Дисертація доктора філософії. Шумов Андрій Сергійович. Розробка технології обладнання гідрогеологічних свердловин блоковими гравійними фільтрами

Registration Number

0826U003472, PhD dissertation

Status

Доктор філософії

Date

21-07-2026

popup.evolution

.

Title

Development of a technology for equipping hydrogeological wells with block gravel filters

Author

Andrii S. Shumov,

popup.head Andrii Sudakov
popup.opponent Leonid M. Rudakov
popup.opponent Yuriy L. Vynnykov
popup.review V.L. Khomenko
popup.review Andrii O. Ihnatov

popup.rada

Dnipro University of Technology

Description

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуального науковоприкладного завдання підвищення ефективності обладнання гідрогеологічних свердловин шляхом розробки нової технології застосування блокових гравійних фільтрів із використанням біополімерної в’яжучої речовини на основі полілактиду (PLA). Актуальність теми обумовлена необхідністю забезпечення стабільної роботи гідрогеологічних свердловин у складних гідрогеологічних умовах, зокрема у пухких та слабозцементованих породах, де спостерігаються процеси піскування, кольматування та зниження продуктивності свердловин. У роботі зроблено комплексний аналіз існуючих конструкцій фільтрів гідрогеологічних свердловин, встановлено їх основні переваги та недоліки, а також обґрунтовано доцільність застосування блокових гравійних фільтрів. Показано, що традиційні конструкції фільтрів, зокрема сітчасті та перфоровані, не забезпечують необхідного рівня фільтрації в умовах неоднорідних гранулометричних складів порід, що призводить до зниження експлуатаційної надійності свердловин. Наукова новизна роботи полягає у розробленні принципово нової технології формування блокових гравійних фільтрів, що базується на попередньому омонолічуванні гравійного матеріалу на денній поверхні з використанням в’яжучої речовини (PLA) з подальшим його розмонолічуванням у свердловинних умовах під дією водного середовища. У дисертації виконано обґрунтування складу біополімерного гравійного композиту та досліджено вплив масової концентрації PLA і гранулометричного складу гравію на фізико-механічні та гідравлічні характеристики матеріалу. Проведені дослідження показали, що зі збільшенням вмісту PLA відбувається суттєве підвищення міцності композита, що забезпечує необхідну несучу здатність при транспортуванні блокового гравійного фільтра в свердловині. Водночас встановлено, що при збільшенні розміру зерен гравію міцність знижується, що пояснюється зменшенням площі контактів між частинками. Особливу увагу приділено дослідженню процесу розмонолічування біополімерного гравійного композита у водному середовищі. Експериментально встановлено, що тривалість контакту з водою суттєво впливає на зниження міцності матеріалу, що є визначальним фактором при розрахунку допустимої глибини транспортування фільтра. Виконано стендові дослідження процесу транспортування біополімерного гравійного елемента фільтра по стовбуру свердловини. Встановлено закономірності впливу навантаження, швидкості транспортування та складу композита на граничну глибину спуску фільтра. Експериментально підтверджено, що руйнування фільтрувального елемента відбувається внаслідок комплексної дії гідродинамічних та механічних навантажень, а також руйнування структури у біополімерній матриці PLA. На основі отриманих результатів розроблено математичну модель визначення допустимої глибини транспортування блокового гравійного фільтра, яка базується на поєднанні положень механіки рідини та механіки деформованого твердого тіла. Модель враховує зміну міцності композита в часі залежно від умов водонасичення, що дозволяє більш точно прогнозувати поведінку фільтра під час його спуску у свердловину.

Registration Date

2026-07-13

popup.nrat_date

2026-07-13 / 2026-07-23