Цель работы - развитие теории и разработка рекомендаций по созданию эффективной технологии оборудования буровых скважин гравийными фильтрами с предварительным омоноличиванием гравийного материала на дневной поверхности в блоки, с последующим разомоноличиванием в призабойной зоне скважины за счет использования эффекта инверсного двухфазного перехода агрегатного состояния минераловяжущего вещества на водной основе. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие основные задачи исследований: 1. Разработать и обосновать нетрадиционную технологию оборудования буровых скважин гравийными фильтрами в тонкозернистых песках. 2. Обосновать и выбрать рецептуру минераловяжущего вещества и криогенно-гравийного композита для изготовления криогенно-гравийного фильтра. 3. Исследовать влияние рецептуры минераловяжущего вещества на физико-механические свойства материала криогенно-гравийного фильтра. 4. Разработать и обосновать технологию изготовления криогенно-гравийных элементов фильтра. 5. Разработка математической модели- процессов теплопереноса в пористой крупнодисперсной среде криогенно-гравийного элемента при оборудовании буровой скважины криогенно-гравийным фильтром. 6. Провести экспериментальные стендовые исследования влияния параметров технологии транспортировки криогенно-гравийного фильтра по стволу скважины на глубину его спуска. 7. Выполнить опытно-промышленную проверку разработанной технологии оборудования буровых скважин криогенно-гравийными фильтрами. 8. Разработать методические рекомендации по определению параметров технологии оборудования буровых скважин криогенно-гравийными фильтрами. СОДЕРЖАНИЕ Стр. ВВЕДЕНИЕ 7 РАЗДЕЛ 1 ОБОРУДОВАНИЕ БУРОВЫХ СКВАЖИН ГРАВИЙНЫ МИ ФИЛЬТРАМИ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 15 1.1 Факторы, характеризующие необходимость оборудования буровых скважин гравийными фильтрами 15 1.1.1 Геолого-гидрогеологические факторы 15 1.1.2 Технологические факторы 19 1.2 Технологии оборудования буровых скважин гравийными фильтрами 20 1.2.1 Технологии оборудования буровых скважин гравийно-засыпными фильтрами 21 1.2.2 Технологии оборудования буровых скважин гравийно-опускными фильтрами 43 1.3 Процессы тепло- и влагопереноса в пористой крупнодис- персной среде при наличии фазовых переходов 60 1.4. Цель и задачи исследований 68 РАЗДЕЛ 2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБОРУДОВАНИЯ БУРОВЫХ СКВАЖИН КРИОГЕННО-ГРАВИЙНЫМИ ФИЛЬТРАМИ 71 2.1 Предпосылки оборудования буровых скважин криогенно- гравийными фильтрами 71 2.1.1 Геологические предпосылки оборудования буровых скважин криогенно-гравийными фильтрами 71 2.1.2 Технические предпосылки оборудования буровых скважин криогенно-гравийными фильтрами 76 2.2. Технология оборудования криогенно-гравийными фильт- рами буровых скважин 84 2.2.1 Обоснование и выбор минераловяжущего вещества 95 криогенно-гравийного фильтра 2.2.2. Технология изготовления криогенно-гравийного элемента фильтра 101 2.2.3. Сборка криогенно-гравийного фильтра 102 2.2.4. Технология транспортировки криогенно-гравийного фильтра по стволу скважины 104 2.2.5. Посадка криогенно-гравийного фильтра в водоприем- ную часть скважины 109 2.3 Факторы, влияющие на технологию оборудования крио- генно-гравийными фильтрами буровых скважин 110 Краткие выводы к разделу 2 114 РАЗДЕЛ 3 ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРИОГЕННО-ГРАВИЙНЫХ ЭЛЕ- МЕНТОВ ФИЛЬТРА БУРОВЫХ СКВАЖИН 115 3.1. Исследование криогенно-гравийного композита фильтра буровой скважины...-..: 115 3.1.1 Исследование свойств водного раствора органического полимера криогенно-гравийного композита 116 3.1.2 Исследование физико-механических свойств криогенно-гравийного композита 122 3.2. Исследование криогенно-гравийного элемента фильтра буровой скважины 142 3.2.1 Исследование физико-механических свойств экспери- ментального образца криогенно-гравийного элемента фильтра 142 3.2.2 Исследование температурных полей в эксперимен- тальном образце криогенно-гравийного элемента фильтра... 153 Краткие выводы к разделу 3 171 РАЗДЕЛ 4 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОБОРУДОВАНИЯ БУРОВЫХ СКВАЖИН КРИОГЕННО- ГРАВИЙНЫМИ ФИЛЬТРАМИ 173 4.1 Исследование теплопереноса в пористой крупнодисперсной среде криогенно-гравийного элемента фильтра при его заморозке . 174 4.2 Исследование теплопереноса в пористой крупнодисперсной среде криогенно-гравийного элемента при оборудовании буровой скважины криогенно-гравийным фильтром 184 4.2.1 Исследование теплопереноса в пористой крупнодисперсной среде криогенно-гравийного элемента в воздушной среде при сборке криогенно-гравийного фильтра 184 4.2.2 Исследование теплопереноса в пористой крупнодисперсной среде криогенно-гравийного элемента при транспортировке криогенно-гравийного фильтра по стволу буровой скважины… 191 Краткие выводы к разделу 4 200 РАЗДЕЛ 5 СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ТРАНСПОРТИРОВКИ КРИОГЕННО - ГРАВИЙНОГО ЭЛЕМЕНТА ФИЛЬТРА ПО СТВОЛУ БУРОВОЙ СКВА- ЖИНЫ 201 5.1 Методика стендовых исследований технологии транспортировки криогенно-гравийного элемента фильтра по стволу буровой скважины 201 5.2 Результаты стендовых исследований технологии транспортировки экспериментального образца криогенно-гравийного элемента фильтра по стволу скважины 211 Краткие выводы к разделу 5 233 РАЗДЕЛ6 ОПЫТНО ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНО- ЛОГИИ ОБОРУДОВАНИЯ БУРОВЫХ СКВАЖИН КРИОГЕННО-ГРАВИЙНЫМИ ФИЛЬТРАМИ 236 6.1. Методика производственных испытаний технологии обо- рудования гидрогеологической скважины криогенно- гравийным фильтром 236 6.2 Производственные испытания технологии изготовления опытного образца криогенно-гравийного элемента фильтра.... 256 6.3 Производственные испытания технологии оборудования гидрогеологических скважин криогенно-гравийным фильтром. 265 6.4 Экономическая эффективность выполнения работ по оборудованию гидрогеологических скважин криогенно- гравийными фильтрами 274 Краткие выводы к разделу 6 283 ВЫВОДЫ 284 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 287 ПРИЛОЖЕНИЯ 312 Приложение А Протокол № 24 від 08 вересня 2008 р. засідання НТР КП "Південукргеологія" 313 Приложение Б Протокол № 10-30-5 от 30.10.2008 р. засідання НТР Дер- жавної геологічної служби України 315 Приложение В Протокол №40 від 15 грудня 2009 р. засідання НТР КП "Південукргеологія" 317 Приложение Г Протокол № 2 от 15 липня 2013 р. засідання НТР КП "Пі- вденукргеологія" 319 Приложение Д Результаты производственных испытаний на участке с. Балково Токмакского района Запорожской области 321 Приложение Е Результаты производственных испытаний на участке с. Николаевка Васильковского района Днепропетровской области 333 Приложение Ж Результаты производственных испытаний на участке с. Мусиевка Криворожского района Днепропетровской об- ласти 345 Приложение К Результаты производственных испытаний на участке с. Ждановка Магдалиновского района Днепропетровской области 357 Приложение Л Результаты производственных испытаний на участке с. Лычково Магдалиновского района Днепропетровской области 369 Приложение М Методические рекомендации по определению параметров технологии оборудования буровых скважин криогенно- гравийными фильтрами 381