Библиографическое описание:НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ МЕРЗЛЫХ ПОРОД : научное издание / М. С. Попова, Б. В. Григорьев, И. А. Чичигинаров. - Текст : непосредственный // Нефтегазовое дело. - 2026. - Т.24, №2. - С. 52-62. - ISSN 2073-0128, DOI 10.17122/ngdelo-2026-2-52-62.
Аннотация:Современное развитие нефтегазовой промышленности тесно связано с необходимостью изучения и освоения недр районов, геологический разрез которых сложен мерзлыми горными породами. Сложности бурения скважин в мерзлых горных породах связаны с изменением их физико-механического состояния при разрушении и могут приводить к аварийным ситуациям, а в случае необходимости отбора керна - к потере информации. Как показывает опыт, оптимальная заданным условиям геометрия конструкций бурового инструмента позволяет решать ряд задач, способствует поддержанию определенного состояния тех или иных явлений, возникающих в процессе бурения скважин. Таким образом, разработка бурового инструмента для бурения в мерзлых горных породах выступает в качестве одного из перспективных направлений и важной проблемой, решение которой позволит обеспечить благоприятные условия для вскрытия недр и работы в стратегически важных зонах, например, таких как Арктические регионы России. Целью работы является исследование конструктивных особенностей бурового инструмента, применяемого для вскрытия и отбора проб мерзлых пород, и выявление геометрических параметров, оказывающих весомое влияние на процесс бурения скважин с отбором керна. В качестве объектов приняты физико-механическое состояние мерзлых горных пород, конструкция бурового инструмента для отбора проб керна, явления и процессы, протекающие при бурении скважин в мерзлых горных породах. В работе, на примере разработки конструкции коронок, продемонстрированы возможности применения комплексного подхода, позволяющего учитывать геологические условия и процессы, сопутствующие бурению, при определении геометрических параметров породоразрушающего инструмента. Применены аналитический, экспериментальный методы, методы производственного испытания и компьютерного моделирования.В результате исследования определено, что зазор между стенками скважин и буровым инструментом влияет на температурный режим бурения, приведена зависимость оптимальной величины данного зазора от свойств разрушаемой породы, размеров шлама, параметров и подачи очистного агента. Установлены основные направления для развития методов разработки инструмента для бурения и отбора проб мерзлых пород. Наилучшим решением для отбора проб мерзлых горных пород являются конструкции коронок с утолщённой матрицей, имеющей комбинированное вооружение из резцов PDC и твердосплавных вставок, размещенных по радиальной схеме в шахматном порядке. Предложены варианты конструкции буровых коронок, способствующие улучшению условий бурения и отбора керна в мерзлых горных породах.
The modern development of the oil and gas industry is closely linked to the need to explore and develop the subsoil of regions whose geological cross-section is composed of frozen rocks. The challenges of drilling wells in frozen rocks are related to changes in their physical and mechanical state during fracture, which can lead to accidents and, if coring is necessary, to data loss. Experience shows that optimal drilling tool geometry for given conditions allows for solving a number of problems and helps maintain a certain state of certain phenomena that arise during well drilling. Therefore, the development of drilling tools for drilling in frozen rocks is a promising area and an important challenge, the solution to which will ensure favorable conditions for accessing subsoil and working in strategically important areas, such as Russia's Arctic regions. The aim of this study is to investigate the design features of drilling tools used for penetrating and sampling frozen rock and to identify geometric parameters that significantly influence the drilling process for coring wells. The following parameters were considered: the physical and mechanical state of frozen rock, the design of the drilling tool for core sampling, and the phenomena and processes occurring during drilling wells in frozen rock. The study utilized analytical methods, experimental methods, production testing, and computer modeling.The study determined that the clearance between the borehole walls and the drilling tool affects the drilling temperature regime. The optimal clearance size is shown to depend on the properties of the rock being drilled, as well as the parameters and flow rate of the cleaning agent. Key directions for developing drilling tool design methods for sampling frozen rock are identified. The best solution for sampling frozen rock formations is a thick-matrix drill bit design with a combination of PDC cutters and carbide inserts arranged in a radial staggered pattern. Various drill bit designs are proposed that improve drilling and coring conditions in frozen rock formations.
