№84-4
Конструктивно-технологічні аспекти роботи сучасних свердловинних пристроїв для абразивно-механічного ударного буріння
А.О. Ігнатов1, https://orcid.org/0000-0002-7653-125X
І.К. Аскеров1 https://orcid.org/0000-0002-8398-0205
1 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2026, 84:46–65
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/84.046
АНОТАЦІЯ
Мета. Аналіз конструктивних і технологічних особливостей пристроїв абразивно-механічного ударного буріння та обґрунтування підвищення ефективності руйнування гірських порід шляхом оптимізації режимних параметрів роботи вибійних пристроїв ГПБ - 1Т, ГПБ - 1В, ГПБ - 1ГУ, ГПБ - 1ПУ.
Методика дослідження. Використано системний аналіз технічних рішень, інженерне узагальнення конструктивних схем і експериментальні дослідження процесу руйнування порід у модельних свердловинах. Сформовано узагальнену модель руйнування породи, що враховує поєднання кулеструминного, абразивного, механічного та ударно-обертального впливів. Узагальнено принципи визначення режимних параметрів роботи: витрати робочого середовища Q, швидкості руху куль vк, їх діаметра dк, кількості куль M, частоти обертання механічного органу n, осьового навантаження C, а також частоти f і енергії E ударів.
Результати дослідження. Встановлено закономірності розвитку конструкцій від кулеструминних схем (ГПБ - 1Т) до абразивно-обертальних (ГПБ - 1В) та ударно-обертальних (ГПБ - 1ГУ, ГПБ - 1ПУ). Експериментально визначено раціональну кількість породоруйнівних куль M = 35 - 45, за якої досягається максимальна інтенсивність руйнування. Показано, що збільшення частоти обертання до n = 225 - 370 хв-1 та осьового навантаження до C = 2 - 4 Н/мм2 підвищує швидкість поглиблення вибою. Для ударних моделей встановлено раціональний режим роботи f = 5 - 7 Гц.
Наукова новизна. Набули подальшого розвиткупринципи комбінованого кулеструминного, абразивного та ударно-обертального руйнування порід із встановленням впливу параметрів M, n, C, f на інтенсивність руйнування у привибійній зоні. Визначено їх раціональні значення для досліджуваних умов (M ≈ 40; n ≈ 300 хв-1; C ≈ 3 Н/мм2; f ≈ 6 Гц) та підходи до ефективного узгодження режимів роботи запропонованих пристроїв.
Практичне значення. Отримані результати дозволяють обґрунтувати раціональні режими роботи пристроїв ГПБ - 1Т, ГПБ - 1В, ГПБ - 1ГУ, ГПБ - 1ПУ та підвищити ефективність буріння свердловин у різних гірничо-геологічних умовах.
Ключові слова: буріння, гідроударник, кулеструминне буріння, ударно-обертальний спосіб, породоруйнівні кулі, вибійний пристрій, свердловина, режимні параметри.
Перелік посилань
1. Azar, J.J., & Robello, S.G. (2007). Drilling Engineering. PennWell Books.
2. Guhey, R. (2017). Geology. Publisher: Imprint NIPA.
3. Lopez, J.C., Lopez, J. E., & Javier, F. (2017). Drilling and blasting of rocks. CRC Press Taylor & Francis.https://surli.cc/vxaxwu
4. Don, W.D. (2019). Oilwell Drilling Engineering.Publisher: ASME Press.https://surl.lu/emrana
5. Caenn, R., Gray, G.R. & Darley, H.C.H. (2020). Composition and Properties of Drilling and Completion Fluids. Publisher: Gulf Professional Publishing.
6. Aziukovskyi,O., Koroviaka,Y., & Ihnatov,A. (2023). Drilling and operation of oil and gas wells in difficult conditions. Zhurfond.
7. Ihnatov, A. (2021). Analyzing mechanics of rock breaking under conditions of hydromechanical drilling. Mining of Mineral Deposits, 15(3), 122–129. https://doi.org/10.33271/mining15.03.122
8. Zhang, Z. X. (2016). Rock fracture and blasting. Theory and applications. Elsevier Inc. Publishing.
9. Vaddadi, N. (2015). Introduction to oil well drilling. Bathos publishing.
10. Hossain, M.E., & Al-Majed, A.A. (2015). Fundamentals of sustainable drilling engineering.Scrivener publishing.https://doi.org/10.1002/9781119100300
11. Hossain, M.E., & Islam, M.R. (2018). Drilling engineering: problems and solutions. Scrivener publishing.https://doi.org/10.1002/9781118998632
12. Skalle, P. (2015). Drilling Fluid Engineering. Publisher: bookboon.com
13. Hossain, M.E. (2016). Fundamentals of drilling engineering. Scrivener publishing.
14. Jeffery, W.H. (2015). Deep Well Drilling: The Principles and Practices of Deep Well Drilling. Publisher: Palala Press.
15. Skinner,L.(2016). IADC Drilling Series – Coiled Tubing Operations. Publisher: IADC Technical.
16. Raffa, P. & Druetta, P. (2019). Chemical Enhanced Oil Recovery. Publisher: De Gruyter.
17. Fink, J. (2015). Petroleum Engineer's Guide to Oil Field Chemicals and Fluids. Publisher: Gulf Professional Publishing.https://surl.li/ybpbqk.
18. Aadnoy, B.S., & Looyeh, R. (2019). Petroleum Rock Mechanics: Drilling Operations and Well Design. Publisher: Gulf Professional Publishing.
19. Ігнатов, А.О., Пащенко, О.А., Коровяка, Є.А., Семехін, В.Ю., Логвиненко О.О., Аскеров І.К. (2021). Деякі пояснення ударного механізму впливу на гірські породи при бурінні свердловин. Збірник наукових праць НГУ, 66, 177–192. https://doi.org/10.33271/crpnmu/66.177.
20. Guan, Z., Chen, T., &Liao, H. (2021). Theory and Technology of Drilling Engineering. Publisher: Springer.https://surl.li/mblmlg.
21. Saha, R., Tiwari, P., & UppaluriR.V.S. (2021). Chemical Nanofluids in Enhanced Oil Recovery: Fundamentals and Applications. Publisher: CRC Press.https://doi.org/10.1201/9781003010937.
22. Jadhav, S. (2015). Oil & Gas Production. Publisher: Scitus Academics Llc.
23. Austin, E.H. (2012). Drilling Engineering. Publisher: Springer Science & Business Media.
24. Ihnatov, A. O., Koroviaka, Ye. A., Pinka, J., Rastsvietaiev, V. O., & Dmytruk, O. O. (2021). Geological and mining-engineering peculiarities of implementation of hydromechanical drilling principles. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 11–18. https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-1/011
25. Ihnatov, A. O., Koroviaka, Y. A., Pavlychenko, A. V., Rastsvietaiev, V. O., & Askerov, I. K. (2023). Determining key features of the operation of percussion downhole drilling machines. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1254(1), 012053. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1254/1/012053
26. Sadeghi, J. (2021). Uncertainty Modeling for Engineers. Github publishing. https://doi.org/10.5281/zenodo.4483793.
дата першого надходження статті до видання – 10.01.2026
дата прийняття до друку статті після рецензування – 13.02.2026
дата публікації (оприлюднення) – 31.03.2026