AP26103635 – Разработка и оптимизация ударно-гидравлической системы для многозабойного бурения и повышения производительности малодебитных скважин в условиях слабопроницаемых пластов

Цель –  заключается в разработке и создании инновационной технологий многозабойного бурения с использованием ударно-гидравлической системы и отклонителей для повышения производительности малодебитных скважин в слабопроницаемых пластах. Основной вопрос, на который проект отвечает, как эффективно применять ударно-гидравлическую систему для создания дополнительных стволов через вырезы в обсадных колоннах, что позволит увеличить дренирующую поверхность скважин и повысить их продуктивность. Проект направлен на достижение технологической готовности решений для промышленного внедрения.

Актуальность: Актуальность проекта обусловлена необходимостью повышения эффективности разработки малодебитных нефтяных скважин, особенно в условиях низкопроницаемых пластов, характерных для месторождений Республики Казахстан. Существующие технологии бурения дополнительных стволов отличаются высокой стоимостью и технологической сложностью, что ограничивает их широкое применение. Внедрение ударно-гидравлических систем и отклонителей при бурении через вырезы в обсадных колоннах позволяет сократить количество спускоподъемных операций, снизить затраты и увеличить дренируемую поверхность пласта. Это делает разработку новых технологических решений в данной области важной задачей для повышения продуктивности скважин и конкурентоспособности нефтегазовой отрасли страны.

Научный руководитель: Ахымбаева Бибинур Сериковна, PhD in Engineering, PhD, ассоциированный профессор

Ожидаемые и достигнутые результаты:

Планируется публикация:

не менее 2 (двух) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded и входящих в 1 (первый) и (или) 2 (второй) квартиль по импакт-фактору в базе Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 65 (шестидесяти пяти);

не менее 2 (двух) статей или обзоров в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКНВО;

Одна из статей будет опубликована с категорией - multidisciplinary (мультидисциплинарного или междисциплинарного практического применения) по задачам предприятий из реального сектора экономики Казахстана, а также результаты проекта будут включать проектно-конструкторскую документацию, подготовленную по ЕСКД.

Для отечественных журналов из списка 1 КОКНВО, не относящихся к категории multidisciplinary, засчитываются журналы из списков 1 и 2 КОКНВО, которые индексируются в двух и более категориях.

2)опубликование монографий, книг и (или) глав в книгах зарубежных и (или) казахстанских издательств: планируется

3)получение патентов в зарубежных патентных бюро (европейском, американском, японском), в казахстанском или евразийском патентном бюро: планируется

4)разработка научно-технической, конструкторской документации: планируется

5)распространение результатов работ среди потенциальных пользователей, сообщества ученых и широкой общественности:

Результаты проекта будут распространены через научные публикации в международных и национальных журналах, презентации на профильных конференциях и семинарах, а также через прямую коммуникацию с нефтегазовыми компаниями, включая ведущие предприятия Казахстана и международные корпорации. Основное внимание будет уделено публикациям в журналах по бурению и нефтегазовым технологиям, а также отчетам для правительственных и отраслевых организаций. Также планируется участие в вебинарах и круглых столах для широкой общественности и специалистов отрасли. Помимо этого, будет разработан сайт с информацией о проекте и конечном результате.

6)другие измеримые результаты в соответствии с требованиями конкурсной документации и особенностями проекта. Дополнительно в разделе указываются:

1)область применения и целевые потребители каждого из ожидаемых результатов: Область применения - нефтегазовая промышленность, в частности технологии бурения скважин в условиях слабопроницаемых пластов.

Целевые потребители - нефтегазовые компании, занимающиеся разработкой малодебитных скважин, производители бурового оборудования, а также научно-исследовательские институты.

2)влияние ожидаемых результатов на развитие основного научного направления и смежных областей науки и технологий: Разработанная технология ударно-гидравлической системы бурения внесет вклад в развитие нефтегазовых технологий, повысив производительность скважин, что окажет положительное влияние на смежные области науки, такие как гидродинамика, материаловедение и мехатроника, благодаря внедрению новых подходов к бурению и управлению скважинами.

3)применимость и (или) возможность коммерциализации полученных научных результатов: Технология имеет высокий потенциал коммерциализации благодаря востребованности в нефтегазовом секторе. Предполагается коммерческое использование в добывающих компаниях, где уже существует запрос на снижение затрат при бурении и увеличение производительности скважин.

4)социальный, экономический, экологический, научно-технический, мультипликативный и (или) иной эффект результатов проекта с обоснованием, в том числе по решению существующих проблем в регионах страны:

Социальный эффект: Создание новых рабочих мест в процессе внедрения технологии и улучшение социально-экономического положения регионов с развитой нефтедобычей.

Экономический эффект: Снижение затрат на бурение скважин на 15-20%, что повысит конкурентоспособность казахстанских нефтегазовых компаний.

Экологический эффект: Уменьшение экологической нагрузки за счет сокращения количества бурильных операций и оптимизации использования ресурсов.

Научно-технический эффект: Улучшение уровня научных исследований в Казахстане, расширение технологического потенциала отрасли и повышение международного статуса научных организаций страны.

5) другие прямые и косвенные результаты проекта с указанием их качественных и количественных характеристик. Также в рамках реализации проекта предусмотрена защита докторской диссертации младшего научного сотрудника проекта Омаровой Дианы Арманқызы, докторантки 1-го года обучения по образовательной программе 8D07202-«Нефтяная инженерия» НАО «КазНИТУ имени К.И. Сатпаева». Отечественным научным консультантом докторантки является руководитель данного проекта PhD доктор, ассоциированный профессор Б.С. Ахымбаева.

В 2025 году выполнены ключевые этапы подготовки к созданию опытного образца. Проведен анализ более 50 отечественных и зарубежных источников, включая промышленные патенты и результаты испытаний. Разработаны конструктивные схемы ударного модуля, обеспечивающего устойчивое гидроударное воздействие в диапазоне частот 10–20 Гц и давлении до 25 МПа. Определены параметры взаимодействия ударного поршня с буровым инструментом и распределение энергии по длине инструмента. Научная новизна проекта заключается в следующем: – впервые в Казахстане предложена интеграция стационарных и съемных отклонителей с гидроударным узлом, что позволяет бурить дополнительные стволы без необходимости многократных спуско-подъемных операций; – разработан концепт модульной конструкции, обеспечивающей возможность быстрой адаптации системы к различным геологическим условиям (песчаники, доломиты, глинистые сланцы); – определены оптимальные диапазоны частоты и амплитуды ударов для минимизации кавитационного износа; – установлена зависимость между углом отклонения бурильной системы и эффективностью передачи энергии ударов; – разработан алгоритм расчета параметров гидравлического импульса с учетом нелинейных эффектов в потоке бурового раствора, что ранее не учитывалось в существующих моделях. Полученные результаты легли в основу технического задания на изготовление опытного образца в 2026 году.