Tehnologija bušenja i proizvodnje | Što su alati za povećanje brzine bušenja? Kako učinkovito poboljšati učinkovitost bušenja i smanjiti troškove?

1Visoka temperaturna otpornost, jednaka debljina stijenke, brzina bušenja vijaka – rastuća tehnologija

Vijak s jednakom debljinom stijenke otporan na visoke temperature je alat za povećanje brzine posebno dizajniran za zadovoljavanje potreba visokih performansi i visoke pouzdanosti u industriji bušenja. Tijekom upotrebe tradicionalnih vijaka za bušenje, zbog visokotemperaturnog okruženja i složenih radnih uvjeta, često dolazi do ozbiljnog trošenja i oštećenja od zamora, što dovodi do smanjenja učinkovitosti bušenja. Međutim, vijak s jednakom debljinom stijenke otporan na visoke temperature ima izvrsnu otpornost na visoke temperature, što može održati stabilna mehanička svojstva u okruženju s visokom temperaturom, smanjiti kvarove opreme uzrokovane visokim temperaturama i time poboljšati brzinu bušenja.

1.1 Tehnički princip

Motor u bušotini izravno pokreće svrdlo za razbijanje stijene i bušenje, što može učinkovitije prenositi snagu na svrdlo, smanjiti gubitak energije i optimizirati radne performanse alata za bušotinu. To je zato što motor izravno pokreće svrdlo, što može izbjeći gubitak snage uzrokovan gubitkom prijenosnog sustava, tako da se više energije koristi za bušenje za razbijanje stijene, poboljšavajući brzinu i učinkovitost bušenja. Kako bi se dodatno poboljšala otpornost opreme na visoke temperature, vijak s jednakom debljinom stijenke otporan na visoke temperature koristi neke posebne materijale otporne na visoke temperature i tehnologije površinske obrade. Na primjer, kao glavni materijal koristi se visokolegirani čelik ili se površina opreme podvrgava toplinskoj obradi ili premazu kako bi se poboljšala otpornost opreme na visoke temperature. Budući da stator usvaja unaprijed izrađenu čeličnu ljusku sa specifičnim oblikom poprečnog presjeka, a zatim se ubrizgava ljepilom kako bi se formirao tanki sloj gume jednake debljine, motor ima veći izlazni okretni moment i može se prilagoditi raznim složenim geološkim uvjetima. 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 točnost rotacije i stabilnost opreme te izbjeglo smanjenje učinkovitosti bušenja uzrokovano vibracijama vijka ili ekscentričnošću.

1.2 Analiza prilagodljivosti

Što se tiče performansi, vijak jednake debljine stijenke otporan na visoke temperaturealat za bušenjeNe samo da ima sve karakteristike običnih vijčanih motora, već ima i karakteristike velikog okretnog momenta, lakog pokretanja i jake otpornosti na preopterećenje, što ga čini prikladnijim za bušenje u dubokim formacijama visokih temperatura. Korištenjem ravnog vijka s malim njihalnim alatom za bušenje u formacijama visokog pada, može se postići velika brzina bušenja uz nizak tlak bušenja, te se može postići značajan učinak smanjenja i sprječavanja odstupanja. Istovremeno, dizajn ravnog vijka također može osigurati stabilnu potpornu silu 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 učinkovito optimizirati kontrolu kvalitete bušotine. Istovremeno, može smanjiti i opterećenje gornjeg pogona i okretni moment alata za bušenje te produžiti vijek trajanja alata za bušenje. U usporedbi s konvencionalnim sklopom PDC alata za bušenje, ova metoda može uvelike poboljšati učinkovitost bušenja i pokazati izvrsne sveobuhvatne ekonomske i tehničke učinke.

2Turbina + impregnirano dijamantno svrdlo Brzina – Povećana tehnologija

Turbobušilica je električni alat za bušenje u bušotini koji može pretvoriti hidrauličku energiju fluida u rotacijsku mehaničku energiju, čime pokreće svrdlo na rotaciju i udaranje te ostvaruje brzo i učinkovito bušenje. Uglavnom se sastoji od tri dijela: turbinskog dijela, univerzalnog vratila i prijenosnog vratila. Impregnirano dijamantno svrdlo je vrsta dijamantnog svrdla. Njegova matrica je izrađena sinteriranjem dijamantnih polikristalnih čestica na vanjskoj strani matrice, što svrdlo čini agresivnijim. Matrica ima određenu visinu, njezin vanjski promjer je nešto veći od vanjskog promjera tijela svrdla, a njezin unutarnji promjer je nešto manji od unutarnjeg promjera tijela svrdla. Vanjska strana, unutarnja strana i dno matrice opremljene su žljebovima za vodu za ispuštanje stijena 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 važni su alati u procesu bušenja nafte, a njihova kombinirana upotreba može zajedno poboljšati učinkovitost bušenja i kvalitetu bušenja.

2.1 Tehnički princip

Turbinski dio je središnja komponenta turbobušilice, koja se sastoji od statora i rotora turbine, središnjih ležajeva, glavnih osovina i kućišta. Može pretvoriti energiju fluida bušaće tekućine u mehaničku energiju rotacije glavne osovine. Njegova unutarnja 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 će bušaća tekućina udarati u lopatice kako bi stvorila određenu razliku tlaka, što će uzrokovati rotaciju rotora. Kroz ovaj mehanizam, energija bušaće tekućine pretvara se u mehaničku energiju koja pokreće rotaciju osovine turbine.

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

2.2 Analiza prilagodljivosti

Turbobušilica + impregnirano dijamantno svrdlo imaju potpuno metalnu strukturu koja ima veću otpornost na visoke temperature i stabilniji učinak bušenja, što omogućuje stabilan rad čak i u ekstremnim uvjetima. To je posebno važno kod operacija bušenja dubokih i ultradubokih bušotina. Ova kombinacija alata ima izvrsne performanse aksijalne ravnoteže, što može smanjiti bočne vibracije, stvoriti glatku putanju bušotine, smanjiti oštećenje stijenke bušotine, čime se štiti svrdlo i drugi alati u bušotini, te je korisno za naknadne operacije. Zbog karakteristika velike brzine rotacije turbobušilice, kombinacija impregniranog dijamantnog svrdla i turbine velike brzine može postići izuzetno visoku učinkovitost bušenja u dubokim formacijama s visokom tvrdoćom i jakom abrazivnošću te uvelike poboljšati kapacitet bušenja.

3Brzina bušenja udarnim glavkom – Povećana tehnologija

Udarni momentni uređaj je čisto mehanički alat koji se uglavnom koristi za pomoćno razbijanje stijena PDC svrdlama. Alat stvara pad tlaka kroz mlaznicu s promjenjivim protokom, formirajući zonu visokog tlaka i zonu niskog tlaka unutar nje. Kada razlika tlaka djeluje na alat, kanal protoka se prebacuje kako bi udarni čekić i početni čekić unutar alata krenuli unatrag velikom brzinom. Udarni čekić kontinuirano udara o udarnu površinu, prenoseći time silu udara na svrdlo, formirajući visokofrekventni impulsni moment. Pametno pretvara energiju fluida bušaće tekućine u torzijsku, visokofrekventnu, jednoliku i stabilnu mehaničku energiju udara te je izravno 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 osigurava momentni udarac ekvivalentna je rezanju formacije više puta u minuti. To omogućuje 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 moment koji osigurava rotacijski stol, a druga je udarna sila koju osigurava momentni udarac. Ove dvije sile se izravno prenose na samo svrdlo, tako da se moment koji prenosi bušaća cijev može u potpunosti iskoristiti za rezanje formacije bez otpada. Kombinirano djelovanje ovog momenta i udarne sile ne samo da može značajno poboljšati brzinu bušenja, već i učinkovito smanjiti ili eliminirati štetne vibracije svrdla tijekom bušenja u tvrdim formacijama, zaštititi svrdlo, produžiti vijek trajanja svrdla i istovremeno smanjiti čvrstoću na zamor drugih alata za bušenje i produžiti vijek trajanja drugih alata za bušenje. Slika 1 prikazuje stanje naprezanja bušaće kolone u bušotini konvencionalnog alata za bušenje i momentnog udarca.

3.2 Analiza prilagodljivosti

Kao napredni alat za bušenje, momentni udarni element ima razumnu unutarnju mehaničku strukturu, nema gumenih dijelova i elektroničkih komponenti te ima malo dijelova. Čak i ako zakaže, ekvivalentan je samo podvrtaču svrdla koji se kontinuirano okreće zajedno s PDC svrdlom bez utjecaja na kontinuirano bušenje, te nema potrebe za isključivanjem bušilice, pa ima visoku pouzdanost. Momentni udarni element prikladan je za različite složene formacije, posebno za magmatske stijene s jakom abrazivnošću i slabom bušivošću. Istovremeno, alat je jednostavan za rukovanje. Prilikom korištenja momentnog udarnog elementa, potrebno ga je samo izravno 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 ugrađenim uređajem za pretvorbu energije koji može pretvoriti energiju tekućine za bušenje u energiju impulsnog udara, čime se generiraju stabilne visokofrekventne obodne i aksijalne sile udara. Ova metoda rada značajno poboljšava učinkovitost razbijanja stijena svrdla, učinkovito rješava probleme zaglavljivanja i klizanja te zadržavanja tlaka tijekom bušenja te time postiže cilj povećanja brzine. Složeni udarni element ne samo da ima torzijske udarne karakteristike i prednosti momentnog udarnog elementa, već i inovativno kombinira funkciju aksijalnog udara..

složeni udarni element

4.1 Tehnički princip

Unutarnja struktura složenog udarnog elementa sastoji se od čistog metalnog mehanizma. Pretvara energiju fluida bušaće tekućine u visokofrekventnu i stabilnu obodnu i aksijalnu energiju udara putem mehanizma za preokretanje. Tijekom procesa bušenja konvencionalnim sklopom 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, osiguravajući visokofrekventnu i stabilnu silu udara za svrdlo. Na taj način, napon lomljenja stijene može brzo dosegnuti kritični napon za smicanje formacije, što uvelike poboljšava učinkovitost smicanja PDC svrdla. Istovremeno, zbog smanjenja fluktuacije napona lomljenja stijene i momenta, korisno je da svrdlo izvodi jednoliko rezanje na dnu bušotine, eliminirajući trenutno ekstremno visoko naprezanje na PDC svrdlo kod konvencionalnih alata za bušenje. Stoga, naprezanje na svrdlo postaje jednoličnije i stabilnije, čime se produžuje vijek trajanja PDC svrdla i povećava radni vijek jednog svrdla.

4.2 Analiza prilagodljivosti

U usporedbi s momentnim udarnim elementom, složeni udarni element povećava energiju uzdužnog udara. Teoretski, njegova učinkovitost razbijanja stijena je veća i prikladniji je za upotrebu u gustim formacijama. Pri istoj veličini, optimalni tlak bušenja složenog udarnog elementa je nešto veći od tlaka momentnog udarnog elementa. Kod složenog udarnog elementa, korišteno svrdlo trebalo bi imati jaču otpornost na udarce, a uz glavne rezne zube svrdla raspoređeni su zubi koji apsorbiraju udarce, što učinkovito 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 duljine bušenja.

5Zaključci i perspektive

Ovaj članak proučava i predstavlja uobičajene alate za povećanje brzine bušenja. Analizom principa, karakteristika i područja primjene ovih alata, rezultati pokazuju da su različite vrste alata za povećanje brzine bušenja prikladne za različite geološke uvjete i zahtjeve bušenja. Istovremeno, zbog različitih troškova korištenja različitih alata, odabir alata za povećanje brzine bušenja treba razmotriti i s ekonomskog gledišta.

Za buduća istraživanja predlaže se provođenje sljedećih aspekata: daljnje proučavanje mehanizma rada alata za povećanje brzine bušenja, optimizacija dizajna alata te poboljšanje njihove prilagodljivosti i učinkovitosti; kombiniranje tehnologija poput umjetne inteligencije i velikih podataka kako bi se ostvarila inteligencija i daljinsko praćenje alata za povećanje brzine bušenja te poboljšala sigurnost i učinkovitost operacija bušenja; proširenje primjene alata za povećanje brzine bušenja u drugim područjima, kao što su bušotine za vodu, plinske bušotine i geotermalne bušotine, kako bi se zadovoljile potrebe društvenog i gospodarskog razvoja.

Kontakt: Jessie Zhou

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