При бурении скважин малого диаметра (до 70 мм) в породах средней твердости и выше для интенсификации вращательного бурения эффективно использовать вращательно-ударный способ. Существующие типы бурильных колонн для геологоразведочного бурения не предназначены для передачи по ним энергии удара. В статье приведена характеристика новой конструкции бурильной колонны с ниппельными соединениями закрытого типа. Новая конструкция бурильной колонны разработана и предложена применительно к бурению геологоразведочных скважин малого диаметра с опробованием по шламу. Представленные результаты экспериментальных исследований научно обосновывают эффективность ниппельного соединения закрытого типа с точки зрения распределения нагрузок в процессе его эксплуатации. Представлены результаты экспериментальных исследований работы резьбового соединения бурильных труб в режиме квазистатического нагружения («сжатие-растяжение»). Получены петлевые диаграммы в координатах «сила-перемещение». Проведен их анализ. Приведены результаты экспериментальных исследований по оценке тангенциальных напряжений в ниппеле. Описан механизм распределения тангенциальных напряжений в процессе прохождения волны деформации через соединительный элемент. Установлено, что наблюдаемая в процессе эксплуатации нового ниппельного соединения дозатяжка бурильных труб приводит к снижению тангенциальных напряжений в три раза.

The experience of prospecting underground slimhole hard drilling with the expedient use of impact shows, that the application of rotary-percussive method is restrained due to the insufficient durability of connections and their destruction. The problem can be solved by means of a conceptually new construction of the drill string with nipple connections which are completely hidden inside the tube. The developed new construction of the drill string with concealed nipple thread connection is described. Total loads affecting the pipe connections at percussive-rotary loading include loads caused by a feed force of the drill string into the bottom hole, torque, and compression wave loads. The increase of the thread connection lifetime can be fully provided only on the basis of the overall estimation of the similar loads and also stresses directed to certain connecting elements. In stress calculating of pipe connections it is important to know how shear stresses in connecting elements vary at synchronizing torque, feed force, and power pulses. The mechanisms of the threaded connection have been researched at quasistatic loading («compression-stretching») on the special test bench. The test bench allowed to take a photograph of hysteresis diagrams in coordinates «force-displacement» from the electronic oscillograph screen using photographic camera. Also, the paper presents mechanism of tangential stress distribution in the drill string with new thread connection at the strain wave propagation. Approximately after five impacts, a straight-line signal arrives from the strain gauges to the monitor of electron oscillograph. It means that the nipple was unloaded to a certain amount from static shear stresses at several compressive pulses’ propagation through the connection. In this case shear stresses were reduced to a third.