Die Horizontalbohrungstechnologie ist zu einem wesentlichen und wirtschaftlich effizienten Mittel zur Entwicklung unkonventioneller Ressourcen wie Schieferöl und -gas geworden, wobei die Bohrleistung weitgehend von der Übereinstimmung der Bodenzubehörkombination mit den geomechanischen Eigenschaften des Schiefergesteins abhängt. Allerdings sind die synergistischen Wirkmechanismen zwischen geomechanischen Eigenschaften, Strukturparametern der Werkzeuge und Bohrprozessparametern in den bisherigen Studien noch nicht klar, was eine präzise und effiziente Bahnsteuerung im tatsächlichen Bohrprozess erschwert. Daher wurde in dieser Studie basierend auf geologischen Daten und Bohrdaten eines typischen Schieferölblocks im Junggar-Becken, Xinjiang, eine numerische Simulationsmethode entwickelt, die geomechanische Eigenschaften, mechanische Struktur der Werkzeuge und Bohrdynamik integriert. Der Schwerpunkt lag auf der Analyse der kombinierten Einflüsse der Anzahl der Stabilisatoren, deren Verteilungsposition, der Eindringtiefe der Stabilisateurrippen in den Formationsboden sowie mechanischer Bohrparameter wie dem Bohrdruck und der Drehzahl auf die Führungsfähigkeit der Bodenzubehörkombination, mit dem Ziel, den dynamischen Kopplungsmechanismus zwischen den verschiedenen Parametern zu enthüllen und optimale Anpassungslösungen zu finden. Die Studie zeigte, dass im Vergleich zu Bohrparametern wie Bohrdruck und Drehzahl, die während des Bohrprozesses in Echtzeit angepasst werden können, die strukturelle Konfiguration der Stabilisatoren, insbesondere deren Anzahl, der Abstand zwischen Stabilisatoren und Bohrkopf sowie die effektive Eindringtiefe der Stabilisateurrippen im Schiefergestein einen empfindlicheren Einfluss auf die Führungsfähigkeit haben. Basierend auf diesem Mechanismus wurde in der Studie eine Strukturoptimierungsstrategie mit dem Kern „Erhöhung der Stabilisatorverteilung nahe dem Bohrkopf, präzise Steuerung der Abstände und Optimierung der Eindringtiefe“ vorgeschlagen. Simulationen und Fallvergleiche zeigten, dass diese Methode die Führungsfähigkeit und die Bohrleistung der Bodenzubehörkombination erheblich verbessern kann. Die Forschungsergebnisse liefern eine theoretische Grundlage und wichtige technische Unterstützung für das präzise Design der Bodenzubehörkombination von Horizontalbohrungen für Schieferöl und -gas.

Horizontalbohrung; Schieferöl; Schiefergas; geologisches Modell; Werkzeugsatz; numerische Simulation; integrierte Geotechnik