В течение многих лет в буровой промышленности предпринимались попытки повысить производительность бурения и снизить затраты. Производительность бурения можно оценить, сравнив приложенную энергию, т.е. удельную механическую энергию, с прочностью горной породы. Удельная механическая энергия определяется как энергия, необходимая для разрушения единицы объема горной породы. С годами эта концепция совершенствовалась, и исследователи предлагали различные модели. Удельная механическая энергия напрямую влияет на производительность бурения, поскольку избыточная энергия может привести к вибрации бурильной колонны и износу долота. В исследовании создана база данных путем сбора информации о бурении и материалах каротажа свиты Асмари на одном из нефтяных месторождений Ирана. Рассмотрены различные формы удельной энергии для разработки соответствующей модели на основе условий эксплуатации и буримого пласта. Кроме того, рассчитана ограниченная прочность породы на сжатие в изучаемой скважине. Исследования показали, что разработанная модель удельной энергии выдает реалистичные значения энергии, поскольку включает все соответствующие параметры, с результативным значением, близким к прочности горной породы. На основе сравнения удельной механической энергии с ограниченной прочностью на сжатие были определены оптимальные буровые параметры: диапазон нагрузки на долото от 22,24 до 44,48 кН, диапазон расхода бурового раствора от 0,027 до 0,029 м³/с, диапазон крутящего момента от 2522 до 3091 Н·м и диапазон скорости вращения от 160 до 180 об/мин. Также в исследуемой скважине была обнаружена зона неэффективного бурения, где приложенная энергия, избыточная по сравнению с прочностью породы, привела к повреждению бурового долота и значительному снижению скорости проходки. Результаты подчеркнули важность оценки производительности бурения в процессе работы, когда экономически и технически осуществимое решение можно принять путем сравнения поверхностной энергии на входе с прочностью породы.

Промывка ствола скважины считается одной из самых важных функций бурового раствора. Качественная промывка ствола скважины обеспечивает эффективное бурение скважины с минимальными осложнениями. В исследовании на основе данных бурения сланцевого пласта рассматриваются два основных этапа промывки ствола скважины: удаление шлама из-под долота и его перенос на поверхность. Представлены традиционные модели для оптимизации каждого этапа. Поскольку модели требуют различных входных данных, которые обычно подвержены некоторой степени погрешности и неопределенности, выходные данные модели также являются неопределенным параметром. С помощью моделирования методом Монте-Карло было проведено простое вероятностное исследование для количественной оценки степени достоверности полученных результатов. Результаты данного исследования подтверждают качественную промывку ствола рассматриваемой скважины. Однако более надежное решение по дальнейшей оптимизации промывки скважины должно приниматься с учетом результатов анализа неопределенности.

Работа посвящена созданию новых композиций технологических составов для крепления наклонно направленных скважин в условиях высоких температур. Разработанные составы обеспечивают высокие прочностные характеристики цементного камня. Показано, что с увеличением плотности упаковки компонентов тампонажного состава растут прочностные характеристики, и снижаются пористость и проницаемость цементного камня, при этом повышение температуры и давления ведет к существенному росту прочности на сжатие и изгиб, что связано с присутствием в них кварца. Установлено, что введение специальных структурообразующих добавок в состав разработанных тампонажных растворов позволяет формировать седиментационно устойчивые цементные системы, способные обеспечивать повышение прочностных характеристик цементного камня и, в целом, качества крепи наклонно направленных скважин. Исследование реологических свойств разработанных тампонажных составов показало, что системы имеют достаточно высокий предел текучести при повышенных температурах и давлениях. Разработанные составы буферных жидкостей на водной основе способствуют увеличению степени очистки как поверхностей обсадных колонн, так и горных пород от остатков бурового раствора и глинистой корки, что улучшает качество цементирования нефтяных и газовых скважин. Раскрыт механизм повышения моющей способности буферных жидкостей и прочностных характеристик цементного камня в зависимости от состава и свойств входящих в них компонентов.