수평정 기술은 셰일 오일 및 가스와 같은 비전통 자원의 경제적이고 효율적인 개발을 위한 핵심 수단이 되었으며, 그 굴착 성과는 하단 공구 조합과 셰일 지층의 지질역학적 특성 간의 일치 정도에 크게 좌우됩니다. 그러나 기존 연구에서는 지질역학적 특성, 공구 구조 매개변수 및 굴착 공정 매개변수 간의 협력적 영향 메커니즘이 명확하지 않아 실제 굴착 과정에서 정밀하고 효율적인 궤적 제어를 실현하기 어렵습니다. 이에 본 연구는 신장 준가얼 분지의 전형적인 셰일 오일 블록의 지질 자료와 굴착 데이터를 기반으로 지질역학 특성, 공구 구조역학 및 굴착 동역학을 융합한 수치 시뮬레이션 방법을 구축하였으며, 보정기 수량, 분포 위치, 보정기 갈비판의 지층 내 침투 깊이 및 굴착 기계 매개변수인 굴착 압력, 회전 속도 등이 하단 공구 조합의 유도 능력에 미치는 복합 영향을 중점 분석하였습니다. 다양한 매개변수 간의 동적 결합 메커니즘을 밝히고 최적의 매칭 방안을 모색하는 것을 목표로 합니다. 연구 결과, 굴착 과정에서 실시간으로 조절 가능한 굴착 압력, 회전 속도 등의 굴착 매개변수와 비교할 때, 보정기의 구조적 구성, 특히 보정기 수량, 보정기와 드릴 비트 간 거리 및 보정기 갈비판의 셰일 지층 내 유효 침투 깊이가 유도 능력에 더 민감한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 이러한 메커니즘을 바탕으로 본 연구는 ‘드릴 비트 근처 보정기 증대 배치, 간격 정밀 제어, 침투 깊이 최적화’를 핵심으로 하는 구조 최적화 전략을 제안하였습니다. 시뮬레이션 검증 및 사례 비교를 통해 본 방법이 하단 공구 조합의 유도성 및 굴착 효율을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하였습니다. 연구 성과는 셰일 오일 및 가스 수평정 하단 공구 조합의 정밀 설계에 이론적 근거와 핵심 기술 지원을 제공합니다.

준가얼 분지;수평정;셰일 오일;셰일 가스;지질 모델;공구 조합;수치 시뮬레이션;지질공학 통합