальних даних свердловини N 2 Новомихайлівської світи розроблено реальні моделі викривлення свердловини, а саме: кореляційна, спектральна і вісім параметричних, а також проведено їх ідентифікацію. За числовими оцінками середньоквадратичного розузгодження керувальних рішень визначено оптимальну модель вигляду arx 321. У програмному середовищі Matlab побудовано різні характеристики розроблених моделей: перехідні, імпульсні, частотні і спектральні.

Проведено кваліметричний аналіз серійних моделей плашкових та універсальних превенторів за сучасною номенклатурою їх світового виробництва. Опрацьовано комплекс одиничних показників для оцінювання їх технічного рівня, віднайдено моделі із найкращими показниками та виробники, чиїй продукції притаманний найвищий рівень.

Предложена схема гидравлического устройства с клапанным распределением жидкости, работающего как гидроударник одинарного действия с активным обратным ходом бойка. Выполнены теоретические исследования рабочего цикла, результаты которых послужили основой для разработки конструкции устройства.

Разработана методика прогнозирования осложнений в процессе бурения, включающая построение карт их интенсивностей, моделирование с использованием искусственной нейронной сети зависимости интенсивности осложнений от геологического строения горных пород и на его основе прогнозирование интенсивности осложнений при бурении новых скважин. Разработанная методика реализована в виде комплекса программ по прогнозированию поглощений буровых растворов, включающего базу данных по поглощениям в пробуренных скважинах на месторождениях ОАО АНК "Башнефть".

Описано експериментальні дослідження на моделях компоновок низу бурильної колони у викривленому стовбурі свердловини, конструкцію експериментального стенду, методику математичного моделювання, технологію проведення експерименту, критерії подібності для моделей бурильної колони і результати досліджень у вигляді графічних залежностей. Проведено експериментальні дослідження сил притискання елементів неорієнтованих компоновок низу бурильної колони до стінок викривленої ділянки свердловини на розробленому лабораторному стенді. В результаті досліджень встановлено, що на величину сил притискання елементів неорієнтованих компоновок низу бурильної колони до стінок свердловини значною мірою впливає викривлення осі свердловини і бурильної колони в її стиснутій наддолотній частині. Представлено результати аналітичних досліджень сил притискання опорно-центрувальних елементів неорієнтованих компоновок низу бурильної колони на прикладі реальної її конструкції. У ході співставлення результатів досліджень одержано підтвердження того, що деформація компоновки у верхній її частині і кривизна стовбура свердловини зумовлюють суттєву зміну сил притискання опорно-центрувальних елементів до стінок свердловини.

Розкрито питання удосконалення свердловинного обладнання за умов утворення відкладів піску, парафіну та смол для забезпечення його працездатності та підвищення ефективності видобутку пластового флюїду. Показано вплив відкладів піску, парафіну та смол на ефективність роботи нафтової свердловини. Проведено експериментальні дослідження та детально проаналізовано можливість використання поплавкових склопластикових штанг у компоновці штангової колони. Визначено обмежену межу втоми таких штанг у разі циклічного згину та межа міцності за статичного розтягу. Одержано оптимальні зусилля обтискання та розроблено нові конструкції з'єднань трубчастого тіла склопластикової штанги з металевою головкою, що забезпечує підвищення міцності штангової колони в цілому. Показано можливість застосування теоретично-експериментального підходу для побудови гідравлічної моделі свердловинної ежекційної системи. Обгрунтовано вибір основних геометричних розмірів елементів свердловинної ежекційної системи, шо дозволило підвищити к.к.д. струминного насоса. Проведено промислові випробування та впроваджено склопластикові поплавкові насосні штанги та газопіщані сепаратори для підвищення ресурсу підземного свердловинного обладнання за умов шкідливого впливу піску та відкладень АСПР.

Розглянуто питання системи контролю (СК) з метою запобігання аварій та ускладнень у процесі буріння, що базується на аналізі нечіткої (нечислової) інформації про параметри процесу буріння. Розроблена СК включає в себе лінгвістичний опис технологічних ситуацій, пов'язаних із виникненням аварій та ускладнень у процесі буріння свердловин, яким керуються технологи-оператори під час прийняття рішення щодо можливої аварії з метою її запобігання. СК дозволяє контролювати параметри процесу буріння в реальному часі за умов невизначеності, що дозволяє досягти вищих техніко-економічних показників і запобігти виникненню аварій.

Наведено теоретичний опис побудови різних математичних моделей і їх ідентифікації згідно з експериментальними даними. На основі експериментальних даних свердловини № 3 Новомихайлівської світи побудовано реальні моделі викривлення свердловини, а саме: кореляційна, спектральна, та вісім параметричних, а також проведена їх ідентифікація. За числовими оцінками середньоквадратичного розузгодження керуючих рішень визначено оптимальну модель вигляду arx 321. За розробленими моделями побудовано різні характеристики: перехідні, імпульсні, частотні і спектральні в программному середовищі Mailab.