Научно-педагогическая школа «Бурение нефтяных и газовых скважин»


Основателем школы «Бурение нефтяных и газовых скважин» был доктор технических наук, профессор Шацов Наум Исаакович. Профессор Шацов Н.И. с учениками заложил научные основы современной технологии строительства глубоких и сверхглубоких скважин с учетом геомеханических закономерностей формирования ствола в сложных горно-геологических условиях. Учеными школы сформирован концептуальный методический подход к проектированию оптимальных профилей направленных (пологих, горизонтальных и многоствольных) скважин сложной пространственной конфигурации; разработаны принципиально новые технико-технологические решения по выбору рациональных режимов, способов бурения и геонавигации забойных систем, по управлению технологическим процессом (супервайзинг); теоретически и экспериментально обоснованы эффективные физико-химические свойства технологических жидкостей для вскрытия и освоения, обеспечивающие высокое гидродинамическое совершенство системы «скважина-пласт». Профессор Шацов Н.И. заведовал кафедрой 16 лет, подготовил свыше 1000 специалистов. Он автор пяти высокопрофессиональных учебников для вузов, техникумов и профтехучилищ и большого количества монографий и статей.

В каждом вузе основателями научной школы признаются ныне работающие или недавно ушедшие заведующие кафедрой, заслуги которых неоспоримы. После профессора Шацова Н.И научно-педагогическую школу возглавляли профессора Тагиев Э.И., Симонов В.В. В дальнейшем научным руководителем школы стал доктор технических наук, профессор Ангелопуло Олег Константинович – Заслуженный деятель науки РФ, академик РАЕН, лауреат Государственных премий СССР и Казахской ССР, Почетный работник высшего профессионального образования, ветеран труда газовой промышленности, почетный разведчик недр СССР, награжден Орденом Почета, имеет 112 авторских свидетельств и патентов. Профессор Ангелопуло О.К. заведовал кафедрой бурения нефтяных и газовых скважин с 1980 по 2010 гг.

История научно-педагогической школы «Бурение нефтяных и газовых скважин» Губкинского университета достаточно подробно описана в брошюрах Ангелопуло О.К., изданных в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина:

- Профессор Шацов Н.И. 1902- 1968. 2004, 24 с.
- Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин. 2000, 60 с.


Основные научные направления


- Разработка новых технико-технологических и научно-методических решений по бурению скважин в сложных горно-геологических условиях на суше и на море.
- Разработка новых технологий и материалов для заканчивания, крепления и капитального ремонта скважин.
- Исследование проблем гидроаэромеханики при бурении скважин.
- Исследование систем буровых и тампонажных растворов.
- Разработка новой техники и технологии турбинного бурения.
- Проектирование строительства скважин и сопровождение процесса бурения.
- Проведение экспертизы рабочих проектов на строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.


Основные научные результаты


Наряду с другими научно-педагогическими коллективами Губкинского университета, кафедра бурения нефтяных и газовых скважин активно участвует в выполнении инновационной программы, плана научно-исследовательских работ в рамках Перспективных направлений развития Национального исследовательского университета РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Научное руководство направлений в области строительства скважин осуществляет заведующий кафедрой бурения нефтяных и газовых скважин, доктор технических наук, профессор Оганов А.С. В выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ участвуют преподаватели, студенты, магистранты и аспиранты кафедры бурения.

По направлению «Разработка новых технико-технологических и научно-методических решений по бурению скважин в сложных горно-геологических условиях на суше и на море»:

- разработаны технико-технологические решения по строительству горизонтальных и многозабойных скважин с большими отклонениями при освоении морских месторождений с малыми глубинами залегании продуктивных пластов (ОАО «Газпром»);
- для условий о. Сахалин и п/о Западная Камчатка разработаны геолого-технологические и научно-методические решения по бурению поисково-разведочных скважин на шельфе Охотского моря (Минобрнауки РФ);
- разработаны новые Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности (Ростехнадзор РФ).

Научным руководителем данного направления является доктор технических наук, профессор Оганов А.С. Под его руководством также проводятся исследования прогрессивной технологии бурения скважин при равновесном давлении с системой «непрерывной» циркуляции бурового раствора. В выполнении научно-исследовательских работ принимают участие аспиранты и магистранты кафедры бурения, которые выступают с докладами на международных конференциях и публикуют статьи в научно-технических журналах:

- Оганов А.С., Янгазитов М.Н. Оценка методик определения устойчивости обсадных колонн в ММП. Тезисы доклада международной конференции, 2010.
- Оганов А.С., Доценко Б.А., Янгазитов М.Н. Бурение скважин при равновесном давлении с системой «непрерывной» циркуляции бурового раствора. НТЖ Вестник ассоциации буровых подрядчиков, 2011, № 2.
- Оганов А.С., Доценко Б.А., Янгазитов М.Н. Методологический подход к выбору объекта для бурения на равновесном давлении. НТЖ Вестник ассоциации буровых подрядчиков, 2012, № 3.

В результаты обобщения выполненных исследований по повышению качества строительства нефтегазовых скважин подготовлены и выпущены учебные пособия:

- Балаба В.И. Безопасность технологических процессов бурения скважин: учебное пособие. Изд-во РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2007, 296 с.
- Балаба В.И. Управление качеством в бурении: учебное пособие. М., «Недра-Бизнесцентр», 2008, 448 с.


По направлению «Разработка новых технологий и материалов для заканчивания, крепления и капитального ремонта скважин» выполнены научно-исследовательские работы:

- Исследование влияния технологических жидкостей, применяемых при ликвидации водопритока, на проницаемость кернов.
- Исследование поверхностного натяжения растворов различных поверхностно-активных веществ в керосине и дизтопливе и на поверхности.
- Исследование прочности образцов пропантов.
- Исследование влияния жидкости гидроразрыва на проницаемость пропантной пачки.
- Подбор рецептур облегченных тампонажных растворов с плотностью 1300-1500 кг/м3.
- Подбор рецептур жидкостей гидроразрыва для температуры до 95°С.
- Подбор рецептур тампонажных растворов для цементирования хвостовиков при статических температурах 90 – 120 °C.

Научное руководство работ осуществляют доктор технических наук, профессор Подгорнов В.М. и кандидат технических наук Шуть К.Ф. Под их руководством разработаны новые технологии формирования призабойной зоны пласта, повышающие эксплуатационные качества скважин. Выполнен многоуровневый статистический анализ промысловых данных для выделения значимых факторов, влияющих на эксплуатационные качества скважин, и корректировки технологии заканчивания скважин в конкретных горно-геологических условиях. Разработаны составы буровых растворов с оптимальными свойствами для вскрытия бурением и перфорацией продуктивных пластов в зависимости от реальных условий и назначения скважины. Предложены эффективные режимы освоения и глушения скважин для конкретных горно-геологических условий и технического состояния ствола скважины, обеспечивающие повышение гидродинамического совершенства призабойной зоны продуктивного пласта. Внедрение технологических и методических решений осуществляется на месторождениях ОАО «ТНК-BP».

В выполнении работ принимают активное участие аспиранты и магистранты кафедры бурения. Результаты работ опубликованы в научно-технических журналах:

- Подгорнов В.М., Бороздин С.О., Ангелопуло О.К., Левицкий А.З. Метод экспериментальных исследований проникновения фильтрата раствора в низкопроницаемый коллектор. Вестник ассоциации буровых подрядчиков, №4, 2011.
- Бороздин С.О., Подгорнов В.М. Влияние фильтратов буровых растворов на остаточную водонасыщенность и проницаемость гранулярных газонасыщенных образцов. Вестник ассоциации буровых подрядчиков, №1, 2012.

Результаты выполненных исследований также были использованы при подготовке учебного пособия:

- Подгорнов В.М. Введение в нефтегазовое буровое дело: учебное пособие. Изд-во РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2011, 119 с.


По направлению «Исследование проблем гидроаэромеханики при бурении скважин» :

- Выполнены исследования очистки от шлама наклонных и горизонтальных скважин.
- Разработана промысловая методика оценки степени износа и последующей реставрации безопорных долот с алмазно-твердосплавными резцами PDC.
- Разрабатывается новая лабораторная методика оценки разупрочнения неустойчивых глинистых пород.
- Ведется расчет глубины проникновения вязкопластичных тампонажных растворов при изоляции зон поглощения.
- Проводятся исследования рационального ресурса эксплуатации винтовых забойных двигателей.
- Продолжены работы по изложению основ гидромеханических процессов при бурении нефтяных и газовых скважин.
- Рассмотрены задачи движения жидкостей, газов и газожидкостных смесей для составления рабочих проектов строительства скважин.
- Для ОАО «Газпром» выполняются расчеты циркуляционной системы при промывке, продувке, цементировании скважин, по вопросам взаимодействия скважины и пласта.

Научным руководителем направления является доктор технических наук, профессор Леонов Е.Г. По результатам выполненных исследований им выпущен учебник:

- Леонов Е.Г., Исаев В.И. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин: учебник. М., Недра, 2006. 413 с.

который также опубликован на английском языке в США:

- E.G. Leonov, V.I. Isaev. Applied Hydro-Aeromechanics in Oil and Gas Drilling. Wiley. 2009.

Работы выполняются аспирантами и магистрантами кафедры, которые регулярно выступают с докладами на конференциях Студенческого научного общества РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, публикуют статьи в научно-технических журналах:

- Леонов Е.Г., Федин Д.С. Подбор параметров пачки высоковязкой технологической жидкости для очистки наклонных и горизонтальных участков скважин от глинисто-шламового осадка. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, 2012, № 10, с. 21-24.


По направлению «Исследование систем буровых и тампонажных растворов»

Под научным руководством доктора технических наук, профессора Крылова В.И. проведены работы, позволившие приступить к разработке систем промывочных жидкостей, как например:

- буровые растворы для вскрытия неустойчивых терригенных и хемогенных отложений при строительстве и капитальном ремонте скважин различного назначения на площадях подземных хранилищ газа и углеводородов;
- буровые растворы для бурения и заканчивания скважин на ПХГ в экологически уязвимых регионах на основе ингредиентов природного и биогенного происхождения, полностью разлагаемых или ассимилируемых окружающей природной средой;
- экологичные гидрофобные (инвертно-эмульсионные) технологические жидкости для бурения, заканчивания и ремонта скважин;
- полимерные и полимерминеральные вязко-пластичные отверждаемые и неотверждаемые композиции с регулируемыми реологическими параметрами для использования в качестве тампонирующих и разделительных систем.

По результатам выполненных исследований подготовлены и выпущены учебные пособия:

- Крылов В.И., Крецул В.В. Заканчивание скважин: вторичное вскрытие продуктивных пластов: учебное пособие. Изд-во РГУ НГ им. И.М. Губкина. 2009.
- Крылов В.И., Крецул В.В. Выбор жидкостей для заканчивания и капитального ремонта скважин: учебное пособие. Изд-во РГУ НГ им. И.М. Губкина. 2009.
- Крылов В.И., Крецул В.В. Выбор технологии вторичного вскрытия продуктивных пластов: учебное пособие. Изд-во РГУ НГ им. И.М. Губкина. 2009.
- Крылов В.И., Крецул В.В. Технологические жидкости для заканчивания и капитального ремонта: учебное пособие. Изд-во РГУ НГ им. И.М. Губкина. 2009.

В выполнении научно-исследовательских работ принимали участие аспиранты и магистранты кафедры бурения. Результаты их работы регулярно докладывались на конференциях Студенческого научного общества РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.


По направлению «Разработка новой техники и технологии турбинного бурения»:

- Разработаны новые высокомоментные турбины, обеспечивающие повышенную на 70 % мощность турбобуров, предназначенных для бурения импрегнированными алмазными долотами на больших глубинах в крепких абразивных породах.
- Разработаны модернизированные осевые и радиальные опоры, предназначенные для шпинделей гидравлических забойных двигателей разного типа, обеспечивающие кратное увеличение межремонтного периода работы.

Внедрение технологий осуществлено при бурении глубоких скважин на месторождениях РУП ПО «Белоруснефть». В результате получено увеличение технико-экономических показателей бурения алмазными долотами. Механическая скорость проходки увеличена в 1,5 – 2 раза по сравнению с серийными турбобурами.

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по разработке новых турбобуров, турбин, опор и другой техники турбинного бурения проводятся под научным руководством доктора технических наук, профессора Симонянца С.Л.

Результаты выполненных исследований нашли свое отражение в учебном пособии:

- Симонянц С.Л. Технология бурения скважин гидравлическими забойными двигателями: учебное пособие. – Н.Новгород.: Вектор ТиС. – 2007. – 160 с.

В выполнении научно-исследовательских работ принимали участие аспиранты и магистранты кафедры бурения. Результаты их работы докладывались на конференциях молодых ученых в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина и в Казахстане. Ими также опубликованы статьи и тезисы докладов:

- Салихов М.С. Разработка высокомощных турбин для повышения показателей турбоалмазного бурения. Сборник тезисов докладов, 7-ой Международный молодежный нефтегазовый форум, Алматы, - 2010. - С. 46-49.
- Симонянц С.Л., Салихов М.С. О выборе рациональных типов буровых долот. Вестник Ассоциации буровых подрядчиков. - 2010. - № 3. - С. 15-17.
- Салихов М.С. Выбор рациональных типов долот. Сборник тезисов докладов, 8-ой Международный молодежный нефтегазовый форум, Алматы, - 2011. - С. 43-44.
- Симонянц С.Л., Мнацаканов И.В., Салихов М.С. Классификация и выбор буровых долот. Вестник Ассоциации буровых подрядчиков. - 2011. - № 2. - С. 7-12.


По направлению «Проектирование строительства скважин и сопровождение процесса бурения»

Разработана проектно-сметная документация на строительстве 30 скважин на месторождениях ОАО «РИТЭК».

Проекты были дополнены введением следующих новых технико-технологических материалов:

- Обоснование градиентов гидроразрыва горных пород геологического разреза.
- Методика промысловых исследований по определению давлений начала поглощения бурового раствора.
- Подробное изложение поинтервальных значений максимально допустимых гидродинамических давлений (репрессии и депрессии) при выполнении технологических операций проводки скважины.
- Мероприятия по предупреждению ГНВП, поглощений и прочих осложнений и аварий.
- Оценка степени риска (надежности) строительства скважины.
- Совершенствование процесса бурения на основе информационного сопровождения.

Выполнено инженерное и научно-методическое сопровождение технологического процесса при строительстве 4-х скважин на месторождениях ОАО НК «ЛУКОЙЛ».

Научное руководство направлением осуществляет доктор технических наук, профессор Кульчицкий В.В. Работы проводятся на базе Научно-исследовательского института буровых технологий по следующим темам:

- Разработка проектно-сметной документации на строительство скважин всех назначений.
- Инженерное и научно-методическое сопровождение бурения опорно-технологических скважин.
- Разработка и внедрение систем контроля и управления строительством скважин (супервайзинг бурения, освоения и капитального ремонта скважин).
- Разработка программных средств для моделирования и проведения расчётов технологических процессов строительства скважин.

В выполнении работ активное участие принимали аспиранты, магистранты и молодые преподаватели кафедры бурения. Результаты их работы отражены в выпущенных учебных пособиях, статьях и тезисах докладов:

- Кульчицкий В.В., Григашкин Г.А., Ларионов А.С., Шебетов А.В. Геонавигация скважин: учебное пособие. Изд-во РГУНГ им. И.М. Губкина. 2006.
- Кульчицкий В.В., Ларионов А.С., Архипов А.И. Применение технических средств контроля процессов бурения нефтегазовых скважин: учебное пособие. Изд-во РГУ НГ им. И.М. Губкина. 2010.
- Кульчицкий В.В., Ларионов А.С., Гришин Д.В., Александров В.Л. Методическое и информационное обеспечение бурового супервайзера: учебное пособие. Изд-во РГУ НГ им. И.М. Губкина. 2009.
- Гришин Д.В., Пельменева А.А., Пятибратов П.В. Оперативное управление промыслом: учебное пособие. Изд-во РГУНГ им. И.М. Губкина. 2010.
- Архипов А.И., Пятакова З.И. Физическая модель электрического взаимодействия бурильных и обсадных колонн при кустовом бурении скважин. Тезисы доклада IX Всероссийской НТК. 2012.
- Васильев А.В. Методы повышения эффективности бурения на обсадных трубах. Тезисы доклада на Международной конференции. 2012.
- Анисименков А.И. Разработка проектов на строительство скважин на основе «Бурсофтпроект». Тезисы доклада на Международной конференции. 2012.
- Якунин С.А. Эффективность применения импульсного термогазогенератора на Восточно-Анзирском месторождении. Тезисы доклада на Международной конференции. 2012.


По направлению «Проведение экспертизы рабочих проектов на строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море»

- Выполнены экспертизы рабочих проектов на строительство разведочных и эксплуатационных нефтяных и газовых скважин на суше и на море для ОАО «Газпром» и ОАО НК «ЛУКОЙЛ». По результатам экспертиз рабочих проектов разрабатывается комплекс технико-технологических решений по обеспечению безаварийной и качественной проводки скважин в различных геолого-технических условиях. Научное руководство направления осуществляет доктор технических наук, профессор Оганов А.С.


Международные научные контакты


Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин в рамках международной деятельности Губкинского университета осуществляет научно-техническое сотрудничество с крупнейшими зарубежными компаниями в области бурового нефтегазового сервиса. Эти компании проявляют активный интерес, как к подготовке специалистов – буровиков, так и к научной деятельности кафедры.

На кафедре бурения проводятся занятия магистрантов по совместной магистерской программе с Норвежским университетом г. Ставангера.

Канадская компания TRICAN полностью оснастила новую лабораторию по цементированию, заканчиванию и капитальному ремонту нефтегазовых скважин. В лаборатории проводятся совместные исследовательские работы, в которых принимают участие студенты, магистранты и аспиранты кафедры бурения.

Американская компания Mi SWACO дооснастила лабораторию буровых растворов и подготовила план совместных исследовательских работ с участием преподавателей и студентов кафедры.

Американская компания Weatherford оснастила лабораторию новых технологий по бурению нефтяных и газовых скважин. В лаборатории представлены инструмент, оборудованные и макетные образцы для выполнения различных технологических операций в скважине.

Американская компания Schlumberger регулярно проводит научно-технические семинары на кафедре бурения для профессорско-преподавательского состава, аспирантов, магистрантов и студентов, на которых с информацией о состоянии буровых работ и внедрении новых буровых технологий выступают ведущие специалисты компании.

Schlumberger также организует летнюю учебно-ознакомительную практику для студентов – буровиков на своей учебно-исследовательской базе в Тюмени.

Со Шведской компанией Stena Drilling осуществляется сотрудничество в области подготовки специалистов по морскому бурению.

В рамках системы академических обменов преподаватели кафедры бурения регулярно общаются с коллегами зарубежных университетов горно-технического профиля: Норвежским университетом Ставангера, Немецкой горной Академией в г. Фрайберг и др.