Клучни алатки за дупчење бушотини: Сеопфатен водич за класификација и примена на валчести конусни битови и дијамантски битови

01 Ролер конусни битови: Разновидни алатки за прилагодување на формациите

Од нивното појавување во 1909 година, ролерските конусни битови станаа најшироко користен тип на битови во ротационото дупчење. Нивниот уникатен структурен дизајн со повеќе конуси им овозможува да се прилагодат на различни услови на формирање, од меки до екстремно тврди.

Структурен состав и основни технологии

Ролерскиот конусен дел се состои од пет основни компоненти:

• Тело на битот: Три конусни ногарки заварени заедно, со навои за поврзување на горниот дел.
• Ролерски конуси: Конусни метални тела со фрезирани заби или вметнати заби на површината.
• Систем на лежишта: Се состои од четири сета лежишта: големи, средни, мали и потисни лежишта.
• Млазници: Обично 3-4 на број, со дијаметар од 7-14 мм.
• Систем за складирање и запечатување на масло: Гумени или метални заптивни прстени во комбинација со уреди за компензација на притисок.

Меѓу нив, технологијата за запечатување на лежиштата претставува клучен технолошки пробив за ролерските конусни битови. Современите битови користат систем за компензација на притисокот за складирање на масло, кој одржува динамичка рамнотежа помеѓу притисокот на маслото во шуплината на лежиштето и притисокот на колоната на течноста за дупчење во дупчалката преку компоненти како што се отвори за пренос на притисок, дијафрагми за компензација на притисок и чаши за масло.

Систем за класификација и IADC кодирање

Меѓународното здружение на изведувачи на дупчење (IADC) разви глобално унифициран стандард за класификација на ролери со конус, користејќи трицифрен систем на кодирање:

Прва цифра: Тип на заб и применлива формација

1: Фрузирани заби, меки формации

2: Фрузирани заби, средно до средно тврди формации

3: Фрузирани заби, тврди и абразивни формации

5: Вметнување заби, меки до средни формации

6: Вметнување заби, средно тврди формации

7: Вметнување заби, тврди и абразивни формации

8: Вметнати заби, екстремно тврди и многу абразивни формации

Втора цифра: Поделба на тврдоста на формацијата (степен 1-4; повисоките броеви означуваат потешки формации)

Трета цифра: Структурни карактеристики на битот

4: Запечатени валчести лежишта

6: Запечатени лизгачки лежишта

7: Запечатени лизгачки лежишта + заштита на влошката за мерење

8: Дефлективни битови за насочено дупчење

Поедноставен систем за класификација на IADC за ролери со конусни битови

Механизам за кршење карпи и карактеристики на движење

За време на работата, ролер-конусниот дел покажува три типа на сложено движење:

• Револуција: Конусите ротираат во насока на стрелките на часовникот со целиот бит.
• Ротација: Забите ротираат спротивно од стрелките на часовникот околу оската на конусот.
• Лизгање: Вклучувајќи радијално и тангенцијално лизгање.

Ова сложено движење постигнува двоен ефект на кршење карпи:

1.Ефект на дробење од удар: Наизменичниот контакт на единечните и двојните заби со долната дупка генерира надолжни вибрации, создавајќи ударни оптоварувања.

2.Ефект на лизгачко смолкнување: Смолкнувањето на карпите се постигнува преку дизајнирање на настрешници, двојни конуси и поместени структури.

Стратегија за селекција и усогласување на формацијата 

Основни принципи за избор на ролери за конус врз основа на својствата на карпата:

• Меки формации: Изберете битови со поместени, превиснати и двоконусни структури, опремени со високи, широки и ретки фрезирани или вметнати заби.
• Средно-тврди формации: Намалете ги вредностите на поместувањето, превиснувањето и двојниот конус; користете кратки, тесни и густи запци.
• Тврди и абразивни формации: Усвојте едноконусни ролери без превиснување или поместување, опремени со топчести заби или конусни топчести заби.
• Формации склони кон деформации: Изберете битови со кратки запци без поместување или мало поместување и без габаритни заби.
• Меѓуслојни меки и тврди формации: Изберете типови на битови врз основа на потврдата карпа и динамички прилагодете ги параметрите за време на дупчењето.

Одговор на посебни работни услови

• Мали бушотини (<177 mm): Користете конусни битови со еден валјак, кои имаат поголеми конуси, заби и лежишта за поголема цврстина.
• Насочно дупчење: Изберете специјални отклонувачки битови при што третата цифра од IADC кодот е 8. 

02 Дијамантски бургии: Моќни алатки за тврди формации 

Како најтврд материјал во природата, дијамантот има Мосова тврдост од степен 10, цврстина на компресија до 8800 MPa и отпорност на абење 9000 пати поголема од онаа на челикот. Користејќи го ова својство, дијамантските жици станаа врвна алатка за справување со тврди формации.

Систем за класификација и технолошка еволуција

Современите дијамантски битови се поделени во три вида:

1.Дијамантски битови за површинско поставување

• Дијамантските честички се изложени на површината на матрицата.
• Погодно за средно тврди до тврди формации.
• Класификација на големината на честичките од дијамант:
• Меки формации: 2 зрна на карат (gpc) (големина на честичките приближно 4 mm)
• Средно тврди формации: 3-4 gpc (големина на честички приближно 3,6 mm)
• Тврди формации: 10-15 gpc (големина на честички приближно 2,0 mm)

2.Импрегнирани дијамантски битови

• Дијамантите се импрегнирани во внатрешноста на матрицата (60-400 gpc).
• Погодно за тврди и абразивни формации (на пр., кремен, силициумски доломит).
• Самоострењето на дијамантите се постигнува преку абење на матрицата.

3.PDC битови (поликристални дијамантски компактни битови)

• Првпат воведен од „Џенерал Електрик“ (GE) од Соединетите Американски Држави во 1973 година.
• Компактна структура: дијамантски слој + цементирана карбидна подлога.
• Погодно за меки до средно тврди хомогени формации.

Структурен дизајн и основни параметри

Дијамантските битови имаат интегрален дизајн без подвижни делови, главно вклучувајќи:

• Челично тело: Изработено од среден јаглероден челик, со навои за поврзување на горниот дел.
• Матрица: Прав од волфрам карбид + метал за поврзување на база на бакар, со степен на тврдост HRC 30-45.
• Елементи за сечење: Природни/синтетички дијаманти или PDC компактни делови.
• Хидраулична структура: Водотеци и канали за проток (радијални, спирални, итн.).

Клучни параметри на дизајнот

• Концентрација на дијамант: Прилагодена врз основа на абразивноста на формацијата; поголема концентрација за поабразивни формации.
• Висина на испакнување:
• Меки формации: 1/3 од големината на честичките
• Тврди формации: 1/6-1/10 од големината на честичките
• Облик на усните:
• Со рамно дно: За хомогени формации
• Закривено: За тврди формации
• Назабени: За абразивни формации

Механизам на кршење на карпи и одговор на формирање

Методот на кршење карпи со дијамантски парчиња варира во зависност од својствата на формирањето:

Пластични формации (на пр., каллив камен, гипс): Слично на процес на „орање“; дијамантите продираат во формацијата и предизвикуваат пластично течење на карпата.

Кршливи формации (на пр., кварцен песочник): Се формираат волуметриски јами за дробење, со големини на сечење 2-4 пати поголеми од испакнатините на дијамантите, што резултира со висока ефикасност.

Тврди карпи (на пр., кремен, силикатна карпа): Се користат импрегнирани парчиња, а кршењето на карпите се постигнува преку микросечење и гребење, слично на абење со брусилно тркало.

Технички предности и ограничувања на PDC битови

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

Структурни карактеристики

PDC битови со челично тело: Интегрален средно јаглероден челик со третман за површинско стврднување.

PDC битови со матрично тело: Горно челично тело + долна матрица од волфрам карбид, што нуди подобри перформанси.

Дизајн на профил

Параболичен: За меки формации, овозможува висок капацитет и брзина на дупчење.

Кружно: За дупчење со ротациона маса, олеснување на продирањето на тврди меѓуслојки.

Конусен: За дупчење со голема брзина, со добри перформанси на пенетрација.

Ограничувања на апликацијата

Не е погодно за чакалести формации и меѓуслојни меко-тврди формации.

Граница на отпорност на температура (абењето се интензивира над 350℃; губење на цврстината се јавува на 700℃).

Слаба отпорност на удар; склона е кон кршење на работ на новите битови.

Табела за споредба на применливи формации за дијамантски битови

03 Научен водич за селекција: Совпаѓање на формациите и оперативните барања

Златни правила за избор на ролери за конус

Усогласување на тврдоста на формацијата

Меки формации: Изберете битови со висок поместување, превиснување и двоконусни структури, опремени со клинови или лажички заби.

Тврди формации: Усвојуваат едноконусни, не-офсетни структури, опремени со топчести заби или конусни топчести заби.

Одговор на абразивност

За абразивни формации, користете вметнувачки битови со мерни заби.

Ако забите од надворешниот ред се заоблени, додека средните заби покажуваат мало абење, следниот дел треба да биде дизајниран со подобрена заштита на калибрацијата.

Контрамерки за посебни работни услови

Формации склони кон деформации: Изберете битови со кратки запци без поместување или со мало поместување; прилагодливоста на формацијата треба да биде малку помека од самата формација.

Меѓуслојни меко-тврди формации: Изберете битови врз основа на потврдата карпа и динамички прилагодете ги параметрите за време на дупчењето.

Дупчење на длабок дел од бунар: Користете бургии со голем вкупен дијаметар за да компензирате загубеното време при исклучување.

Стратегија за избор на дијамантски парчиња

Применливи услови за PDC битови

Оптимални сценарија: Долги хомогени меки до средно тврди формации (на пр., шкрилци, каллив камен, гипс).

Забранети сценарија: Формации на чакал, меѓуслојки од кремен, меѓуслојни меко-тврди формации.

Поставување на параметри: Низок WOB (30-60 kN), висок RPM (100-300 вртежи во минута), голем проток.

Применливи услови за природни/синтетички дијамантски битови

Тврди до екстремно тврди формации (на пр., гранит, кварцен песочник).

Високо абразивни формации (на пр., кремен, силициумски доломит).

Турбинско дупчење, длабоки/ултрадлабоки бунари и операции на вадење јадро.

Посебни барања за јадрото на битови

Битови со ролести конусни јадра: Дизајн со четири ролери (конусен/цилиндричен) или шест ролери (целосно цилиндричен).

Битови со дијамантско јадро: Потребни се симетрично распоредени сечила со постојана отпорност на абење.

Клучен индикатор: Концентричност помеѓу внатрешната дупка и надворешниот круг за да се избегне овализација на јадрото.

Проценка и ракување со аномалии во дупката

Идентификација на работната состојба на ролер-конусниот врв

Оштетување на лежиштето: Периодично тресење на ротационата маса, влошување под висок WOB, намалена брзина на дупчење, но нормален притисок на пумпата.

Губење на конусот: Силно заглавување при дупчење, насилно флуктуирање на индикаторот за тежина, промена на длабочината на влегување при влечење на жицата за дупчење.

Абење на забите: Намалено оптоварување на ротирачката маса, без тресење, значително намалување на брзината на дупчење.

Табуа за употреба на дијамантски парчиња

Долната дупка мора да се исчисти пред да се пушти бургијата во дупката за да се осигура дека нема да останат метални остатоци.

Започнете со дупчење со мал WOB и низок вртежен момент за „пробивање“ (кондиционирање на дното на дупката од 0,5 m).

Избегнувајте операции на развртување; доколку е потребно, користете низок WOB и низок вртежен момент за рамномерно работење.

Контакт:Џеси Џоу
Мобилен/Whatsapp:+0086-18109206861
Веб:www.landrilltools.com