Die Horizontalbohrtechnik ist zu einem entscheidenden Mittel für die wirtschaftliche und effiziente Entwicklung von unkonventionellen Ressourcen wie Schieferöl und -gas geworden. Die Bohrleistung hängt weitestgehend vom Übereinstimmungsgrad der Bodenwerkzeugkombination mit den geomechanischen Eigenschaften der Schieferschichten ab. Allerdings sind die synergistischen Wirkmechanismen zwischen den geomechanischen Eigenschaften, den Strukturparametern der Werkzeuge und den Bohrprozessparametern in der bestehenden Forschung noch unklar, was eine präzise und effiziente Steuerung des Bohrpfads in der Praxis erschwert. Daher basiert diese Studie auf geologischen Daten und Bohrdaten eines typischen Schieferölblocks im Junggar-Becken, Xinjiang, und entwickelt eine numerische Simulationsmethode, die geomechanische Eigenschaften, mechanische Struktur der Werkzeuge und Bohrdynamik integriert. Der Fokus liegt auf der Analyse des kombinierten Einflusses von Anzahl und Verteilung der Stabilisatoren, der Eindringtiefe der Rippen der Stabilisatoren in das Gestein sowie der Bohrparameter wie Bohrdruck und Drehzahl auf die Führungsfähigkeit der Bodenwerkzeugkombination. Ziel ist es, die dynamischen Kopplungsmechanismen zwischen verschiedenen Parametern aufzudecken und optimale Abstimmungsstrategien zu finden. Die Studie zeigt, dass im Vergleich zu Bohrparametern wie Bohrdruck und Drehzahl, die während des Bohrens in Echtzeit angepasst werden können, die strukturelle Konfiguration der Stabilisatoren, insbesondere deren Anzahl, der Abstand zwischen Stabilisatoren und Bohrkopf sowie die effektive Eindringtiefe der Rippen in die Schieferschicht empfindlicher auf die Führungsfähigkeit wirken. Basierend auf diesem Mechanismus wird eine Strukturoptimierungsstrategie mit dem Schwerpunkt auf „verstärkte Verteilung der Stabilisatoren nahe am Bohrkopf, präzise Abstandskontrolle und Optimierung der Eindringtiefe“ vorgeschlagen. Simulationen und Fallvergleiche zeigen, dass diese Methode die Führungsgenauigkeit und Bohrleistung der Bodenwerkzeugkombination erheblich verbessern kann. Die Forschungsergebnisse bieten eine theoretische Grundlage und technische Schlüsselunterstützung für die präzise Gestaltung von Bodenwerkzeugkombinationen für horizontale Bohrungen von Schieferöl- und Gasfeldern.

Junggar-Becken;Horizontalbohrungen;Schieferöl;Schiefergas;geologisches Modell;Werkzeugkombination;numerische Simulation;integrierte Geotechnik