Tehnologija bušenja i proizvodnje | Šta su alati za povećanje brzine bušenja? Kako efikasno poboljšati efikasnost bušenja i smanjiti troškove?

1Visoka otpornost na temperature, jednaka debljina zida, brzina bušenja vijaka – rastuća tehnologija

Vijak jednake debljine stijenke otporan na visoke temperature je alat za povećanje brzine, posebno dizajniran da zadovolji potrebe visokih performansi i visoke pouzdanosti u industriji bušenja. Tokom upotrebe tradicionalnih vijaka za bušenje, zbog visoke temperature okruženja i složenih radnih uslova, često dolazi do ozbiljnog habanja i oštećenja od zamora, što dovodi do smanjenja efikasnosti bušenja. Međutim, vijak jednake debljine stijenke otporan na visoke temperature ima odličnu otpornost na visoke temperature, što mu omogućava održavanje stabilnih mehaničkih svojstava u okruženju visoke temperature, smanjenje kvarova opreme uzrokovanih visokim temperaturama i time poboljšanje brzine bušenja.

1.1 Tehnički princip

Motor u bušotini direktno pokreće svrdlo za razbijanje stijene i bušenje, što može efikasnije prenositi snagu na svrdlo, smanjivati ​​gubitak energije i optimizirati radne performanse alata za bušenje u bušotini. To je zato što motor direktno pokreće svrdlo, što može izbjeći gubitak snage uzrokovan gubitkom prijenosnog sistema, tako da se više energije koristi za bušenje za razbijanje stijene, poboljšavajući brzinu i efikasnost bušenja. Kako bi se dodatno poboljšala otpornost opreme na visoke temperature, vijak otporan na visoke temperature s jednakom debljinom stijenke usvaja neke posebne materijale otporne na visoke temperature i tehnologije površinske obrade. Na primjer, visokolegirani čelik se koristi kao glavni materijal, ili se površina opreme podvrgava termičkoj obradi ili tretmanu premaza kako bi se poboljšala otpornost opreme na visoke temperature. Budući da stator usvaja prefabrikovanu čeličnu ljusku sa specifičnim oblikom poprečnog presjeka, a zatim se ubrizgava ljepilo kako bi se formirao tanki sloj gume jednake debljine, motor ima veći izlazni obrtni moment i može se prilagoditi različitim složenim geološkim uslovima. Ova struktura smanjuje razmak između statora i rotora motora, čime se smanjuje trenje i habanje, te poboljšava vijek trajanja i pouzdanost opreme. Alat također koristi mehanički mehanizam za zaključavanje ili smanjenje trenja kako bi se poboljšala tačnost rotacije i stabilnost opreme, te izbjeglo smanjenje efikasnosti bušenja uzrokovano vibracijama vijka ili ekscentričnošću.

1.2 Analiza prilagodljivosti

Što se tiče performansi, vijak jednake debljine zida otporan na visoke temperaturealat za bušenjeNe samo da ima sve karakteristike običnih vijčanih motora, već ima i karakteristike velikog obrtnog momenta, lakog pokretanja i jake otpornosti na preopterećenje, što ga čini pogodnijim za operacije bušenja u dubokim formacijama visokih temperatura. Korištenjem ravnog vijka s malim klatnim alatom za bušenje u formacijama visokog pada, može se postići velika brzina bušenja uz nizak pritisak bušenja, te se može postići značajan efekat smanjenja i sprečavanja odstupanja. Istovremeno, dizajn ravnog vijka također može obezbijediti stabilnu silu potpore kako bi se spriječilo odstupanje svrdla u formacijama visokog pada, čime se poboljšava stabilnost bušenja. I teorijska istraživanja i primjene na licu mjesta pokazuju da tehnologija brzog bušenja korištenjem vijaka jednake debljine stijenke otpornih na visoke temperature može značajno povećati brzinu rotacije svrdla na dnu bušotine, prilagoditi se okruženju visokih temperatura u bušotini i efikasno optimizirati kontrolu kvaliteta bušotine. Istovremeno, može smanjiti i opterećenje gornjeg pogona i obrtni moment alata za bušenje, te produžiti vijek trajanja alata za bušenje. U poređenju s konvencionalnim PDC sklopom alata za bušenje, ova metoda može značajno poboljšati efikasnost bušenja i pokazati odlične sveobuhvatne ekonomske i tehničke efekte.

2Turbina + impregnirano dijamantno svrdlo Brzina – Povećana tehnologija

Turbobušilica je električni alat za bušenje u bušotini koji može pretvoriti hidrauličnu energiju fluida u rotacionu mehaničku energiju, čime pokreće svrdlo na rotaciju i udaranje, te ostvaruje brzo i efikasno bušenje. Uglavnom se sastoji od tri dijela: turbinskog dijela, univerzalnog vratila i prijenosnog vratila. Impregnirano dijamantno svrdlo je vrsta dijamantskog svrdla. Njegova matrica je napravljena sinterovanjem dijamantskih polikristalnih čestica na vanjskoj strani matrice, što svrdlo čini agresivnijim. Matrica ima određenu visinu, njen vanjski promjer je nešto veći od vanjskog promjera tijela svrdla, a njen unutrašnji promjer je nešto manji od unutrašnjeg promjera tijela svrdla. Vanjska strana, unutrašnja strana i dno matrice opremljeni su žljebovima za vodu za ispuštanje kamenih isječaka i hlađenje svrdla tekućinom za ispiranje. Matrica ima dovoljnu tlačnu i udarnu čvrstoću, kao i visoku tvrdoću i otpornost na habanje. Turbobušilica i impregnirano dijamantno svrdlo su važni alati u procesu bušenja nafte, a njihova kombinirana upotreba može zajedno poboljšati efikasnost bušenja i kvalitet bušenja.

2.1 Tehnički princip

Turbinski dio je osnovna komponenta turbobušilice, koja se sastoji od statora i rotora turbine, centralnih ležajeva, glavnih osovina i kućišta. Može pretvoriti energiju fluida bušaće tekućine u mehaničku energiju rotacije glavne osovine. Njena unutrašnja struktura uključuje više faza uparenih statora i rotora. Kada bušaća tekućina uđe u stator duž alata za bušenje, stator će voditi bušaću tekućinu u određenom smjeru i brzini, a zatim ući u rotor. U rotoru, bušaća tekućina će udarati u lopatice kako bi stvorila određenu razliku pritiska, što će uzrokovati rotaciju rotora. Kroz ovaj mehanizam, energija bušaće tekućine se pretvara u mehaničku energiju koja pokreće rotaciju osovine turbine.

Glavna metoda razbijanja stijena impregniranim dijamantskim svrdlom je abrazivno razbijanje stijena, odnosno korištenje dijamantskih čestica za kontinuirano brušenje, grebanje i abraziju stijene pod djelovanjem aksijalne sile i obrtnog momenta, kako bi se postigao cilj razbijanja stijene. Dijamantsko svrdlo koje uglavnom koristi ovu metodu razbijanja stijena ima visoku otpornost na habanje, što mu omogućava efikasno rješavanje visoko abrazivnih stijena u tvrdim do izuzetno tvrdim abrazivnim formacijama, te poboljšava efikasnost bušenja i vijek trajanja svrdla.

2.2 Analiza prilagodljivosti

Turbobušilica + impregnirano dijamantno svrdlo usvajaju potpuno metalnu strukturu, koja ima veću otpornost na visoke temperature i stabilniji učinak bušenja, omogućavajući joj stabilan rad čak i u ekstremnim okruženjima. Ovo je posebno važno kod operacija bušenja dubokih i ultra dubokih bunara. Ova kombinacija alata ima odlične performanse aksijalne ravnoteže, što može smanjiti bočne vibracije, generirati glatku putanju bušotine, smanjiti oštećenje zida bunara, čime se štiti svrdlo i drugi alati u bušotini, te je korisno za naknadne operacije. Zbog karakteristika velike brzine rotacije turbobušilice, kombinacija impregniranog dijamantskog svrdla i turbine velike brzine može postići izuzetno visoku efikasnost bušenja u dubokim formacijama s visokom tvrdoćom i jakom abrazivnošću, te značajno poboljšati kapacitet bušenja.

3Brzina bušenja udarnim hvatačem obrtnog momenta – Povećanje tehnologije

Udarni moment je čisto mehanički alat koji se uglavnom koristi za pomoćno razbijanje stijena PDC svrdlama. Alat generira pad pritiska kroz mlaznicu s promjenjivim protokom, formirajući zonu visokog pritiska i zonu niskog pritiska unutar nje. Kada razlika pritiska djeluje na alat, kanal protoka se prebacuje kako bi udarni čekić i početni čekić unutar alata krenuli unazad velikom brzinom. Udarni čekić kontinuirano udara u udarnu površinu, prenoseći time silu udara na svrdlo, formirajući visokofrekventni impulsni obrtni moment. Pametno pretvara energiju fluida bušaće tekućine u torzijsku, visokofrekventnu, ujednačenu i stabilnu mehaničku energiju udara i direktno je prenosi na PDC svrdlo, održavajući svrdlo i dno bušotine kontinuiranim u svakom trenutku.

3.1 Tehnički princip

Visokofrekventna stabilna udarna sila od 750 puta/min do 1500 puta/min koju pruža momentni udarac ekvivalentna je rezanju formacije više puta u minuti. To omogućava svrdlu da reže formaciju bez čekanja da torzija akumulira dovoljno energije, potpuno mijenjajući radno stanje svrdla. U ovom trenutku, svrdlo ima dvije sile za rezanje formacije: jedna je obrtni moment koji pruža rotirajući sto, a druga je udarna sila koju pruža momentni udarac. Ove dvije sile se direktno prenose na samo svrdlo, tako da se obrtni moment koji prenosi cijev za bušenje može u potpunosti iskoristiti za rezanje formacije bez otpada. Kombinovano djelovanje ovog obrtnog momenta i udarne sile ne samo da može značajno poboljšati brzinu bušenja, već i efikasno smanjiti ili eliminisati štetne vibracije svrdla tokom bušenja u tvrdim formacijama, zaštititi svrdlo, produžiti vijek trajanja svrdla, a istovremeno smanjiti zamornu čvrstoću drugih alata za bušenje i produžiti vijek trajanja drugih alata za bušenje. Slika 1 prikazuje stanje napona bušaće kolone u bušotini konvencionalnog alata za bušenje i momentnog udarca.

3.2 Analiza prilagodljivosti

Kao napredni alat za bušenje, momentni udarni mehanizam ima razumnu unutrašnju mehaničku strukturu, nema gumenih dijelova i elektronskih komponenti, te ima malo dijelova. Čak i ako dođe do kvara, on je ekvivalentan samo podvrtaču svrdla koji se kontinuirano okreće zajedno s PDC svrdlom bez utjecaja na kontinuirano bušenje, te nema potrebe za isključivanjem bušilice, tako da ima visoku pouzdanost. Momentni udarni mehanizam je pogodan za različite složene formacije, posebno za magmatske stijene s jakom abrazivnošću i slabom bušivošću. Istovremeno, alat je jednostavan za rukovanje. Prilikom korištenja momentnog udarnog mehanizma, potrebno ga je samo direktno spojiti na rotirajući ili usmjereni alat za bušenje, što je jednostavno i praktično za rukovanje.

4Složeni udarni čep

Složeni udarni element je napredna oprema za bušenje s uređajem za pretvorbu energije dizajniranim unutra, koji može pretvoriti energiju fluida za bušenje u energiju impulsnog udara, čime se generiraju stabilne visokofrekventne obodne i aksijalne sile udara. Ova metoda rada značajno poboljšava efikasnost razbijanja stijena bušaćom krunom, efikasno rješava probleme zaglavljivanja i klizanja i zadržavanja pritiska tokom bušenja, te na taj način postiže cilj povećanja brzine. Složeni udarni element ne samo da ima karakteristike torzijskog udara i prednosti momentnog udarnog elementa, već i inovativno kombinira funkciju aksijalnog udara..

složeni udarni element

4.1 Tehnički princip

Unutrašnja struktura složenog udarnog elementa sastoji se od čisto metalnog mehanizma. On pretvara energiju fluida bušaće tekućine u visokofrekventnu i stabilnu obodnu i aksijalnu energiju udara putem mehanizma za preokretanje. Tokom procesa bušenja konvencionalnog sklopa alata za bušenje, nakon što PDC svrdlo uđe u formaciju, akumulacija energije gornjeg alata za bušenje mora premašiti određenu kritičnu vrijednost da bi se započelo lomljenje stijene smicanjem. Nasuprot tome, složeni udarni element pretvara energiju fluida bušaće tekućine u energiju udara, pružajući visokofrekventnu i stabilnu silu udara za svrdlo. Na taj način, napon lomljenja stijene može brzo dostići kritični napon za smicanje formacije, što značajno poboljšava efikasnost smicanja PDC svrdla. Istovremeno, zbog smanjenja fluktuacije napona lomljenja stijene i obrtnog momenta, korisno je da svrdlo vrši ravnomjerno rezanje na dnu bušotine, eliminirajući trenutno ekstremno visoko naprezanje na PDC svrdlo kod konvencionalnih alata za bušenje. Stoga, naprezanje na svrdlo postaje ravnomjernije i stabilnije, čime se produžava vijek trajanja PDC svrdla i povećava radni vijek jednog svrdla.

4.2 Analiza prilagodljivosti

U poređenju sa momentnim udarnim elementom, složeni udarni element povećava energiju uzdužnog udara. Teoretski, njegova efikasnost razbijanja stijena je veća i pogodniji je za upotrebu u gustim formacijama. Pri istoj veličini, optimalni pritisak bušenja složenog udarnog elementa je nešto veći od pritiska momentnog udarnog elementa. Kod složenog udarnog elementa, korištena svrdla treba imati jaču otpornost na udar, a zubi za amortizaciju udara raspoređeni su pored glavnih reznih zuba svrdla, što efikasno štiti svrdlo. Prilikom bušenja u tvrdim formacijama i visoko abrazivnim formacijama, odabirom HPM serije PDC svrdla može se postići savršena ravnoteža između brzine bušenja i dužine bušenja.

5Zaključci i perspektive

Ovaj članak proučava i predstavlja uobičajene alate za povećanje brzine bušenja. Kroz analizu principa, karakteristika i područja primjene ovih alata, rezultati pokazuju da su različite vrste alata za povećanje brzine bušenja pogodne za različite geološke uslove i zahtjeve bušenja. Istovremeno, zbog različitih troškova korištenja različitih alata, izbor alata za povećanje brzine bušenja treba razmotriti i sa ekonomske perspektive.

Za buduća istraživanja predlaže se provođenje sljedećih aspekata: daljnje proučavanje mehanizma rada alata za povećanje brzine bušenja, optimizacija dizajna alata i poboljšanje njihove prilagodljivosti i efikasnosti; kombinovanje tehnologija poput vještačke inteligencije i velikih podataka kako bi se ostvarila inteligencija i daljinsko praćenje alata za povećanje brzine bušenja, te poboljšala sigurnost i efikasnost operacija bušenja; proširenje primjene alata za povećanje brzine bušenja u drugim oblastima, kao što su bunari za vodu, plinski bunari i geotermalni bunari, kako bi se zadovoljile potrebe društvenog i ekonomskog razvoja.

Kontakt: Jessie Zhou

Mobilni/Whatsapp: +0086-18109206861
E-pošta:landrill@landrilltools.com
Web:www.landrilltools.com