Технології буріння та видобутку | Що таке швидкість буріння – інструменти для збільшення швидкості? Як ефективно підвищити ефективність буріння та зменшити витрати?

1Висока термостійкість, однакова товщина стінки, швидкість свердління шурупів – зростаюча технологія

Високотемпературний гвинт з рівною товщиною стінки – це інструмент для збільшення швидкості, спеціально розроблений для задоволення потреб високої продуктивності та надійності в буровій промисловості. Під час використання традиційних бурових гвинтів через високу температуру навколишнього середовища та складні умови роботи часто виникає сильний знос та пошкодження від втоми, що призводить до зниження ефективності буріння. Однак високотемпературний гвинт з рівною товщиною стінки має чудову стійкість до високих температур, що дозволяє підтримувати стабільні механічні властивості в умовах високих температур, зменшувати відмову обладнання, спричинені високими температурами, і таким чином підвищувати швидкість буріння.

1.1 Технічний принцип

Свердловинний двигун безпосередньо приводить у рух бурове долото для руйнування породи та буріння, що дозволяє ефективніше передавати потужність до бурового долота, зменшувати втрати енергії та оптимізувати робочі характеристики свердловинних інструментів. Це пояснюється тим, що двигун безпосередньо приводить у рух бурове долото, що дозволяє уникнути втрат потужності, спричинених втратою передачі, завдяки чому для буріння з руйнуванням породи використовується більше енергії, що підвищує швидкість та ефективність буріння. Для подальшого підвищення стійкості обладнання до високих температур, високотемпературний гвинт з однаковою товщиною стінки використовує деякі спеціальні високотемпературні матеріали та технології обробки поверхні. Наприклад, як основний матеріал використовується високолегована сталь, або поверхня обладнання піддається термічній обробці чи покриттю для покращення високотемпературної стійкості обладнання. Оскільки статор має попередньо виготовлену сталеву оболонку зі специфічною формою поперечного перерізу, а потім впорскується клеєм для утворення тонкого гумового шару однакової товщини, двигун має більший вихідний крутний момент і може адаптуватися до різних складних геологічних умов. Така структура зменшує зазор між статором і ротором двигуна, тим самим зменшуючи тертя та знос, а також підвищуючи термін служби та надійність обладнання. Інструмент також використовує механічний механізм блокування або зменшення тертя для покращення точності обертання та стабільності обладнання, а також запобігання зниженню ефективності свердління, спричиненого вібрацією гвинта або ексцентриситетом.

1.2 Аналіз адаптивності

Що стосується експлуатаційних характеристик, то високотемпературний гвинт з однаковою товщиною стінкиінструмент для свердлінняВін не тільки має всі характеристики звичайних гвинтових двигунів, але й має великий крутний момент, легкий запуск та високу стійкість до перевантаження, що робить його більш придатним для буріння в глибоких високотемпературних пластах. Використовуючи прямий гвинт з невеликим маятниковим буровим інструментом у пластах з високим падінням, можна досягти високої швидкості буріння при низькому тиску буріння, а також досягти значного ефекту зменшення та запобігання відхиленням. Водночас конструкція прямого гвинта також може забезпечити стабільну опорну силу, щоб запобігти відхиленню бурового долота у пластах з високим падінням, тим самим покращуючи стабільність буріння. Як теоретичні дослідження, так і застосування на місці показують, що технологія швидкого буріння з використанням високотемпературних гвинтів з однаковою товщиною стінки може значно збільшити швидкість обертання бурового долота на забої свердловини, адаптуватися до високотемпературного середовища в свердловині та ефективно оптимізувати контроль якості свердловини. Водночас це також може зменшити навантаження на верхній привод та крутний момент бурового інструменту, а також подовжити термін служби бурового інструменту. Порівняно зі звичайним вузлом бурового інструменту PDC, цей метод може значно підвищити ефективність буріння та показати чудові комплексні економічні та технічні ефекти.

2Турбіна + просочене алмазне долото Швидкість – Підвищення технології

Турбобур – це свердловинний силовий інструмент, який може перетворювати гідравлічну енергію рідини на обертальну механічну енергію, тим самим приводячи бурове долото в обертання та удари, забезпечуючи високошвидкісне та ефективне буріння. Він складається з трьох частин: турбінної секції, універсального валу та трансмісійного валу. Імпрегноване алмазне долото – це тип алмазного долота. Його матриця виготовлена ​​шляхом спікання полікристалічних частинок алмазу на зовнішній стороні матриці, що робить долото більш агресивним. Матриця має певну висоту, її зовнішній діаметр трохи більший за зовнішній діаметр корпусу долота, а її внутрішній діаметр трохи менший за внутрішній діаметр корпусу долота. Зовнішня сторона, внутрішня сторона та дно матриці оснащені водяними канавками для відведення гірського виробу та охолодження долота промивною рідиною. Матриця має достатню міцність на стиск та удар, а також високу твердість та зносостійкість. Турбобур та імпрегноване алмазне долото є важливими інструментами в процесі буріння нафти, і їх спільне використання може підвищити ефективність буріння та якість буріння.

2.1 Технічний принцип

Турбінна секція є основним компонентом турбобура, який складається зі статорів і роторів турбіни, центральних підшипників, головних валів та корпусів. Вона може перетворювати енергію бурового розчину в механічну енергію обертання головного вала. Її внутрішня структура включає кілька ступенів парних статорів і роторів. Коли буровий розчин потрапляє в статор вздовж бурового інструменту, статор спрямовує буровий розчин у певному напрямку та швидкості, а потім потрапляє в ротор. У роторі буровий розчин впливає на лопаті, створюючи певну різницю тиску, що призводить до обертання ротора. Завдяки цьому механізму енергія бурового розчину перетворюється на механічну енергію, яка приводить в рух вал турбіни.

Основним методом руйнування гірських порід за допомогою імпрегнованого алмазного долота є абразивне руйнування гірських порід, тобто використання алмазних частинок для безперервного шліфування, дряпання та стирання породи під дією осьової сили та крутного моменту, щоб досягти мети руйнування породи. Алмазне долото, що використовується переважно цим методом руйнування, має високу зносостійкість, що дозволяє ефективно справлятися з високоабразивними породами у твердих – надзвичайно твердих абразивних формаціях, а також підвищувати ефективність буріння та збільшувати термін служби бурового долота.

2.2 Аналіз адаптивності

Турбобур + імпрегнований алмазний долото мають суцільнометалеву конструкцію, що забезпечує вищу стійкість до високих температур та стабільніший буровий ефект, що дозволяє йому стабільно працювати навіть в екстремальних умовах. Це особливо важливо під час буріння глибоких та надглибоких свердловин. Ця комбінація інструментів має чудові показники осьового балансу, що може зменшити поперечну вібрацію, створити плавну траєкторію стовбура свердловини, зменшити пошкодження стінки свердловини, тим самим захищаючи бурове долото та інші свердловинні інструменти, і є корисною для подальших операцій. Завдяки високошвидкісним характеристикам обертання турбобура, комбінація імпрегнованого алмазного долота та високошвидкісної турбіни може забезпечити надзвичайно високу ефективність буріння в глибоких пластах з високою твердістю та сильною абразивністю, а також значно покращити бурову потужність.

3Швидкість свердління з ударним крутним моментом – технологічне зростання

Ударний молот – це чисто механічний силовий інструмент, який використовується переважно для допоміжного руйнування гірських порід долотом PDC. Інструмент створює перепад тиску через сопло зі змінним потоком, утворюючи всередині нього зону високого тиску та зону низького тиску. Коли на інструмент діє різниця тисків, канал потоку перемикається, змушуючи ударний молот і пусковий молот всередині інструменту обертатися у зворотному напрямку з високою швидкістю. Ударний молот безперервно впливає на поверхню удару, тим самим передаючи силу удару на бурове долото, формуючи високочастотний імпульсний крутний момент. Він розумно перетворює енергію рідини бурового розчину на крутильну, високочастотну, рівномірну та стабільну механічну енергію удару та безпосередньо передає її на долото PDC, постійно підтримуючи безперервність бурового долота та забою свердловини.

3.1 Технічний принцип

Високочастотна стабільна ударна сила від 750 до 1500 разів/хв, що забезпечується моментним ударником, еквівалентна багаторазовому різанню пласта на хвилину. Це дозволяє буровому долоту різати пласт, не чекаючи, поки кручення накопичить достатню енергію, повністю змінюючи робочий стан бурового долота. У цей час бурове долото має дві сили для різання пласта: одна - це крутний момент, що забезпечується обертовим столом, а інша - ударна сила, що забезпечується моментним ударником. Ці дві сили безпосередньо передаються на саме бурове долото, так що крутний момент, що передається бурильною трубою, може бути повністю використаний для різання пласта без втрат. Сукупна дія цього крутного моменту та ударної сили може не тільки значно покращити швидкість буріння, але й ефективно зменшити або усунути шкідливу вібрацію бурового долота під час буріння у твердих пластах, захистити бурове долото, продовжити термін служби бурового долота, а також одночасно зменшити втомну міцність інших бурових інструментів та продовжити термін служби інших бурових інструментів. На рисунку 1 показано напружений стан бурильної колони свердловин звичайного бурового інструменту та моментного ударника.

3.2 Аналіз адаптивності

Як передовий буровий інструмент, динамометричний ударник має розумну внутрішню механічну структуру, не має гумових деталей та електронних компонентів, а також містить мало деталей. Навіть якщо він вийде з ладу, він еквівалентний перехіднику бурового долота, який безперервно обертається разом з долотом PDC, не впливаючи на безперервне буріння, і немає потреби зупиняти бур, тому він має високу надійність. Дырометрічний ударник підходить для різних складних формацій, особливо магматичних гірських порід з високою абразивністю та поганою бурильністю. Водночас інструмент простий в експлуатації. Під час використання динамометричного ударника його потрібно лише безпосередньо підключити до обертового або спрямованого бурового інструменту, що є простим та зручним в експлуатації.

4Складний ударний пристрій

Складений ударний елемент – це вдосконалене бурове обладнання з вбудованим пристроєм перетворення енергії, який може перетворювати енергію бурового розчину в імпульсну енергію удару, тим самим генеруючи стабільні високочастотні окружні та осьові ударні сили. Цей метод роботи значно покращує ефективність руйнування породи буровим долотом, ефективно вирішує проблеми заїдання-ковзання та утримання тиску під час буріння, і таким чином досягає мети підвищення швидкості. Складений ударний елемент не тільки має характеристики крутильного удару та переваги моментного ударного елемента, але й інноваційно поєднує функцію осьового удару..

складний ударний елемент

4.1 Технічний принцип

Внутрішня структура складного ударника складається з чисто металевого механізму. Він перетворює енергію рідини бурового розчину на високочастотну та стабільну окружну та осьову енергію удару за допомогою механізму реверсу. Під час буріння звичайного бурового інструменту, після того, як долото PDC входить у пласт, накопичення енергії верхнього бурового інструменту повинно перевищити певне критичне значення, щоб розпочати руйнування породи. Навпаки, складний ударник перетворює енергію рідини бурового розчину на енергію удару, забезпечуючи високочастотну та стабільну силу удару для бурового долота. Таким чином, руйнівне напруження може швидко досягти критичного напруження для зсуву пласта, що значно покращує ефективність зсуву долота PDC. Водночас, завдяки зменшенню коливань руйнівного напруження та крутного моменту, буровому долоту вигідно виконувати рівномірне різання на вибої свердловини, усуваючи миттєве надзвичайно високе навантаження на долото PDC під дією звичайних бурових інструментів. Таким чином, навантаження на бурове долото стає більш рівномірним та стабільним, тим самим подовжуючи термін служби долота PDC та збільшуючи робочий метраж одного бурового долота.

4.2 Аналіз адаптивності

Порівняно з торсіонним ударником, складний ударник збільшує енергію поздовжнього удару. Теоретично, його ефективність руйнування породи вища, і він більше підходить для використання в щільних пластах. За однакового розміру оптимальний тиск буріння складного ударника трохи вищий, ніж у торсіонного ударника. Для складного ударника бурове долото повинно мати сильнішу ударну стійкість, а амортизуючі зубці розташовані поруч з основними ріжучими зубцями бурового долота, що ефективно захищає його. Під час буріння в твердих та високоабразивних пластах вибір долота PDC серії HPM може досягти ідеального балансу між швидкістю буріння та метражем.

5Висновки та перспективи

У цій статті досліджуються та представлені поширені інструменти для збільшення швидкості буріння. Завдяки аналізу принципів, характеристик та сфер застосування цих інструментів, результати показують, що різні типи інструментів для збільшення швидкості буріння підходять для різних геологічних умов та вимог до буріння. Водночас, через різну вартість використання різних інструментів, вибір інструментів для збільшення швидкості буріння також необхідно розглядати з економічної точки зору.

Для майбутніх досліджень пропонується проводити їх з таких аспектів: подальше вивчення механізму роботи інструментів для збільшення швидкості буріння, оптимізація конструкції інструментів та підвищення їхньої адаптивності та ефективності; поєднання таких технологій, як штучний інтелект та великі дані, для реалізації інтелекту та дистанційного моніторингу інструментів для збільшення швидкості буріння, а також підвищення безпеки та ефективності бурових операцій; розширення застосування інструментів для збільшення швидкості буріння в інших галузях, таких як водозабірні свердловини, газові свердловини та геотермальні свердловини, для задоволення потреб соціально-економічного розвитку.

Контактна особа: Джессі Чжоу

Мобільний/Whatsapp: +0086-18109206861
Електронна пошта:landrill@landrilltools.com
Веб:www.landrilltools.com