Деякі особливості виконання та застосування інноваційних вибійних бурових пристроїв
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/86.041Ключові слова:
пробовідбірник, керн, знімна ґрунтоноска, гідравлічне транспортування, гідроударний пристрій, самозаклинювання кернаАнотація
Мета. Обґрунтування особливостей вибійного пробовідбірника та оцінювання можливостей застосування гідроударних пристроїв для підвищення ефективності відбору й транспортування керна.
Методика дослідження. Передбачає конструктивно-функціональний аналіз пробовідбірника ПВП - 2 із використанням розрахункових залежностей і результатів стендових досліджень для оцінювання процесів руйнування породи, формування та гідравлічного транспортування керна. Додатково розглянуто можливість застосування гідроударного пристрою для запобігання заклинюванню пробовідбірника та самозаклинюванню керна.
Результати дослідження. Встановлено, що ефективність пробовідбірника ПВП - 2 визначається взаємодією породоруйнівних, керноприймальних і циркуляційних елементів. На гідравлічне транспортування знімної ґрунтоноски істотно впливають геометрія каналу та щільність керна. Визначено роль вузла-центратора й герметизувальних елементів у стабілізації положення ґрунтоноски та збереженні керна. Застосування гідроударного пристрою сприяє інтенсифікації руйнування породи та зниженню ризику заклинювання пробовідбірника і самозаклинювання керна.
Наукова новизна. Удосконалено методи комплексного аналізу вибійних пробовідбірників з урахуванням геометричних параметрів транспортного каналу та фізичних властивостей кернового матеріалу. Встановлено закономірність зміни швидкості гідравлічного транспортування vгр залежно від геометричного параметра каналу fsc та щільності кернового матеріалу ρк: зменшення fsc від 0,807 до 0,571 зумовлює зростання vгр приблизно від 0,19 до 0,62 м/с, а збільшення ρк у межах 1800–3200 кг/м3 – подальше зростання vгр. Розвинено наукові положення щодо застосування гідроударних пристроїв для інтенсифікації руйнування породи та зниження ризику заклинювання пробовідбірника і керна.
Практичне значення. Отримані результати можуть бути використані для обґрунтування параметрів роботи пробовідбірника ПВП - 2, підвищення надійності відбору та гідравлічного транспортування керна, а також оцінювання доцільності застосування гідроударних пристроїв для зниження ризику заклинювання.
Посилання
1. Al Dushaishi, M. F., Abbas, A. K., Al Saba, M. T., & Wise, J. (2025). Drilling optimization using artificial neural networks and empirical models. ChemEngineering, 9(2), 37. https://doi.org/10.3390/chemengineering9020037
2. Hosseini, S., & Yagiz, S. (2026). Explainable ensemble machine learning for predicting the drilling rate of diamond core driller using SHAP and integrated graphic user interface. Rock Mechanics and Rock Engineering. https://doi.org/10.1007/s00603-026-05573-1
3. Avrantinis, N., Koukakis, P., & Avramidis, P. (2026). From geology to robotics: A review of next-generation autonomous drilling technologies for critical mineral exploration. Geosciences, 16(4), 139. https://doi.org/10.3390/geosciences16040139
4. Коровяка, Є. А., & Ігнатов, А. О. (2020). Особливості гідротранспорту знімних керно-приймачів. Інструментальне матеріалознавство, (23), 103–114.
5. Павличенко, А. В., Коровяка, Є. А., & Ігнатов, А. О. (2023). Дослідження гідравлічних основ циркуляції технологічних рідин. Журфонд. https://doi.org/10.33271/DUT.004
6. Basu, S., Jones, A., & Mahzari, P. (2020). Best practices for shale core handling: Transportation, sampling and storage for conduction of analyses. Journal of Marine Science and Engineering, 8(2), 136. https://doi.org/10.3390/jmse8020136
7. McPhee, C., Reed, J., & Zubizarreta, I. (2015). Wellsite core acquisition, handling and transportation. Developments in petroleum science (p. 17–88). Elsevier. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-63533-4.00002-0
8. Guo, D., Xie, H., Gao, M., Li, J., He, Z., Chen, L., Li, C., Zhao, L., Wang, D., Zhang, Y., Fang, X., Liu, G., Zhou, Z., & Dai, L. (2023). In-situ pressure-preserved coring for deep oil and gas exploration: Design scheme for a coring tool and research on the in-situ pressure-preserving mechanism. Energy, 129519. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129519
9. Li, J., Li, J., Wang, T., Liu, G., He, Z., Li, C., & Xie, H. (2025). Key techniques for precise measuring gas content in deep coal mine: In-situ pressure- and gas-preserved coring. International Journal of Mining Science and Technology. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2025.03.004
10. Wang, J., Yu, M., Qian, D., Wan, B., Sun, Y., Chen, C., Peng, D., & Tang, Y. (2022). Optimisation of drainage performance of the thin-walled core barrel sealing technology for pressure preservation sampling. Ocean Engineering, 250, 110996. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.110996
11. Wang, W., Wang, S., Li, B., & Xiang, J. (2024). Development and application of a rope core hydraulic closed-core mechanism for loose and broken strata. Applied Sciences, 14(23), 10849. https://doi.org/10.3390/app142310849
12. Heubeck, C., Beukes, N., de Kock, M., Homann, M., Javaux, E. J., Kakegawa, T., Lalonde, S., Mason, P., Mashele, P., Paprika, D., Rippon, C., Tice, M., Tucker, R., Tucker, R., Ndazamo, V., Christianson, A., & Kunkel, C. (2024). BASE (barberton archean surface environments) – drilling paleoarchean coastal strata of the barberton greenstone belt. Scientific Drilling, 33(2), 129–172. https://doi.org/10.5194/sd-33-129-2024
13. Ramsey, M. S. (2019). Practical wellbore hydraulics and hole cleaning. Gulf Professional Publishing. https://doi.org/10.1016/c2018-0-01191-3
14. Chaudhry, M. H. (2014). Applied hydraulic transients (3rd ed.). Springer New York. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-8538-4
15. 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
16. Aydan, Ö. (2019). Rock mechanics and rock engineering. volume 1: Fundamentals of rock mechanics. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9780367822293
17. Ashena, R., & Thonhauser, G. (2018). Coring methods and systems. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-77733-7
18. Ihnatov, A., & Askerov, I. (2026). Design and technological aspects of the operation of modern downhole devices for abrasive-mechanical percussion drilling. Collection of Research Papers of the National Mining University, 84, 46–65. https://doi.org/10.33271/crpnmu/84.046
19. Ігнатов, А. О., Яворська, О. О., & Аскеров, І. К. (2025). Принципи роботи свердловинних гідравлічних ударних машин із керованим формуванням імпульсу. Collection of Research Papers of the National Mining University, 83, 298–314. https://doi.org/10.33271/crpnmu/83.298
20. Ihnatov, A. O., Aziukovskyi, O. O., Stavychnyi, Y. M., Rybachuk, S. A., Askerov, I. K., & Sala, D. (2025). Development of promising technological solutions in the construction wells. Naukovyi visnyk natsionalnoho hirnychoho universytetu, (3), 65–74. https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-3/065
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
