Wiertnica w wierceniu naftowym
Bity wiertnicze są kluczowymi narzędziami używanymi do złamania formacji skalnych i tworzenia odwiertów podczas operacji wiercenia ropy . ich wydajność bezpośrednio wpływa na jakość wiercenia, wydajności i kosztów operacyjnych .
Klasyfikacja według typu:
Przeciągnij bity
Roller Stożkowe bity
Diamentowe bity
PDC (Polycrystalline Diamond Compact)
Klasyfikacja według funkcji:
Biegi wiercenia pełnego
Podstawowe bity
Bity specjalne (e . g ., bity rozredageru, kierunkowe bity ugięcia)
Przeciągnij bity
Przeciąganie bitów reprezentują najwcześniejszy typ wiertła używanego w wierceniu obrotowym . od czasu przyjęcia metod wiercenia obrotowego wXIX wiek, te bity pozostawały w użyciu, a niektóre pola naftowe nadal je wykorzystują . głównie wykorzystywane wMiękkie i lepkie miękkie formacje, dostarczają wysokoSzybkość penetracji (ROP)i rozszerzonyMateriał filmowy. Ich kluczowe zalety obejmują prostą strukturę, łatwość produkcji, niski koszt i przydatność dlaProjektowanie i produkcja na miejscuprzez Oilfields .
Struktura bitów drag
Bit przeciągania obejmuje cztery elementy: korpus bitowy, ostrza, nasadka cierpienia i dysz . Bit Body Body z domów średniej stali węglowej jako podstawy do spawania łopat i nasadki, zawierające nici z wyczerpania w górnej części; Ostrza (zwane również skrzydłami) przyspawane do funkcji dolnej części końcowej jako podstawowe elementy cięcia .
Zasada pracy bitów drag
Przeciągnij bity pęknięcia ROCK przez akcję cięcia . W formacjach miękkich, plastikowych, ich operacja przypomina narzędzia do cięcia metalowych: Ostrza przenikają warstwę pod ciężarem (WOB), podczas gdy siły skrętne indukują ciągły przepływ plastikowy przed krawędzią tnącą, obierającą warstwę skalną według warstwy . formacje kruche w toku występują w trzech fazach:
Kolizja: Po początkowym złamaniu skały zmniejszony opór skrętny pozwala ostrzom rozwijać się i wpływać na nienaruszoną skałę;
Miażdżący i mikroprzedlanie: Siły skrętne zmiażdżyły i tworzą małe złamania ścinające;
Makro-shoaring: Kontynuacja kompresji ostrza zwiększa skręt do poziomów krytycznych, powodując awarię ścinania na dużą skalę wzdłuż płaszczyzn pękania, a następnie nagłe wydanie naprężenia skrętnego .
Ten cykliczny proces (kolizja → kruszenie i mikro-ścinanie → Sażanie makro) stanowi mechanizm fragmentacji skały drag bit w formacjach .
Właściwe użycie bitów oporu
Przeciąganie bitów są odpowiednie do formacji miękkich i lepkich miękkich . Podczas wiercenia operatorzy muszą:
① odpowiednio kontroluj wagę (WOB) i prędkość obrotu;
② Zapobiegaj odchyleniu studni, przyklejeniu i złamaniom ostrza;
③ Przyjmij krążenie o wysokiej tempie, aby zapewnić odpowiednie czyszczenie otworów i chłodzenie bitami-niezbędne ze względu na szybkie szybkości penetracji i duże objętości sadzonek w formacjach miękkich;
④ Monitoruj stożkowe wzorce zużycia (zewnętrzna prędkość liniowa powoduje przyspieszone zużycie), wymagające podwyższonego nacisku na kontrolę odchylenia i utrzymanie średnicy odwiertu .
Roller Stożkowe bity
Od czasu wprowadzenia pierwszego bitu stożka w 1909 r., Ten typ bitów osiągnął globalną przewagę w wierceniu obrotowym . bity tri-cone reprezentują teraz najstarniej stosowane bity wiertnicze na całym świecie .Konfiguracje zębówIStruktury łożysk, dostosowują się do praktycznie wszystkich typów formacji . Optymalna wydajność - charakteryzująca się konkurencyjnymszybkość penetracji (ROP)i rozszerzonyMateriał filmowy-osiąga się poprzez wybór bitów specyficznych dla formacji .
Podstawowa struktura bitów stożkowych
Ciało: Trzy nogi przyspawane razem z wątkiem API u góry .
Stożki: Stożkowe ciała stalowe zawierające skorupy stożkowe i zęby (frezowane zęby lub wkładki z węglika wolframowego) .
Łożyska i uszczelniony smar:
Dysze: Optymalizacja wydajności hydraulicznej płynu wiertniczego .
Zasada robocza bitów stożkowych
Podczas pracy na dole odwiertu cały wiertło obraca się wokół osi środkowej (nazywany obrotem bitu), podczas gdy trzy stożki toczą się wzdłuż własnych osi na dnie odwiertu (zwane rotacją stożka) . Waga na bicie (WOB) przesyłana przez zęby zęby pękają skałę (efekt kruszący) .}, a także skontaktuj się z otworem (WOB) przenoszony przez zęby i dwukrotnie rozbijają się podwójnie i dwukrotnie. zęby, powodujące pionowe oscylację centrów stożkowych . To generuje wibracje podłużne w bicie . Wibracje cyklicznie ściska i rozszerza strumień wiertła, przekształcając okres okresowo zmieniającą energię sprężystą z dolnej części wiertła w siłę uderzenia na formację zębów za pośrednictwem zębów. Mechanizm fragmentacji skały bitów stożka .
Oprócz efektów uderzenia i kruszenia, bity stożkowe wywierająakcja ścinaniaNa skale odwiertu . Podczas ruchu toczącego się stożki jednocześnie generująZejście zębaPrzeciwko formacji . ten ruch przesuwający się skał, skroba dno odwiertu podobnie do bitu przeciągania . przesuwanie zębów przede wszystkim z trzech konfiguracji projektowych:Przesunięcie stożka ,Profil stożka wtórnego, Przesunięcie osi. .Przesunięcie stożkaw połączeniu zProfile wielokonoweindukujestyczne przesuwanie, chwilaprzesunięcie osipowodujeosiowe przesuwanie. Konfiguracje projektowe zwykle przestrzegają tych zasad specyficznych dla formacji: bity dlaMiękkie do średniej twardej formacje: Włącz przesunięcie stożka, profile wielokońskie i przesunięcie osi; Bity dlaformacje średniego do twardego do twardego: Funkcje profile offsetowe i multi-cone; bity dlaNiezwykle twarde/ścierne formacje: ZatrudniaćStruktury pojedynczebez przesunięcia stożka lub zmiany osi .
Klasyfikacja i wybór bitów stożkowych
Wielu producentów produkuje bity stożkowe, oferując szeroką gamę typów i struktur bitów ., aby ułatwić wybór bitów i aplikację,Międzynarodowe Stowarzyszenie Wykonawców Wiercących (IADC)ustanowił globalnie ujednolicony standard klasyfikacji i system kodowania dla bitów stożka w rolkach
Diamentowe bity
Diamentowy bit odnosi się do wiertła, który pęka skale przez cząstki diamentowe osadzone w swojej matrycy . Diamond jest obecnie rozpoznawany jako najtrudniejsze i najbardziej odporne na zużycie materiału {3} . Diamentowe bity osiągają stosunkowo wysoką ilość materiałów do tworzenia materiałów, gdy wierci się twardo, wysoce ścienne formacje. Materiał filmowy na bit Utrzymuj silną konkurencyjność we nowoczesnym wierceniu ropy naftowej . Obecnie diamentowe bity są szeroko stosowane w konwencjonalnych operacjach wiercenia obrotowego, turbosprężarki i rdzeniStabilna termicznie polikrystaliczna (TSP)zęby diamentów widzą szczególnie obszerną aplikację .
Charakterystyka strukturalna bitów diamentowych
Diamentowy bit zawiera konstrukcję monolityczną bez poruszania komponentów, obejmująca pięć podstawowych elementów: korpus bitowy, korona, konfiguracja hydrauliczna (w tym kursy/dysze wodne, kanały przepływowe i sadzonki usuwające rowki), ochronę maryna Cechy . Boczna powierzchnia korony funkcjonuje jako strefa ochrony miernika (zamontowana z zębami miernika), podłączona do korpusu bitowego, który jest wytwarzany z macierzy węgla wolframowego lub materiału stalowego {{3}. monolitycznie z korpusem bitowym) .
Zasada robocza diamentowych bitów
Podczas wiercenia diamentowego wiele cząstek diamentów na powierzchni bitu jednocześnie angażuje się z formacjami skalnymi . Fragmentacja skały przez diamenty wykazuje wyraźne cechy w różnych typach formacji . wFormacje plastikowe(lub skały wykazujące plastyczność pod wpływem stresu), diamenty przenikają formaWaga na bit (WOB)i indukuj szczelinowanie lub plastikowy przepływ skały przedBit momentu obrotowy. Ten przełomowy mechanizm przypomina proces „orki”, stąd nazywał się ”efekt orki".
Mechanizmy fragmentacji skal w różnych formacjach
Podczas wiercenia wkruche formacje, Diamentowe bity przede wszystkim pękające skałę przez mechanizm „kruszenia” .Waga na bit (WOB)Imoment obrotowy, indukowane naprężenia powodują złamanie skały pod nanami diamentowymi wzdłuż maksymalnych płaszczyzn naprężeń ścinających . To tworzy złamane rowki za ruchomymi diamentami, gdzie objętość fragmentacji skały znacząco przekracza natychmiastową strefę penetracji .
Wtwarde formacje(E . g ., chert, krzemionkowy dolomite), zaimpregnowane diamentowe bity, które osadziły drobne cząsteczki diamentów w macierzy-. ich przełomowy proces przypomina ocieranie się do szlifowania kół . każda eksponowana funkcja diamentowa, jako funkcje mikro-przemierzające, lębia, a nie odrobina roli, która przypomina ropię, a nie odrobiną lodu. Narzędzie Infinite-Blade . Podczas pracy wystające diamentowe krawędzie pęknięcia ROCK przez działania mikro-ścinające i zarysowania . Ten mechanizm szlifowania stanowi fragmentację na poziomie powierzchni o niższej wydajności .
Właściwe zastosowanie bitów diamentowych
Diamentowe bity są odpowiednie do wiercenia od średniego do twardych, formacji ściernych, a także wiercenia turbinowego, głębokiego/ultra-głębokiego wiercenia studni i operacji rdzeniowych . Po rozmieszczeniu bitu diamentowego, dno odwiertu musi być dokładnie oczyszczone, aby zapewnić, że nie ma metalowych resztek resztek ..okres zerwaniaużywającNiska waga na bit (WOB)Izmniejszona prędkość obrotowa. Następnie wiercenie przebiega zstosunkowo niski WOB (niższe niż bity stożkowe), Wysokie prędkości obrotowe, Imaksymalne prędkości przepływu. Operacje rozwiercania powinny być zminimalizowane ., gdy rozrywanie jest nieuniknione, zastosuj, zastosujMinimalny WOBIniskie obroty; Operacje należy wykonywać jednolicie, aby zapobiec szczelinowaniu diamentowym i nadmiernym zużyciu wSekcja Gage.
Bity PDC (polikrystaliczne kompaktowe bilety)
Bit PDC, skrócony zPolycrystallin Diamond Compact Bit, nazywa się również aPolikrystaliczny diamentowy kawałek nożaLubKompaktowy bit noża. Od czasu General Electric Company (USA) wprowadziło Cutters PDC w 1973Wysoka szybkość penetracji (ROP), Rozszerzone życie służby, Iwyjątkowy materiał filmowy. Praktycznie wszyscy producenci bitów wiertła przyjęli tę technologię do wyprodukowania zastrzeżonych linii produktów bitowych PDC .
Charakterystyka strukturalna bitów PDC
Bity PDC składają się z korpusu bitowego, przecinków PDC i dysz, sklasyfikowanych wstalowe ciałoIMATRIX-BODYSerie oparte na różnicach strukturalnych i produkcyjnych .
Stalowe bity PDC
Cały korpus bitowy jest wytwarzany ze stali średniej węglowej za pomocą mechanicznych procesów produkcyjnych . otwory są wywiercone na twarzy bitu, aby zabezpieczyć cięty PDC w koronie za pośrednictwemdopasowanie zakłóceń. Korona ulega zabiegom stwardnienia powierzchniowego (powłoka węgla wolframa, gaźniki itp. .) w celu zwiększenia oporu erozji . Zalety podstawowe obejmują uproszczone produkcję; Wady obejmują niską odporność na erozję i niewiarygodną retencję noża, co skutkuje ograniczoną bieżącą aplikacją .
Matrix-Body PDC bity
Górna sekcja wykorzystuje konstrukcję stalową, a dolna część mamatryca odporna na zużycie węglików wolframowychuformowane przezspiekanie metalurgiczne proszku. PDC Cutters są zasłonięte na gniazda wstępnie ustawione za pomocą stopów lutowniczych o niskiej temperaturze . Wysoka twardość i odporność na erozę umożliwiają rozszerzoną żywotność i doskonałe materiały filmowe
Zasada robocza bitów PDC
PDC bity złamania skały przezMechanizm ścinania. samozwańcze nożyce łatwo przenikają formacje pod podmiotemWaga na bit (WOB), awansując do przodumoment obrotowyAby ścinać rock . z wieloma nożytami PDC działającymi jednocześnie, dno odwiertu rozwija się licznedarmowe rockowe twarze-Udostępnianie wydajności fragmentacji poprzez rozproszone akcję ścinania .
Właściwe zastosowanie bitów PDC
Bity PDC osiągają optymalną wydajność wRozszerzone jednorodne formacjeod miękkich do średniej twardej . są nieodpowiednie dlawarstwy żwiroweIWspinane twarde/miękkie formacje. Parametry wiercenia powinny zastosowaćNiska waga na bit (WOB), Wysokie prędkości obrotowe, Imaksymalne prędkości przepływuAby uzyskać efektywną wydajność bit . przed wdrożeniem, dno odwiertu musi zostać wyczyszczone z metalowych zanieczyszczeń . po początkowym pochodzeniu, użyj, użyjMinimalny WOBIZmniejszone obrotyW przypadku włamania do ustalenia wzoru dolnego otworu, a następnie wznowić normalne wiercenie .monolityczne struktury bitówBez ruchomych komponentów bity PDC są idealne do szybkiej prędkościturbodoładowanieAplikacje .