Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

При существующих технологиях бурения в толще мерзлых пород возникают осложнения, связанные с использованием при строительстве скважин буровых агентов (растворов) с высокими рабочими температурами, которые оказывают свое неблагоприятное воздействие на криолитовый поверхностный слой. Основным способом предотвращения осложнений при бурении в мерзлых породах является сохранение отрицательной температуры стенок скважины. Для этой цели в настоящее время применяют различные буровые агенты от охлажденного воздуха и буровых растворов до устойчивой пены.

Хорошим решением указанных проблем является бурение скважин при помощи жидкого азота в качестве рабочего агента [1]. В свободном виде азот является главной составной частью воздуха: 78.1 % по объему, 75.6 % по массе. Для получения жидкого азота необходимо понизить температуру газообразного азота ниже критической tкр= -149,90С, при давлении Ркр= 3,9 МПа. (О термодинамических свойствах азота см. [2,3]). Азот безвреден для окружающей среды и инертен по отношению к воде, нефти и газу. Он самый дешевый из всех газов, а жидкий азот дешевле бурового раствора как минимум в 5 раз.

Предложенная технология состоит в следующем. При бурении с использованием жидкого азота условия работы долота улучшаются, при этом происходит промораживание стенок скважины, что предотвращает их обвал и прихваты инструмента. Эта технология позволяет избежать промежуточного цементирования и в некоторых случаях допускает проводку скважины за один спуск-подъем.

Особенность размыва породы жидким азотом на забое обусловлена воздействием так называемого температурного удара, при котором различные частицы породы и жидкость в пласте при мгновенном промерзании непропорционально меняют свой объем, вследствие чего происходит множество микроразрывов в призабойной зоне скважины.

При работе с помощью жидкого азота создается надежная фильтрационная корка, которая впоследствии самоликвидируется, и сохраняется проницаемость продуктивного пласта. Жидкий азот инертен к пластовым средам и включениям, поддержание стабильности его свойств не требует дополнительных реагентов.

Применение жидкого азота при бурении скважин в качестве рабочего агента способствует:

  • уменьшению стоимости основных фондов, расходных материалов и трудозатрат;
  • сокращению сроков строительства скважин;
  • снижению вредного воздействия на окружающую среду;
  • повышению комфортабельности работ;
  • возможности выполнения большинства операций в автоматическом режиме;
  • повышению эффективности работ в осложненных условиях и на вечномерзлых грунтах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Патент Российской Федерации на полезную модель № 50579 «Буровая установка» от 30.06.2005 г. /В.В. Медведев, В.В. Болтаев, М.А. Кабаченко, В.С. Осадчий.
  2. Химия. Большой энциклопедический словарь. /Гл. ред. И.Л. Кнунянц. - 2-е изд. - Большая Российская энциклопедия, 1998. - 792 с.
  3. Физический энциклопедический словарь. /Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. кол. Д.М. Алексеев, А.М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов и др. - М.: Сов. энциклопедия, 1983. - 928 с.