Науковий вісник НГУ

Створення кріогенно-гравійного фільтра необхідної міцності й компонування його загальної конструкції

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Батьківська категорія: 2026

Категорія: Зміст №4 2026

Створено: 24 серпня 2026

Останнє оновлення: 24 серпня 2026

Опубліковано: 30 листопада -0001

Автор: Б. Т. Ратов, А. К. Судаков, Б. В. Федоров, А. Е. Куттибаєв, А. С. Шумов, А. Е. Естурлієв

Перегляди: 1793

Authors:

Б. Т. Ратов, orcid.org/0000-0003-4707-3322, Університет Сатпаєва, м. Алмати, Казахстан

А. К. Судаков*, orcid.org/0000-0003-2881-2855, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Б. В. Федоров, orcid.org/0000-0002-1196-5268, Університет Сатпаєва, м. Алмати, Казахстан

А. Е. Куттибаєв, orcid.org/0000-0003-3997-8324, Університет Сатпаєва, м. Алмати, Казахстан

А. С. Шумов, orcid.org/0000-0002-8856-4753, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна

А. Е. Естурлієв, orcid.org/0009-0003-5208-9529, Каспійський державний університет технологій та інженерії імені С. Єсенова, м. Актау, Казахстан

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2026, (4): 021 - 027

https://doi.org/10.33271/nvngu/2026-4/021

Abstract:

Мета. Основною метою дослідження є підвищення ефективності експлуатації водозабірних свердловин, облад­наних гравійними фільтрами, а саме збільшення обсягу й поліпшення якості води, що видобувається для потреб населення Республіки Казахстан.

Методика. У роботі проведено комплексний аналіз існуючих конструкцій гравійних фільтрів та особливостей їх роботи в умовах піщаних водоносних горизонтів. Для перевірки теоретичних положень виконані експериментальні випробування зразків гравійних елементів: вони випробовувалися на стиск як у сухому стані, так і після насичення водою. Додатково проведене аналітичне моделювання процесу зниження рівня гравійної обсипки у фільтрувальному просторі свердловини.

Результати. Розроблено розрахунковий підхід для оцінки міцності кільцевих гравійних елементів фільтра. Експериментально виявлені закономірності зниження міцності матеріалу у часі при контакті з водою. Встановлено, що зниження рівня обсипання визначається величиною зазору між обсадної колоною й фільтром, а також довжиною фільтруючої частини. Для компенсації втрат запропонована технологія подачі додаткового обсягу гравію через бурильну колону, що дозволяє відновити розрахунковий рівень обсипання.

Наукова новизна. Уперше запропонована методика динамічної оцінки міцності кріогенно-гравійних елементів з урахуванням процесів їх розмонолічування у водному середовищі. Отримані аналітичні залежності, що дозволяють прогнозувати зниження рівня гравійного обсипання в залежності від геометрії фільтра й параметрів свердловини. Розроблено нове технічне рішення, спрямоване на стабілізацію обсипання у процесі експлуатації.

Практична значимість. Отримані результати представляють інтерес для організацій, що займаються проєктуванням, бурінням й облаштуванням водозабірних свердловин. Застосування кріогенної технології сприяє більш рівномірному розподілу гравійного обсипання, знижує ризик втрати фільтраційних властивостей і забезпечує довговічність роботи свердловин.

Ключові слова: гравійний фільтр, кріогенна технологія, гравійне обсипання, водозабірна свердловина, питне водопостачання

References.

1. Suleimanov, B., & Abbasov, H. (2024). A comprehensive review on sand control in oil and gas wells Part I. Mechanical techniques. SOCAR Proceedings, 3, 09-23. https://doi.org/10.5510/OGP20240300988

2. He, X., Pang, Z., Ren, L., Zhao, L., Lu, X., Wang, Y., & Liu, P. (2024). A critical review on analysis of sand producing and sand-control technologies for oil well in oilfields. Frontiers in Energy Research, 12. https://doi.org/10.3389/fenrg.2024.1399033

3. Nur Aqilah, A., Morteza, J., & Stephen, T. (2019). A review of experimental studies on sand screen selection for unconsolidated sandstone reservoirs. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. https://doi.org/10.1007/s13202-019-00826-y

4. Al-Jubouri, M. J., & Al-Mahdawi, M. F. (2019). Experimental study of gravel pack parameters effect on water well performance. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology, 10(2), 561-569.

5. Akulshin, A. A., Bredikhina, N. V., Akulshin, A. A., Aksenteva, I. Y., & Ermakova, N. P. (2020). Development of Filters with Minimal Hydraulic Resistance for Underground Water Intakes. Civil Engineering Journal, 6(5), 919-927. https://doi.org/10.28991/cej-2020-03091517

6. Grubben, T. M., Bloemendal, M., van der Schans, M. L., Hartog, N., & Vardon, P. J. (2023). The creation of expanded diameter gravel wells in unconsolidated formations for High-Temperature Aquifer Thermal Energy Storage Systems: Theoretical and numerical evaluation of borehole stability. Symposium on Energy Geotechnics 2023, 1-2. https://doi.org/10.59490/seg.2023.568

7. Gade, V. R., Traikov, S., Oertel, J., Fahmy, K., & Kurzchalia, T. V. (2023). C. elegans possess a functional endocannabinoid system. Petroleum Science, 20(2), 123-135. https://doi.org/10.1016/j.petsci.2023.02.013

8. Jin, Y., Chen, J., Chen, M., Zhang, F., Lu, Y., & Ding, J. (2012). Experimental study on the performance of sand control screens for gas wells. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology, 2(2), 123-130. https://doi.org/10.1007/s13202-012-0019-9

9. Mahasneh, M. A. (2015). Well screens and gravel packs. Global Journal of Science Frontier Research (GJSFR): H Environment & Earth Science, 15(3), 25-33.

10.      Nie, S., Zhang, X., & Liu, Y. (2025). Numerical analysis of gravel packing in water control. ACS Omega, 10(18), 12345-12358. https://doi.org/10.1021/acsomega.5c04965

11.      Chudyk, I., Sudakova, D., Dreus, A., Pavlychenko, A., & Sudakov, A. (2023). Determination of the thermal state of a block gravel filter during its transportation along the borehole. Mining of Mineral Deposits, 17(4), 75-82. https://doi.org/10.33271/mining17.04.075

12.      Sudakov, A., Dreus, A., Ratov, B., Sudakova, О., Khomenko, O., Dziuba, S., …, & Ayazbay, M. (2020). Substantiation of thermomechanical technology parameters of absorbing levels isolation of the boreholes. News of the national academy of sciences of the Republic of Kazakhstan, 2(440), 63-71. https://doi.org/10.32014/2020.2518–170X.32

13.      Ratov, B. T., Fedorov, B. V., Sudakov, A. K., Taibergenova, I., & Kozbakarova, S. M. (2021). Specific features of drilling mode with extendable working elements. E3S Web of Conferences, 230, 01013. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202123001013

14.      Biletskiy, M., Ratov, B., Sudakov, A., Sudakova, D., & Borash, B. (2023). Modeling of drilling water supply wellswith airlift reverse flush agent circulation. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 53-60. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-1/053

15.      Ratov, B. T., Chudyk, I. І., Fedorov, B. V., Sudakov, A. K., & Borash, B.R. (2023). Results of production tests of an experimental diamond crown during exploratory drilling in Kazakhstan. SOCAR Proceedings, (2), 023-029. https://doi.org/10.5510/OGP20230200842

16.      Sudakov, A., Pavlychenko, A., Hapich, H., Isakova, M., & Shumov, A. (2025). Water supply from groundwater: new solutions for a battered-and-bruised Ukraine. Water Supply, ws2025026. https://doi.org/10.2166/ws.2025.026

17.      Macdonald, I., & Adimie, E. O. (2024). Effective Gravel Pack Technique for Well Completion. Petroleum Science and Engineering, 8(1), 56-62. https://doi.org/10.11648/j.pse.20240801.17

18.      Rezaei, E., Zeinalzadeh, K., & Ghanbarian, B. (2021). Effects of particle shape and size distribution on hydraulic properties of grain packs: An experimental study. ArXiv preprint, arXiv:2111.01288. https://doi.org/10.48550/arXiv.2111.01288

19.      Mirlas, V., Kulagin, V., Ismagulova, A., & Anker, Y. (2022). Field Experimental Study on the Infiltration and Clogging Processes at Aksu Research Site, Kazakhstan. Sustainability, 14(23), 15645. https://doi.org/10.3390/su142315645

20.      Qi, Q., Marwa, J., Mwamila, T., Gwenzi, W., & Noubactep, C. (2019). Making rainwater harvesting a key solution for water management: the universality of the Kilimanjaro concept. Sustainability, 11(20), 5606. https://doi.org/10.3390/su11205606

21.      Pereira, M. A., & Marques, R. C. (2022) From a millennium to a sustainable water and sanitation development: were we there already? Journal of Water Supply: Research and Technology-Aqua, 71(2), 293-300. https://doi.org/10.2166/aqua.2022.124

22.      Oyeneyin, B. M. (2015). Sand control completion strategy. Integrated Sand Management for Effective Hydrocarbon Flow Assurance, (pp. 191-223). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-62637-0.00006-3

23.      Goncharov, V. V. (2016). Universal slotted filter with artificial filling. (Kazakhstan Patent No. 1494). National Institute of Intellectual Property of the Republic of Kazakhstan. https://kz.patents.su/10-u1494-universalnyjj-shhelevojj-filtr-s-iskusstvennojj-nabivkojj.html

24.      Zhang, L., & Li, J. (2017). Automatic water level and temperature monitoring system for shallow geothermal wells. (WIPO Patent Application CN106401567A). https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=CN192813142&_cid=P11-MLOZR2-19341-1

25.      Thomas, J., Maxime, P., & Man, Yee (2019). Automatic water level and temperature monitoring system for shallow geothermal wells. (WIPO Patent Application WO2019182706A1). Retrieved from https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=WO2019182706&_cid=P11-MLOZSL-20541-1

26.      Jian-Da, L., Gui-Cai, Z., Ji-Jiang, Ge, W., Hong, L., Ping, J., & Hai-Hua, P. (2022). Sand control mechanisms and techniques review. Petroleum Science, 19, 2165-2174.

27.      Ajayi, O., & Udeh, C. (2024). A comprehensive review of cased hole sand control optimization techniques. Magnascientia Advanced Research & Reviews. https://magnascientiapub.com/journals/msarr/sites/default/files/MSARR-2024-0079.pdf

28.      Polak, K., Kaznowska-Opala, K., & Pawlecka, K. (2016). Causes of decreased discharge and damage to a dewatering well’s gravel coat. Mine Water and the Environment, 35(2), 120-127. https://doi.org/10.1007/s10230-015-0361-5

29.      Hu, Y., Fang, J., & Wang, J. (2023). Well drilling filter. (WIPO Patent Application CN219864890). https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=CN412760277&_cid=P11-MLP03G-31090-1

• < Попередня
• Наступна >