tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2021-2-66-77tumnig-927Research ArticleБУРЕНИЕ СКВАЖИН И РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙDRILLING OF WELLS AND FIELDS DEVELOPMENTРазработка стабилизирующей глинисто-аргиллитовые породы ванны с помощью планирования эксперимента по методу Бокса — БенкенаDeveloping stabilizing clay-mudstone bath by planning an experiment using the Box — Behnken methodШаляпинаА. Д.ShalyapinaA. D.

Шаляпина Аделя Данияровна, аспирант, ассистент кафедры бурения нефтяных и газовых скважин

г. Тюмень

Adelya D. Shalyapina, Postgraduate, Assistant at the Department of Drilling Oil and Gas Wells

Tyumen

shaljapinaad@tyuiu.ruШаляпинД. В.ShalyapinD. V.

Шаляпин Денис Валерьевич, аспирант, Тюменский индустриальный университет, инженер 2 категории управления мониторинга строительства скважин

 г. Тюмень

Denis V. Shalyapin, Postgraduate, Industrial University of Tyumen, Engineer of 2nd grade of the Well Construction Monitoring Department

Tyumen

БакировД. Л.BakirovD. L.

Бакиров Данияр Лябипович, к. т. н., и. о. заведующего базовой кафедры ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «КогалымНИПИнефть» в г. Тюмени, заместитель директора филиала, филиал ООО «ЛУКОЙЛИнжиниринг» «КогалымНИПИнефть»

г. Тюмень

Daniyar L. Bakirov, Candidate of Engineering, Acting Head of the Basic Department of KogalymNI-PIneft Branch of LUKOILEngineering LLC in Tyumen, Assistant Director of Branch, KogalymNIPIneft Branch of LUKOIL-Engineering LLC

Tyumen

ФаттаховМ. М.FattahovM. M.

Фаттахов Марсель Масалимович, начальник отдела буровых и тампонажных растворов

г. Тюмень

Marsel M. Fattahov, Head of the Department of Drilling and Cement Muds

Tyumen

БабушкинЭ. В.BabushkinE. V.

Бабушкин Эдуард Валерьевич, к. т. н., доцент базовой кафедры ООО «ЛУКОЙЛИнжиниринг» «КогалымНИПИнефть» в г. Тюмени, начальник управления проектирования строительства скважин, филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «Когалым-НИПИнефть»

г. Тюмень

Eduard V. Babushkin, Candidate of Engineering, Associate Professor at the Basic Department of KogalymNIPIneft Branch of LUKOIL-Engineering LLC in Tyumen, Chief of the Well Profile Design Department, Kogalym NIPIneft Branch of LUKOIL-Engineering LLC

Tyumen

КузнецовВ. Г.KuznetsovV. G.

Кузнецов Владимир Григорьевич, д. т. н., профессор кафедры бурения нефтяных и газовых скважин

Тюмень

Vladimir G. Kuznetsov, Doctor of Engineering, Professor of the Drilling Oil and Gas Wells Department

Tyumen

Тюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian FederationФилиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «КогалымНИПИнефть»РоссияKogalymNIPIneft Branch of LUKOIL-Engineering LLCRussian FederationТюменский индустриальный университет; Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «КогалымНИПИнефть»РоссияIndustrial University of Tyumen; KogalymNIPIneft Branch of LUKOIL-Engineering LLCRussian Federation202110062021026677Copyright © Шаляпина А.Д., Шаляпин Д.В., Бакиров Д.Л., Фаттахов М.М., Бабушкин Э.В., Кузнецов В.Г., 20212021Шаляпина А.Д., Шаляпин Д.В., Бакиров Д.Л., Фаттахов М.М., Бабушкин Э.В., Кузнецов В.Г.Shalyapina A.D., Shalyapin D.V., Bakirov D.L., Fattahov M.M., Babushkin E.V., Kuznetsov V.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/927

Предотвращение осыпей и обвалов стенок скважин при бурении в глинисто-аргиллитовых горных породах является актуальной научно-производственной задачей для предприятий Западной Сибири. Процесс строительства боковых стволов в интервалах, сложенных глинистыми породами, включает большое количество дополнительных мероприятий, направленных на стабилизацию стенок скважин. Проанализированы скважины, бурение которых было осложнено осыпями и обвалами. Это позволило определить, что до 50 % непроизводительного времени уходит на ликвидацию осложнений, вызванных потерей устойчивости глинистых минералов. Установлено, что для минимизации риска потери стабильности стенок скважины необходимо разработать состав ванны, обладающей высоким ингибирующим действием. Для ускорения процесса создания рецептуры был применен метод планирования эксперимента Бокса — Бенкена, что позволило наиболее полно исследовать синергетическое взаимодействие компонентов и влияние термобарических условий. Результатом работы стала разработка оптимального состава ванны, которая позволяет стабилизировать реактивные глины более чем на 13 часов, что достаточно для проходки осложненных интервалов.

The actual scientific and production task is the prevention of loss wellbore stability for West Siberia companies. The process of well drilling in clay intervals is consisting of many additional actions for stabilization wellbore. There is analysis of wells with problems due to caving and falling in this article. It was allowed to determine that almost 50 % of drilling time is non-production time, which connects with clay warping. The design of new inhibitory bath compound is necessary to avoid loss wellbore stability. It was applied Box-Behnken method for planning of experiment and for a mathematical analysis of synergistic effects components and thermo-baric conditions among each other. The result of this work is the development of the optimal composition of the bath to stabilize clay rocks for more than 13 hours, which is enough for drilling complicated intervals.

целостность ствола скважиныустойчивость стенокглинисто-аргиллитовые горные породызакрепляющая пачкаингибированиеsafety of wellborewellbore stabilityclaystone rocksfixing packinhibitionReferencesПроблемы и решения, возникающие при бурении скважин в неустойчивых глинисто-аргиллитовых породах / А. Д. Бакирова, Д. В. Шаляпин, Э. В. Бабушкин [и др.]. – DOI 10.31660/0445-0108-2020-2-18-25. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2020. – № 2. – С. 18–25.Bakirova, A. D., Shalyapin, D. V., Babushkin, E. V., Bakirov, D. L. & Kuznetsov, V. G. (2020). Well drilling in weak clay-claystone rocks: challenges and remedies. Oil and Gas Studies, (2), pp. 18-25. (In Russian). DOI: 10.31660/0445-0108-2020-2-18-25Бакирова, А. Д. Исследование технологии закрепления неустойчивых глинистоаргиллитовых пород в процессе бурения скважин / А. Д. Бакирова, Д. В. Шаляпин. – Текст : непосредственный // Материалы международной научно-практической конференции молодых исследователей им. Д. И. Менделеева (Тюмень, 15 ноября 2019 года) : сборник статей / Отв. ред. А. Н. Халин. – Тюмень : ТИУ, 2020. – С. 292–294.Bakirova, A. D., & Shalyapin, D. V. (2020). Issledovanie tekhnologii zakrepleniya neustoychivykh glinisto-argillitovykh porod v protsesse bureniya skvazhin. Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh issledovateley imeni D. I. Mendeleeva (Tyumen, November, 15). Tyumen, Industrial University of Tyumen, pp. 292-294. (In Russian).Бакирова, А. Д. Актуальность и возникающие проблемы при бурении скважин в неустойчивых глинисто-аргиллитовых породах / А. Д. Бакирова, Д. В. Шаляпин. – Текст : непосредственный // Проблемы геологии и освоения недр. Труды XXIV Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 75-летию Победы в Великой Отечественной войне (Томск, 06–10 апреля 2020 года). – Томск : Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2020. – С. 390–391.Bakirova, A. D., Shalyapin, D. V. (2020). Aktual'nost' i voznikayushchie problemy pri burenii skvazhin v neustoychivykh glinisto-argillitovykh porodakh. Problemy geologii i osvoeniya nedr. Trudy XXIV Mezhdunarodnogo simpoziuma imeni akademika M. A. Usova studentov i molodykh uchenykh, posvyashchennogo 75-letiyu Pobedy v Velikoy Otechestvennoy voyne (Tomsk, April, 6-10). Tomsk, Tomsk Polytechnic University Publ., pp. 390-391. (In Russian).Шаляпина, А. Д. Применение методов статистического анализа для создания стабилизирующей глинисто-аргиллитовые породы ванны / А. Д. Шаляпина, Д. В. Шаляпин, В. Г. Кузнецов. – Текст : непосредственный // Нефть и газ : технологии и инновации. Материалы Национальной научно-практической конференции (Тюмень, 19–20 ноября 2020 года). В 3 томах. Том. I. Геология и геофизика месторождений нефти и газа. Бурение нефтяных и газовых скважин. Разработка нефтяных и газовых месторождений. Проблемы и инновации в управлении нефтегазовым сектором экономики: макро-, мезо- и микроуровень / Отв. ред. Н. В. Гумерова. – Тюмень : ТИУ, 2020. – С. 110–112.Shalyapina, A. D., Shalyapin, D. V., Kuznetsov, V. G. (2020). Primenenie metodov statisticheskogo analiza dlya sozdaniya sta-biliziruyushchey glinisto-argillitovye porody vanny. Neft' i gaz: tekhnologii i innovatsii. Materialy Natsional'noy nauchno-prakticheskoy konferentsii (Tyumen, November, 19-20). V 3 tomakh. Tom. I. Geologiya i geofizika mestorozhdeniy nefti i gaza. Burenie neftyanykh i gazovykh skvazhin. Razrabotka neftyanykh i gazovykh mestorozhdeniy. Problemy i innovatsii v upravlenii neftegazovym sektorom ekonomiki: makro-, mezo- i mikrouroven'. Tyumen, Industrial University of Tyumen, pp. 110-112. (In Russian).Повышение энергоэффективности бурения горизонтальных и многоствольных скважин с большим отходом от вертикали / М. М. Фаттахов, Д. Л. Бакиров, Э. В. Бабушкин [и др.]. – DOI 10.30713/0207-2351-2020-10(622)-5-11. – Текст : непосредственный // Нефтепромысловое дело. – 2020. – № 10 (622). – С. 5–11.Fattakhov, M. M., Bakirov, D. L., Babushkin, E. V., Shcherbakov, A. V., Abdrakhmanov, R. R. & Shalyapin, D. V. (2020). Energy efficiency increase of drilling horizontal and multilateral wells with a large step out from the vertical. Oilfield Engineering, (10(622)), pp. 5-11. (In Russian). DOI: 10.30713/0207-2351-2020-10(622)-5-11Gray, G. R. Composition and Properties of Oil Well Drilling Fluids / G. R. Gray, H. C. H. Darley. – Gulf Publ., 1985. – 509 p. – Текст : непосредственный.Gray, G. R., Darley H. C. H. (1985). Composition and Properties of Oil Well Drilling Fluids. Gulf Publ., 509 p. (In English).Применение методов машинного обучения для повышения качества крепления скважин / Д. В. Шаляпин. Д. Л. Бакиров, М. М. Фаттахов [и др.]. – DOI 10.31660/0445-0108-2020-5-81-93. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2020. – № 5. – С. 81–93.Shalyapin, D. V., Bakirov, D. L., Fattakhov, M. M., Shalyapina, A. D., Melekhov, A. V., Sherbakov, A. V., & Kuznetsov, V. G. (2020). The applying of machine learning methods to improve the quality of well casing. Oil and Gas Studies, (5), pp. 81-93. (In Russian). DOI: 10.31660/0445-0108-2020-5-81-93Шаляпин, Д. В. Разработка технологических решений по подготовке ствола скважины к цементированию и повышению качества крепления с использованием искусственного интеллекта для Пякяхинского месторождения / Д. В. Шаляпин, А. Д. Бакирова. – Текст : непосредственный // Проблемы геологии и освоения недр. Труды XXIV Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 75-летию Победы в Великой Отечественной войне (Томск, 06–10 апреля 2020 года). В 2 томах. Том. 2. Проблемы геологии и освоения недр. – Томск : Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2020. – С. 436–437.Shalyapin, D. V., Bakirova, A. D. (2020). Razrabotka tekhnologicheskikh resheniy po podgotovke stvola skvazhiny k tsementirovaniyu i povysheniyu kachestva krepleniya s ispol'zovaniem iskusstvennogo intellekta dlya Pyakyakhinskogo mestorozhdeniya. Problemy geologii i osvoeniya nedr. Trudy XXIV Mezhdunarodnogo simpoziuma imeni akademika M. A. Usova studentov i molodykh uchenykh, posvyashchennogo 75-letiyu Pobedy v Velikoy Otechestvennoy voyne (Tomsk, April, 6-10). V 2 tomakh. Tom. 2. Problemy geologii i osvoeniya nedr. Tomsk, Tomsk Polytechnic University Publ., pp. 436-437.Шаляпин, Д. В. Применение методов математического анализа для повышения качества крепления скважин / Д. В. Шаляпин, Э. В. Бабушкин, А. Д. Шаляпина. – Текст : непосредственный // Нефть и газ : технологии и инновации. Материалы Национальной научно-практической конференции (Тюмень, 19–20 ноября 2020 года). В 3 томах. Том. I. Геология и геофизика месторождений нефти и газа. Бурение нефтяных и газовых скважин. Разработка нефтяных и газовых месторождений. Проблемы и инновации в управлении нефтегазовым сектором экономики: макро-, мезо- и микроуровень / Отв. ред. Н. В. Гумерова. – Тюмень : ТИУ, 2020. – С. 107–110.Shalyapin, D. V., Babushkin, E. V., Shalyapina, A. D. (2020). Primenenie metodov matematicheskogo analiza dlya povysheniya kachestva krepleniya skvazhin. Neft' i gaz: tekhnologii i innovatsii. Materialy Natsional'noy nauchno-prakticheskoy konferentsii (Tyumen, November, 19-20). V 3 tomakh. Tom. I. Geologiya i geofizika mestorozhdeniy nefti i gaza. Burenie neftyanykh i gazovykh skvazhin. Razrabotka neftyanykh i gazovykh mestorozhdeniy. Problemy i innovatsii v upravlenii neftegazovym sektorom ekonomiki: makro-, mezo- i mikrouroven'. Tyumen, Industrial University of Tyumen, pp. 107-110. (In Russian).Совершенствование технологии строительства горизонтальных скважин / Д. Л. Бакиров, М. М. Фаттахов, Э. В. Бабушкин [и др.]. – DOI 10.30713/0207-2351-2020-1(613)-55-59. – Текст : непосредственный // Нефтепромысловое дело. – 2020. – № 1 (613). – С. 55–59.Bakirov, D. L., Fattakhov, M. M., Babushkin, E. V., Kovalev, V. N. Shurupov, A. M., Fatikhov, V. V., Teregulov, O. F. (2020). Improvement of technologies for horizontal wells construction. Oilfield Engineering, (1(613)), pp. 55-59. (In Russian). DOI: 10.30713/0207-2351-2020-1(613)-55-59Обеспечение безаварийной проводки горизонтальных боковых стволов в интервалах залегания неустойчивых пород / Д. Л. Бакиров, П. П. Подкуйко, Э. В. Бабушкин, М. М. Фаттахов. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. – 2011. – № 8. – С. 46–49.Bakirov, D. L. Podkuyko, P. P., Babushkin, E. V., & Fattakhov, M. M. (2011). Ensuring trouble-free construction of horizontal offshoots in the intervals of occurrence of unstable rocks. Oil Industry, (8), pp. 46-49. (In Russian).Предупреждение и борьба с дифференциальными прихватами при бурении горизонтальных и субгоризонтальных участков скважин / М. М. Фаттахов, Д. Л. Бакиров, Э. В. Бабушкин, И. К. Ахметшин. – Текст : непосредственный // Бурение и нефть. – 2012. – № 8. – С. 38–41.Fattakhov, M. M. Bakirov, D. L, Babushkin, E. V., & Akhmetshin, I. K. (2012). Prevention and elimination of differential sticking during drilling of horizontal and sub-horizontal sections of wells. Burenie i neft', (8), pp. 38-41. (In Russian).Использование модифицированного силикатного раствора для установки ванны при заканчивании строительства скважин / Р. И. Катеева, И. М. Абдуллин, Р. И. Катеев [и др.]. – Текст : электронный. – URL : http://ecoburneft.ru/index.php/2009-10-21-06-55-11/65-2009-10-22-10-40-24 (дата обращения: 01.12.2020).Kateeva, R. I., Abdullin, I. M., Kateev, R. I., Nikitin, V. N., & Zagrutdinov, D. A., & Kashapov, S. A. Ispol'zovanie modifitsirovannogo silikatnogo rastvora dlya ustanovki vanny pri zakanchivanii stroitel'stva skvazhin. Avaliable at: http://ecoburneft.ru/index.php/2009-10-21-06-55-11/65-2009-10-22-10-40-24 (accessed: 01.12.2020). (In Russian).Sokovnin, S. A. Best Practices – Direct Emulsion-Based Drilling Solution as a New Approach to Drilling in Mature Fields with Low Reservoir Pressure / S. A. Sokovnin, E. V. Tikhonov, A. B. Kharitonov [et al.]. – DOI 10.2118/176519-MS. – Текст : непосредственный // SPE Russian Petroleum Technology Conference. − Moscow, 2015. − P. 1−9.Sokovnin, S. A., Tikhonov, E. V., Kharitonov, A. B., Vian, J., Bakirov, D. L. & Babushkin, E. V. (2015). Best Practices - Direct Emulsion-Based Drilling Solution as a New Approach to Drilling in Mature Fields with Low Reservoir Pressure. SPE Russian Petroleum Technology Conference. Moscow, pp. 1-9. (In English). DOI: 10.2118/176519-MSA Novel Approach to Fluid Selection to Drill Pay Zones in Eastern Siberia : An Engineered Oil-in-Water Emulsion / A. B. Kharitonov, R. Burdukovsky, S. Pogorelova [et al.]. − DOI 10.2118/166851-MS. – Текст : непосредственный // SPE Arctic and Extreme Environments Technical Conference and Exhibition (October, 15−17). Moscow, 2013. – P. 1–9.Kharitonov, A. B., Burdukovsky, R. Pogorelova, S., Rodin, S. V., Kostarev, N. A., Usenko, A. Yu., & Khampiev, E. D. (2013). A Novel Approach to Fluid Selection to Drill Pay Zones in Easten Siberia: An Engineered Oil-in-Water Emulsion. SPE Arctic and Extreme Environments Technical Conference and Exhibition (October, 15-17). Moscow, pp. 1-9. (In English). DOI: 10.2118/166851-MSАнализ применения ингибирующего бурового раствора для повышения эффективности строительства пологих скважин в сложных горно-геологических условиях / М. Г. Буянова, Э. В. Бабушкин, А. Х. Аглиуллин, Г. В. Конесев. – DOI: 10.30713/0130-3872-2018-10-29-32. – Текст : непосредственный // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2018. – № 10. – С. 29–32.Buyanova, M. G. Babushkin, E. V., Agliullin, A. Kh., & Konesev, G. V. (2018). Analysis of inhibiting drilling fluids used to increase the construction efficiency of low-angle wells in complicated geological conditions. Construction of Oil and Gas Wells on Land and Sea, (10), pp. 29-32. (In Russian). DOI: 10.30713/0130-3872-2018-10-29-32Обеспечение безаварийной проводки горизонтальных боковых стволов в интервалах залегания неустойчивых пород / Д. Л. Бакиров, П. П. Подкуйко, Э. В. Бабушкин, М. М. Фаттахов. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. 2011. – № 8. – С. 46–49.Bakirov, D. L., Podkuyko, P. P., Babushkin, E. V., & Fattakhov, M. M. (2011). Ensuring trouble-free construction of horizontal offshoots in the intervals of occurrence of unstable rocks. Oil Industry, (8), pp. 46-49. (In Russian).Ясов, В. Г. Осложнения в бурении : справочное пособие / В. Г. Ясов, М. А. Мыслюк. – Москва : Недра, 1991. – 333 с. – Текст : непосредственный.Yasov, V. G., Myslyuk M. A. (1991). Oslozhneniya v burenii. Moscow, Nedra Publ., 333 p. (In Russian).Инженерно-геологическая классификация глинистых пород и гидратообразующие буровые растворы для бурения в них / Е. М. Иносаридзе, З. З. Шарафутдинов, Г. Г. Ишбаев, Р. З. Шарафутдинова. − Текст : электронный // Нефтегазовое дело : сетевое издание. – 2010. – № 2. – URL: http://ogbus.ru/article/view/inzhenerno-geologicheskaya-klassifikaciya-glinistyxgornyx-porod-i-gidratoobrazuyushhie-burovye-rastvory-dlya-bureniya-v-nixInosaridze, E. M., Sharafutdinov, Z. Z., Ishbaev, G. G. & Sharafutdinova, R. Z. (2010). Inzhenerno-geologicheskaya klassifikatsiya glinistykh porod i gidratoobrazuyushchie burovye rastvory dlya bureniya v nikh. Neftegazovoye delo, (2), Available at: http://ogbus.ru/article/view/inzhenernogeologicheskaya-klassifikaciya-glinistyx-gornyx-porod-i-gidratoobrazuyushhie-burovye-rastvorydlya-bureniya-v-nix

The authors declare that there are no conflicts of interest present.