Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2026
Идентификатор DOI: 10.21440/0536-1028-2026-2-17-27
Ключевые слова: drilling, pneumatic impact tool, friction, well trajectory control, combination drilling, бурение, пневмоударник, трение, управление траекторией скважины, комбинированное бурение
Аннотация: Актуальность. До 30 % геологоразведочных скважин бракуется из-за неконтролируемого искривления и превышения допустимых отклонений от проектной траектории, что приводит к искажению геологической модели и ошибкам в подсчете запасов. Существующие технические решения, применяемые для направленного бурения скважин, имеют ряд существенныПоказать полностьюх ограничений ввиду присущих им конструктивных и технологических особенностей и в большинстве случаев не решают проблему. Это обуславливает потребность в простом, пассивном, но управляемом методе коррекции направления скважин, совместимом с вращательным бурением с применением снарядов со съемным керноприемником. Методика проведения исследований. Проведено аналитическое исследование кинематики и динамики забойной компоновки с пневмоударником в наклонной скважине, рассмотрены особенности ее работы. На основе уравнений равновесия сил и моментов определены зависимости для углов перекоса и накатывания забойной компоновки. Результаты и их анализ. Установлено, что искривление скважин при ударновращательном бурении обусловлено асимметричным разрушением забоя при устойчивом перекосе забойной компоновки с пневмоударником. Угол ее накатывания на стенки скважины, задающий направление искривления скважины, имеет зависимость от коэффициента трения в системе «буровая компоновка - стенка скважины», который возможно плавно изменять путем смены очистного агента (воздух - газожидкостная смесь), а также дополнительного введения смазывающих добавок. Выводы и область применения результатов. Ударно-вращательное бурение пневмоударниками обладает значительным потенциалом активного управления направлением скважины благодаря управляемому асимметричному разрушению забоя, обеспечивает слабую зависимость от анизотропии и неоднородности пород и обладает повышенной траекторной устойчивостью. Управление траекторией скважины возможно производить пассивно, но целенаправленно - за счет применения различных центраторов в забойной компоновке и изменения места их установки, а также регулирования коэффициента трения в системе «буровая компоновка - стенка скважины». Relevance. Up to 30% of exploration wells are rejected due to uncontrolled curvature and exceeding permissible deviations from the design trajectory, which leads to the geological model distortion and errors in calculating reserves. The existing technical solutions for directional drilling have a number of significant limitations due to design and technological features and in most cases do not solve the problem. This leads to the need for a simple passive but controllable method of well direction correction, compatible with rotary drilling using bullies with a removable core receiver. Methods of research. The kinematics and dynamics of a bottom-hole assembly with a pneumatic impact tool in an inclined well has been studied analytically. The features of its operation have been considered. Based on the force and moment equilibrium equations, the dependences for the steering angles and the tool face angles of the bottom-hole assembly are determined. Results and analysis. It has been established that the well curvature in rotary-percussion drilling is due to the asymmetric destruction of the bottom face with a stable steering of the bottom-hole assembly with a pneumatic impact tool. The tool face angle to the borehole walls, which sets the well curvature direction, depends on the coefficient of friction in the “bottom-hole assembly - borehole wall” system, which can be smoothly changed by changing the cleaning agent (air - gasliquid mixture) or introducing lubricants. Conclusions and application of the results. Rotary-percussion drilling with a pneumatic impact tool has a significant potential for active control of well direction due to the controlled asymmetric destruction of the bottom-hole; it provides a weak dependence on the anisotropy and rock heterogeneity and has increased trajectory stability. It is possible to control the well trajectory in a passive but targeted way by using various centralizers in the bottom-hole assembly and changing their seat, as well as adjusting the coefficient of friction in the “bottom-hole assembly - borehole wall” system.
Журнал: Известия высших учебных заведений. Горный журнал
Выпуск журнала: № 2
Номера страниц: 17-27
ISSN журнала: 05361028
Место издания: Екатеринбург
Издатель: Уральский государственный горный университет