Алатки за дупчење бушотини: Целосен водич за класификација и примена на валчести конусни битови и дијамантски битови

Во операциите за дупчење нафта, дупчалката е основна алатка за кршење карпи, а нејзините перформанси директно влијаат на ефикасноста и цената на дупчењето. Соочени со сложени и променливи услови на формирање, правилниот избор на ролери конусни бургии и дијамантски бургии стана клучна задача за инженерите за дупчење.

01 Ролер конусни битови: Разновидни алатки што се прилагодуваат на формациите

Од нивното воведување во 1909 година, ролерските конусни битови станаа најшироко користен тип на битови при ротационо дупчење. Нивната единствена повеќеконусна структура им овозможува да се прилагодат на различни услови на формирање, од меки до екстремно тврди.

Структура и основна технологија

Ролерскиот конусен дел се состои од пет главни компоненти:

· Тело на битот: Три конусни ногарки заварени заедно, со навој за поврзување на врвот.

· Конуси: Заострени метални тела со брусени заби или влошки од волфрам карбид (TCI) на површината.

· Систем на лежишта: Вклучува четири сета лежишта: големи, средни, мали и потисни.

· Млазници: Типично 3,4 млазници со дијаметар од 7,14 mm.

· Систем за подмачкување и заптивање: Гумени или метални заптивки во комбинација со уред за компензација на притисок.

Технологијата на заптивки на лежиштата е клучен пробив кај ролерските конусни битови. Современите битови користат систем за подмачкување со компензација на притисок кој одржува динамичка рамнотежа помеѓу притисокот на лубрикантот во комората на лежиштето и притисокот во колоната за течност за дупчење во дупчењето преку премин за пренос на притисок, мембрана за компензација на притисок и чаша за лубрикант.

Систем за класификација и IADC код

Меѓународното здружение на изведувачи на дупчење (IADC) воспостави глобален стандард за класификација на ролерските конусни делови, користејќи систем на трицифрени кодови:

· Прва цифра: Тип на заб и применлива формација

· 1: Фрузиран заб, мека формација

· 2: Фрузиран заб, средно до средно тврда формација

· 3: Фрузиран заб, тврда, абразивна формација

· 5: TCI, мека до средна формација

· 6: TCI, средно тврда формација

· 7: TCI, тврда, абразивна формација

· 8: TCI, екстремно тврда, високо абразивна формација

· Втора цифра: Подлога со тврдост на формацијата (1·4, поголем број означува поцврста формација)

· Трета цифра: Структурни карактеристики на битот

· 4: Запечатено тркалачко лежиште

· 6: Запечатено лежиште на жица

· 7: Запечатено лежиште на жица + заштита на калибар со TCI

· 8: Бит за почетна точка за насочени бунари

Поедноставен систем за класификација на IADC за ролери со конусни битови

Механизам на кршење карпи и карактеристики на движење

Кога работи ролер-конусен дел, тој покажува три сложени движења:

· Револуција: Конусите ротираат во насока на стрелките на часовникот со телото на битот.

· Ротација: Забите ротираат спротивно од стрелките на часовникот околу оската на конусот.

· Лизгање: Вклучува радијално и тангенцијално лизгање.

Ова сложено движење произведува двоен ефект на кршење карпи:

1. Ударно дробење: Наизменичниот контакт на единечните и двојните заби создава вертикални вибрации, генерирајќи ударно оптоварување.

2. Сечење со смолкнување: Се постигнува со превиснување, поместување и повеќеконусна геометрија, што овозможува смолкнување на карпите.

Стратегија за избор на битови и спојување на формации

Основни принципи за избор на ролери за конус според својствата на карпата:

· Меки формации: Изберете битови со поместен, превиснат и повеќеконусен дизајн; опремени со високи, широки, широко распоредени фрезирани заби или TCI.

· Средно тврди формации: Намалете ги вредностите на поместување, превиснување и повеќеконусни заби; користете кратки, тесни, малку распоредени заби.

· Тврди и абразивни формации: Користете геометрија со еден конус, без превиснување, без поместување; опремете се со сферичен или конусно-сферичен TCI.

· Формации склони кон искривени дупки: Изберете бургии со кратки заби со мало или без поместување и без заштита на калибарот, и изберете малку помеки од вистинската формација.

· Меѓуслојни меко-тврди формации: Изберете ја бургијата врз основа на потврдата карпа и динамички прилагодете ги параметрите на дупчење.

Одговори на посебни услови:

· Тенки дупки (<177 mm): Користете едноконусни битови, кои имаат поголеми конуси, заби и лежишта за поголема цврстина.

· Насочно дупчење: Изберете битови со IADC трета цифра 8 (наменски битови за почетен удар).

02 Дијамантски бургии: Најдобрата алатка за тврди формации

Дијамантот има највисока природна тврдост (Мосова тврдост 10, цврстина на притисок до 8800 MPa, отпорност на абење 9000 пати поголема од онаа на челикот). Дијамантските бургии го искористуваат ова својство за да станат врвно оружје за справување со тврди формации.

Класификација и технолошка еволуција

Современите дијамантски битови се поделени во три вида:

1. Дијамантски битови поставени на површината

· Дијамантски честички изложени на површината на круната.

· Погодно за средно тврди до тврди формации.

· Оценување на големината на дијамантот:

· Меки формации: 2 камења/карат (приближно 4 мм дијаметар)

· Средно тврди формации: 3-4 камења/карат (приближно 3,6 мм)

· Тврди формации: 10-15 камења/карат (приближно 2,0 мм)

2. Импрегнирани дијамантски битови

· Дијаманти вградени во матрицата (60-400 камења/карат).

· Погодно за многу тврди и абразивни формации (кресет, силициумски доломит, итн.).

· Самоострење постигнато со абење на матрицата.

3. PDC битови (поликристален дијамантски компактен)

· Првпат воведен од Џенерал Електрик во 1973 година.

· Структура на секачот: дијамантски слој + волфрам карбидна подлога.

· Применливи формации: меки до средно тврди хомогени формации.

Структура и клучни параметри на дизајнот

Дијамантските битови имаат интегрално тело без подвижни делови, кое главно се состои од:

· Челично тело: Средно јаглероден челик, навојен врв.

· Матрица: Прав од волфрам карбид + врзивно средство на база на бакар, тврдост HRC 30-45.

· Елементи за сечење: Природни/синтетички дијаманти или PDC секачи.

· Хидрауличен дизајн: млазници, водни патишта (радијални, спирални, итн.).

Клучни параметри на дизајнот:

· Концентрација на дијамант: Прилагодете според абразивноста на формацијата - поголема концентрација за поабразивни формации.

· Висина на експозиција:

· Меки формации: 1/3 од дијаметарот на дијамантот

· Тврди формации: 1/6‑1/10 од дијаметарот на дијамантот

· Облик на круната: Рамна (хомогени формации), тркалезна (тврди формации), назабена (абразивни формации).

Механизам на кршење на карпите и одговор на формирање

Режимот на кршење карпи кај дијамантските парчиња се менува со својствата на формирање:

· Пластични формации (калник, гипс, итн.) – Слично на процес на „орање“; дијамантите продираат и предизвикуваат пластично течење на карпата.

· Кршливи формации (кварцен песочник, итн.) – Произведува волуметриски јами за дробење; големината на резниците е 2-4 пати поголема од изложеноста на дијамантот, многу ефикасно.

· Тврди карпи (кресет, силикатна карпа) – Користете импрегнирани парчиња; кршењето е со микросечење и гребење, слично на брусење со тркало.

Предности и ограничувања на PDC битови

Како револуционерен производ во семејството дијамантски додатоци, PDC додатоците имаат уникатни предности:

Структурни карактеристики:

· PDC бургија со челично тело: Едноделен среден јаглероден челик, површински стврднат.

· PDC бургија со матрично тело: Горно челично тело + долна матрица од волфрам карбид – подобри перформанси.

Дизајн на профил:

· Параболични: Меки формации, висок кадар, висок ROP.

· Кружно: Погодно за дупчење со ротациона маса, помага во пробивање на тврди меѓуслојки.

· Конусно: Дупчење со голема брзина, добра пенетрација.

Ограничувања:

· Не е погодно за чакалести легла или меко-тврди меѓуслојни формации.

· Ограничување на температурата (над 350°C абењето се забрзува; на 700°C цврстината се намалува).

· Помала отпорност на удар; новите секачи се склони кон кршење на рабовите.

Споредба на применливоста на дијамантските крути делови по формирање

03 Научен водич за селекција: Усогласување на формацијата и оперативните потреби

Златни правила за избор на ролери за конус

1. Усогласување на тврдоста на формацијата

· Меки формации: изберете битови со висок поместување, превиснати, повеќеконусни и клинести или лажички заби.

· Тврди формации: користете едноконусни, без поместување и сферични или конусно-сферични заби.

2. Ракување со абразивност

· За абразивни формации, изберете TCI битови со заштита на калибрацијата.

· Ако забите од надворешниот ред се заоблени, додека внатрешните заби имаат малку абење, зголемете ја заштитата на калибрацијата на следниот дел.

3. Одговори на посебни услови

· Формации склони кон искривени дупки: изберете битови со кратки заби со мало или без поместување; изберете малку помеки од вистинската формација.

· Меко-тврди меѓуслоеви: изберете дел врз основа на потврдиот камен, динамички прилагодете ги параметрите.

· Длабоки пресеци: изберете делови со висок вкупен кадар за да компензирате загубеното време при исклучување.

Стратегија за избор на дијамантски битови

1. Кога да се користат PDC битови

· Најдобра примена: долги хомогени меки до средно тврди формации (шкрилци, каллив камен, гипс итн.).

· Забранети примени: чакалести леи, меѓуслоеви од кресет, меко-тврди меѓуслоевити формации.

· Поставување на параметри: низок WOB (30‑60 kN), висок RPM (100‑300 вртежи во минута), висок проток.

2. Кога да се користат природни/синтетички дијамантски битови

· Тврди до многу тврди формации (гранит, кварцен песочник, итн.).

· Високо абразивни формации (кресет, силициумски доломит).

· Турбодупчење, длабоки и ултрадлабоки бунари, операции на вадење јадра.

3. Посебни барања за битови за сечење на јадра

· Ролериски конусни битови за сечење јадро: дизајн со четири конуси (конусен/цилиндричен) или шест конусни (целосен цевковод).

· Дијамантски битови за сечење јадра: секачите мора да бидат симетрично распоредени со постојана отпорност на абење.

· Клучен индикатор: внатрешен отвор концентричен со надворешен дијаметар за да се избегне елиптичко јадро.

Дијагноза и ракување со аномалии во дупчето

Идентификување на условите за работа на ролерот со конусен врв:

· Отскокнување на лежиштето: Циклично ротирачка маса отскокнува, се влошува под висок WOB, ROP паѓа, но притисокот во пумпата е нормален.

· Изгубен конус: Силна флуктуација на вртежниот момент, индикаторот за тежина диво се ниша, промена на должината на жицата при подигнување.

· Забите се истрошени и сплескани: Намалено оптоварување на ротирачката маса, без отскокнување, нагло опаѓање на ROP.

Забрани за употреба на дијамантски битови:

· Долната дупка мора да биде чиста пред да се вметне во дупката; проверете дали нема метални остатоци.

· Започнете со дупчење со лесен WOB, низок вртежен момент за „пробивање“ (профилирање на дното на дупката од 0,5 m).

· Избегнувајте развртување; доколку е потребно, работете со лесен WOB, мал вртежен момент и стабилно работење.

04 Најсовремени трендови и точки за вежбање на терен

Насоки за технолошки иновации

Технологија на млазно дупчење под висок притисок:

· Користи млазници со ултра висок притисок (150-200 MPa) за да помогне во кршењето на карпите.

· Засилувачите во дупчалките се во фокусот на истражувањето и развојот; тестовите покажуваат дека ROP може да се зголеми 3-5 пати.

· Техничките предизвици вклучуваат запечатување и пренос под ултра висок притисок.

Интелигентни бит системи:

· Вградените сензори ја следат состојбата на битот во реално време.

· Адаптивно прилагодување на параметрите на сечење за да се усогласат со промените во формацијата.

· Анализа на големи податоци за оптимизирање на изборот на битови и предвидување на работниот век.

Златни правила на терен

1. Одлучување кога да се извлече од дупката

· Континуирано опаѓање на ROP (во хомогени формации).

· Ненадеен пад на ROP со неефикасни корективни мерки (промена на формацијата).

· Нагло зголемување на вртежниот момент придружено со пад на ROP (оштетување на битот).

· Ненадеен пад на притисокот во пумпата (изгубена млазница или избледена жица за дупчење).

2. Мерки за продолжување на животниот век на вртелешката

· Пуштете нов дел со лесен WOB и низок вртежен момент за да го вградите.

· Користете заштитник за битови (уред против отскокнување).

· Периодични кратки патувања за чистење на остатоците од дното на дупката.

· Избегнувајте прекумерно ротирање на дното.

3. Економска анализа

· Пресметајте го трошокот по метар = (цена на бит + трошок за време на дупчење) / снимка.

· Иако PDC бургиите имаат повисока единечна цена, во соодветни формации една PDC бургија може да дупчи 3-5 пати поголема површина од ролериска конусна бургија.

· Во длабоките делови, дајте приоритет на деловите со висок вкупен материјал за да компензирате за загубите на време при исклучување.

Изборот на битови е прецизна технологија што ги комбинира научната теорија и теренското искуство. Ролерските конусни битови, со нивната широка прилагодливост, остануваат најчестиот тип на битови денес. Дијамантските битови, особено PDC битовите, покажуваат неспоредлива ефикасност во специфични формации.

Совладувањето на системот за класификација на IADC, разбирањето на механизмите за кршење карпи на различни битови и сеопфатната евалуација на литологијата, конфигурацијата на бунарот и оперативните барања ќе го постигне совршеното совпаѓање помеѓу битот и формацијата. Со примена на сензори за дупчење, анализа на големи податоци и вештачка интелигенција, изборот на битови се движи од одлуки базирани на искуство кон интелигентно прецизно совпаѓање, континуирано водејќи револуционерни подобрувања во ефикасноста на дупчењето.

Контакт: Џеси Џоу

Мобилен/Whatsapp:+0086-18109206861

Email: energy@landrilltools.com