Tehnologie de găurire și producție | Ce sunt vitezele de găurire – creșterea uneltelor? Cum să îmbunătățim eficient eficiența găuririi și să reducem costurile?

1Rezistență la temperaturi ridicate, grosime egală a peretelui, viteză de găurire cu șurub - tehnologie în creștere

Șurubul cu grosime egală, rezistent la temperaturi ridicate, este o unealtă de creștere a vitezei, special concepută pentru a satisface nevoile de performanță ridicată și fiabilitate ridicată în industria de foraj. În timpul utilizării șuruburilor de foraj tradiționale, din cauza mediului cu temperaturi ridicate și a condițiilor complexe de lucru, apar adesea uzuri severe și deteriorări prin oboseală, ceea ce duce la o scădere a eficienței forajului. Cu toate acestea, șurubul cu grosime egală, rezistent la temperaturi ridicate, are o rezistență excelentă la temperaturi ridicate, putând menține proprietăți mecanice stabile într-un mediu cu temperaturi ridicate, reducând defecțiunile echipamentelor cauzate de temperaturile ridicate și, prin urmare, îmbunătățind viteza de foraj.

1.1 Principiu tehnic

Motorul de foraj acționează direct sapa pentru a sparge roca și a fora, ceea ce poate transmite mai eficient puterea către sapa, reduce pierderile de energie și optimizează performanța de lucru a sculelor de foraj. Acest lucru se datorează faptului că motorul acționează direct sapa, ceea ce poate evita pierderile de putere cauzate de pierderile sistemului de transmisie, astfel încât se utilizează mai multă energie pentru forajul de spargere a rocilor, îmbunătățind viteza și eficiența forajului. Pentru a îmbunătăți și mai mult rezistența echipamentului la temperaturi ridicate, șurubul cu grosime egală a peretelui, rezistent la temperaturi ridicate, adoptă niște materiale speciale rezistente la temperaturi ridicate și tehnologii de tratare a suprafeței. De exemplu, oțelul înalt aliat este utilizat ca material principal sau suprafața echipamentului este supusă unui tratament termic sau unui tratament de acoperire pentru a îmbunătăți rezistența echipamentului la temperaturi ridicate. Deoarece statorul adoptă o carcasă de oțel prefabricată cu o formă specifică a secțiunii transversale și apoi este injectat cu adeziv pentru a forma un strat subțire și de grosime egală, motorul are un cuplu de ieșire mai mare și se poate adapta la diverse condiții geologice complexe. Această structură reduce spațiul dintre stator și rotorul motorului, reducând astfel frecarea și uzura și îmbunătățind durata de viață și fiabilitatea echipamentului. Instrumentul adoptă, de asemenea, un mecanism mecanic de blocare sau de reducere a frecării pentru a îmbunătăți precizia rotației și stabilitatea echipamentului și pentru a evita scăderea eficienței de găurire cauzată de vibrațiile sau excentricitatea șurubului.

1.2 Analiza adaptabilității

În ceea ce privește performanța, șurubul cu grosime egală a peretelui, rezistent la temperaturi ridicateinstrument de găuritNu numai că are toate caracteristicile motoarelor cu șurub obișnuite, dar are și caracteristici precum cuplu mare, pornire ușoară și rezistență puternică la suprasarcină, ceea ce îl face mai potrivit pentru operațiuni de foraj în formațiuni adânci la temperaturi ridicate. Prin utilizarea unui șurub drept cu un instrument de foraj cu pendul mic în formațiuni cu înclinare mare, se poate obține o viteză mare de foraj cu o presiune de foraj scăzută și se poate obține un efect semnificativ de reducere și prevenire a abaterilor. În același timp, designul șurubului drept poate oferi, de asemenea, o forță de susținere stabilă pentru a preveni devierea burghiului în formațiuni cu înclinare mare, îmbunătățind astfel stabilitatea forajului. Atât cercetările teoretice, cât și aplicațiile la fața locului arată că tehnologia de foraj rapid care utilizează șuruburi cu grosime egală a peretelui, rezistente la temperaturi ridicate, poate crește semnificativ viteza de rotație a burghiului la fundul sondei, se poate adapta la mediul cu temperatură ridicată din gaură și poate optimiza eficient controlul calității găurii de sondă. În același timp, poate reduce și sarcina de acționare superioară și cuplul instrumentului de foraj și poate prelungi durata de viață a instrumentului de foraj. Comparativ cu ansamblul convențional de instrumente de foraj PDC, această metodă poate îmbunătăți considerabil eficiența forajului și poate prezenta efecte economice și tehnice cuprinzătoare excelente.

2Turbină + Viteză a burghiului cu diamant impregnat – Tehnologie în creștere

Turboforatorul este o unealtă electrică de foraj care poate converti energia hidraulică a fluidului în energie mecanică de rotație, acționând astfel sapa de foraj să se rotească și să impacteze, realizând o foraj de mare viteză și eficient. Este compusă în principal din trei părți: secțiunea turbinei, arborele universal și arborele de transmisie. Sapa diamantată impregnată este un tip de sapă diamantată. Matricea sa este realizată prin sinterizarea particulelor policristaline de diamant pe exteriorul matricei, ceea ce face sapa mai agresivă. Matricea are o anumită înălțime, diametrul exterior este puțin mai mare decât diametrul exterior al corpului sapei, iar diametrul interior este puțin mai mic decât diametrul interior al corpului sapei. Partea exterioară, partea interioară și partea inferioară a matricei sunt prevăzute cu caneluri pentru apă pentru a evacua deșeurile de rocă și a răci sapa prin fluidul de spălare. Matricea are o rezistență suficientă la compresiune și impact, precum și o duritate ridicată și rezistență la uzură. Turboforatorul și sapa diamantată impregnată sunt instrumente importante în procesul de foraj petrolier, iar utilizarea lor combinată poate îmbunătăți împreună eficiența forajului și calitatea forajului.

2.1 Principiu tehnic

Secțiunea turbinei este componenta centrală a turboforajului, care este compusă din statoare și rotoare de turbină, lagăre centrale, arbori principali și carcase. Aceasta poate converti energia fluidului de foraj în energie mecanică pentru rotația arborelui principal. Structura sa internă include mai multe etape de statoare și rotoare pereche. Când fluidul de foraj intră în stator de-a lungul sculei de foraj, statorul va ghida fluidul de foraj într-o anumită direcție și viteză, apoi va intra în rotor. În rotor, fluidul de foraj va lovi palele pentru a genera o anumită diferență de presiune, ceea ce va determina rotirea rotorului. Prin acest mecanism, energia fluidului de foraj este convertită în energie mecanică care acționează arborele turbinei să se rotească.

Principala metodă de spargere a rocilor cu sapa diamantată impregnată este spargerea abrazivă a rocilor, adică utilizarea particulelor de diamant pentru a măcina, zgâria și abraza continuu roca sub acțiunea forței axiale și a cuplului, astfel încât să se atingă scopul de a sparge roca. Sapa diamantată care utilizează în principal această metodă de spargere a rocilor are o rezistență ridicată la uzură, putând face față eficient rocilor extrem de abrazive din formațiuni abrazive dure - extrem de dure, îmbunătățind eficiența forajului și durata de viață a sapei de foraj.

2.2 Analiza adaptabilității

Turboforajul + sapa diamantată impregnată adoptă o structură complet metalică, care are o rezistență mai mare la temperaturi ridicate și un efect de foraj mai stabil, permițându-i să funcționeze stabil chiar și în medii extreme. Acest lucru este deosebit de important în operațiunile de foraj la puțuri adânci și ultra-adânci. Această combinație de scule are performanțe excelente de echilibrare axială, care pot reduce vibrațiile laterale, pot genera o traiectorie lină a sondei, pot reduce deteriorarea peretelui sondei, protejând astfel sapa și alte scule din gaură și este benefică pentru operațiunile ulterioare. Datorită caracteristicilor de rotație de mare viteză ale turboforajului, combinația dintre sapa diamantată impregnată și turbina de mare viteză poate exercita o eficiență de foraj extrem de ridicată în formațiuni adânci cu duritate ridicată și abrazivitate puternică și poate îmbunătăți considerabil capacitatea de foraj.

3Viteză de găurire cu impact cu cuplu – Tehnologie în creștere

Impactorul de cuplu este o unealtă electrică pur mecanică utilizată în principal pentru spargerea auxiliară a rocilor de la sapa PDC. Unealta generează o cădere de presiune printr-o duză cu debit variabil, formând o zonă de înaltă presiune și o zonă de joasă presiune în interiorul acesteia. Când diferența de presiune acționează asupra unealtei, canalul de curgere se comută pentru a face ca ciocanul de impact și ciocanul de pornire din interiorul unealtei să se inverseze la viteză mare. Ciocanul de impact lovește continuu suprafața de impact, transmițând astfel forța de impact către sapa de foraj, formând un cuplu de impulsuri de înaltă frecvență. Acesta transformă inteligent energia fluidului de foraj în energie de impact mecanică torsională, de înaltă frecvență, uniformă și stabilă și o transmite direct către sapa PDC, menținând continuitatea sapei de foraj și a fundului sondei în permanență.

3.1 Principiu tehnic

Forța de impact stabilă la înaltă frecvență, de la 750 până la 1500 de ori/min, furnizată de impactorul dinamometric, este echivalentă cu tăierea formațiunii de mai multe ori pe minut. Acest lucru permite burghiului să taie formațiunea fără a aștepta ca torsiunea să acumuleze suficientă energie, schimbând complet starea de funcționare a burghiului. În acest moment, burghiul are două forțe pentru tăierea formațiunii: una este cuplul furnizat de masa rotativă, iar cealaltă este forța de impact furnizată de impactorul dinamometric. Aceste două forțe sunt transmise direct burghiului în sine, astfel încât cuplul transmis de țeava de foraj poate fi utilizat pe deplin pentru tăierea formațiunii fără pierderi. Acțiunea combinată a acestui cuplu și a forței de impact nu numai că poate îmbunătăți semnificativ viteza de foraj, dar poate reduce sau elimina eficient vibrațiile dăunătoare ale burghiului în timpul forajului în formațiuni dure, protejează burghiul, prelungește durata de viață a burghiului și, în același timp, reduce rezistența la oboseală a altor unelte de foraj și prelungește durata de viață a altor unelte de foraj. Figura 1 prezintă starea de solicitare a garniturii de foraj din gaură a sculei de foraj convenționale și a impactorului dinamometric.

3.2 Analiza adaptabilității

Ca unealtă de foraj avansată, impactorul dinamometric are o structură mecanică internă rezonabilă, nu are piese de cauciuc și componente electronice și are puține componente. Chiar dacă se defectează, este echivalent doar cu o sapă de foraj care se rotește continuu împreună cu sapa PDC, fără a afecta forajul continuu și nu este nevoie să deconectați burghiul, având astfel o fiabilitate ridicată. Impactorul dinamometric este potrivit pentru diverse formațiuni complexe, în special formațiuni de roci magmatice cu abrazivitate puternică și drilabilitate slabă. În același timp, unealta este ușor de utilizat. Atunci când se utilizează impactorul dinamometric, acesta trebuie doar să fie conectat direct la unealta de foraj rotativă sau direcțională, ceea ce este simplu și convenabil de utilizat.

4Impactor compus

Impactorul compus este un echipament de foraj avansat, dotat cu un dispozitiv de conversie a energiei, care poate converti energia fluidului de foraj în energie de impact pulsată, generând astfel forțe de impact circumferențiale și axiale stabile de înaltă frecvență. Această metodă de lucru îmbunătățește semnificativ eficiența de spargere a rocii a sapei de foraj, rezolvă eficient problemele de alunecare-lipire și menținere a presiunii în timpul forajului și, prin urmare, atinge obiectivul creșterii vitezei. Impactorul compus nu numai că are caracteristicile de impact torsional și avantajele impactului cuplu, dar combină și în mod inovator funcția de impact axial..

impactor compus

4.1 Principiu tehnic

Structura internă a impactorului compus este alcătuită din metal pur. Acesta convertește energia fluidului de foraj în energie de impact circumferențială și axială de înaltă frecvență și stabilă printr-un mecanism de inversare. În timpul procesului de foraj cu ansamblul sculelor de foraj convenționale, după ce sapa PDC intră în formațiune, acumularea de energie a sculei de foraj superioare trebuie să depășească o anumită valoare critică pentru a începe spargerea rocilor prin forfecare. În schimb, impactorul compus convertește energia fluidului de foraj în energie de impact, oferind o forță de impact stabilă și de înaltă frecvență pentru sapa de foraj. În acest fel, tensiunea de rupere a rocilor poate atinge rapid tensiunea critică pentru forfecarea formațiunii, îmbunătățind considerabil eficiența de forfecare a sapei PDC. În același timp, datorită reducerii fluctuației tensiunii de rupere a rocilor și a cuplului, este benefic ca sapa de foraj să efectueze o tăiere uniformă la fundul sondei, eliminând tensiunea instantanee extrem de mare asupra sapei PDC sub utilizarea sculelor de foraj convenționale. Prin urmare, tensiunea asupra sapei de foraj devine mai uniformă și mai stabilă, prelungind astfel durata de viață a sapei PDC și crescând durata de viață a unei singure sape.

4.2 Analiza adaptabilității

Comparativ cu impactul cuplu, impactul compus crește energia impactului longitudinal. Teoretic, eficiența sa de spargere a rocilor este mai mare și este mai potrivit pentru utilizarea în formațiuni compacte. Pentru aceeași dimensiune, presiunea optimă de foraj a impactului compus este puțin mai mare decât cea a impactului cuplu. În cazul impactului compus, burghiul utilizat ar trebui să aibă o rezistență la impact mai mare, iar lângă dinții principali de tăiere ai burghiului să existe dinți absorbanți de șocuri, ceea ce protejează eficient burghiul. La forarea în formațiuni dure și formațiuni foarte abrazive, selectarea burghielor PDC din seria HPM poate obține un echilibru perfect între viteza de foraj și lungimea de găurire.

5Concluzii și perspective

Acest articol studiază și prezintă sculele comune de creștere a vitezei de foraj. Prin analiza principiilor, caracteristicilor și domeniilor de aplicare ale acestor scule, rezultatele arată că diferite tipuri de scule de creștere a vitezei de foraj sunt potrivite pentru diferite condiții geologice și cerințe de foraj. În același timp, datorită costurilor diferite de utilizare a diferitelor scule, alegerea sculelor de creștere a vitezei de foraj trebuie luată în considerare și dintr-o perspectivă economică.

Pentru cercetările viitoare, se sugerează desfășurarea următoarelor aspecte: studierea în continuare a mecanismului de funcționare a vitezei de foraj – creșterea numărului de scule, optimizarea designului sculelor și îmbunătățirea adaptabilității și eficienței acestora; combinarea tehnologiilor precum inteligența artificială și big data pentru a realiza monitorizarea inteligentă și de la distanță a vitezei de foraj – creșterea numărului de scule și îmbunătățirea siguranței și eficienței operațiunilor de foraj; extinderea aplicării instrumentelor de creștere a vitezei de foraj în alte domenii, cum ar fi puțurile de apă, puțurile de gaze și puțurile geotermale, pentru a satisface nevoile dezvoltării sociale și economice.

Contact: Jessie Zhou

Mobil/Whatsapp: +0086-18109206861
E-mail:landrill@landrilltools.com
Web:www.landrilltools.com