Головною метою дослідження є розробка та впровадження комплексу високоефективних технічних засобів і технологій для буріння похило-скерованих і горизонтальних свердловин у складних геологічних умовах залягання гірських порід, схильних до осипання, обвалювання та звуження стовбура. Поставлена мета досягається шляхом вирішення таких завдань: 1. Проведення аналізу сучасного стану вітчизняної та зарубіжної техніки і технологій буріння похило-скерованих (ПС) і горизонтальних свердловин (ГС). 2. Розробка теоретичних засад забезпечення стійкості похилого стовбура свердловини для різних гірничо-геологічних умов буріння. 3. Розробка методики проектування раціонального профілю стовбура свердловини з горизонтальним закінченням в умовах геологічного розрізу, складеного нестійкими дезінтегрованими породами. 4. Розробка конструкцій спеціального обладнання, інструменту та елементів КНБК для буріння похилих і горизонтальних ділянок стовбурів свердловин. 5. Створення обладнання і технології відбору керна в похило-скерованих і горизонтальних ділянках стовбура з одночасною можливістю управління траєкторією свердловини при забезпеченні високого відсотку (90-100%) виходу керна. 6. Розробка безглинистої біополімерної промивальної рідини з високими реологічними і експлуатаційними властивостями для забезпечення ефективного очищення вибою, підвищення стійкості стінок стовбура свердловини в нестійких горизонтах за незначної глибини кольматації продуктивного горизонту. 7. Розробка технології і технічних засобів для забурювання бокових стовбурів у ліквідованих, виснажених і малодебітних свердловинах, обсаджених колонами труб діаметром від 146 мм і більше. 8. Удосконалення і впровадження технологій буріння ПС і ГС з управлінням траєкторією із застосуванням розроблених технічних засобів і вітчизняних телеметричних систем. Зазначені теоретичні, експериментальні і промислові дослідження створюють цілісний науково обґрунтований техніко-технологічний комплекс для буріння ПС і ГС у складних гірничо-геологічних умовах. Об'єктом дослідження є похило-скеровані та горизонтальні свердловини, що буряться в нестійких породах. Предметом дослідження є техніко-технологічний комплекс для буріння ПС і ГС суцільним і кільцевим вибоями. ЗМІСТ ВСТУП 6 РОЗДІЛ 1 СТАН ПРОБЛЕМИ ТА ВИБІР НАПРЯМКУ ДОСЛІДЖЕНЬ 16 1.1 Гірничо-геологічна характеристика нафтогазоносних регіонів України 17 1.2 Систематизація ускладнень у процесі буріння похило-скерованих і горизонтальних свердловин у нестійких породах 25 1.3 Аналіз стану сучасної техніки і технології буріння похило-скерованих та горизонтальних свердловин 31 Висновки до першого розділу 51 РОЗДІЛ 2 МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ І ПРОМИСЛОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ, СТЕНДИ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ УСТАНОВКИ 53 2.1 Методика експериментальних досліджень 53 2.2 Конструкції дослідницьких стендів та експериментальних і натурних взірців для досліджень у стендових і промислових умовах 64 2.3 Методика промислових досліджень 82 2.4 Обробка результатів досліджень 84 Висновки до другого розділу 85 РОЗДІЛ З АНАЛІТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ГЕОЛОГО-ТЕХНІЧНИХ УМОВ НА ПРОЦЕСИ ФОРМУВАННЯ СТІЙКОСТІ СТІНОК ПОХИЛО- СКЕРОВАНИХ І ГОРИЗОНТАЛЬНИХ СТОВБУРІВ СВЕРДЛОВИН 86 3.1 Дослідження деформацій масиву гірських порід та стійкості викривленого стовбура свердловини 86 3.2 Дослідження впливу зенітного кута та інтенсивності викривлення стовбура на стійкість стінок свердловини при бурінні в нестійких породах 107 3.3 Дослідження впливу промивальної рідини на умови буріння похило-скерованих і горизонтальних свердловин 113 Висновки до третього розділу 130 РОЗДІЛ 4 ДОСЛІДЖЕННЯ І РОЗРОБКА СПЕЦІАЛЬНИХ ІНСТРУМЕНТІВ, ЕЛЕМЕНТІВ КОМПОНОВОК НИЗУ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ ТА ТЕХНОЛОГІЙ ДЛЯ БУРІННЯ ПОХИЛО-СКЕРОВАНИХ І ГОРИЗОНТАЛЬНИХ СВЕРДЛОВИН 132 4.1 Удосконалення конструкцій породоруйнівного інструменту з пониженою енергоємністю руйнування гірських порід 132 4.2 Дослідження та розробка елементів керноприймальних пристроїв для горизонтального буріння 141 4.3 Дослідження впливу викривлення свердловини на величину осьового навантаження на породоруйнівний інструмент 160 Висновки до четвертого розділу 168 РОЗДІЛ 5 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ КОНСТРУКТИВНИХ ПАРАМЕТРІВ ПОРОДОРУЙНІВНИХ ІНСТРУМЕНТІВ ТА ЕЛЕМЕНТІВ КОМПОНОВОК ДЛЯ БУРІННЯ ПОХИЛО-СКЕРОВАНИХ І ГОРИЗОНТАЛЬНИХ СВЕРДЛОВИН 170 5.1 Експериментальні дослідження ексцентричних шарошкових доліт різальної дії 170 5.2 Експериментальні дослідження впливу форми профілю різальної частини лопатевого долота на енергоємність процесу буріння 179 5.3 Результати експериментальних досліджень впливу кількості лопатей долота на енергоємність процесу буріння 200 5.4 Експериментальне визначення величин емпіричних коефіцієнтів та розробка раціональної конструкції різальної частини лопатевого долота 208 Висновки до п'ятого розділу 214 РОЗДІЛ 6 КОНСТРУКТИВНІ І ТЕХНОЛОГІЧНІ МЕТОДИ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ БУРІННЯ ПОХИЛО-СКЕРОВАНИХ І ГОРИЗОНТАЛЬНИХ СВЕРДЛОВИН 216 6.1 Розробка раціональних конструкцій компоновок низу бурильної колони та їх елементів для буріння і відновлення похило-скерованих і горизонтальних свердловин 216 6.2 Розробка породоруйнівних інструментів різальної дії з пониженою енергоємністю 228 6.3 Розробка керноприймальних пристроїв для відбору керна 245 Висновки до шостого розділу 254 РОЗДІЛ 7 ПРОМИСЛОВІ ВИПРОБОВУВАННЯ ТА ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕХНІКО- ТЕХНОЛОГІЧНОГО КОМПЛЕКСУ ПІД ЧАС БУРІННЯ ПОХИЛО- СКЕРОВАНИХ ТА ГОРИЗОНТАЛЬНИХ СВЕРДЛОВИН 256 7.1 Результати промислових випробовувань та впровадження породоруйнівних інструментів різальної дії з пониженою енергоємністю 257 7.2 Промислові випробування та впровадження техніки і технології для відбору керна 275 7.3 Результати застосування техніко-технологічного комплексу при бурінні похило-скерованих та горизонтальних свердловин у нестійких породах 285 7.4 Впровадження технічних засобів і технології відновлення нафтогазових свердловин боковими похило-скерованими та горизонтальними стовбурами 299 Висновки до сьомого розділу 305 ВИСНОВКИ 307 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 310 ДОДАТКИ 332