Gręžimo ir gamybos technologijos | Kas yra gręžimo greitis – didinantys įrankiai? Kaip efektyviai pagerinti gręžimo efektyvumą ir sumažinti išlaidas?

1Aukštos temperatūros atsparumas, vienodo sienelės storio sraigtiniai gręžimo greičio didinimo technologija

Aukštai temperatūrai atsparus vienodo sienelės storio sraigtas yra greitį didinantis įrankis, specialiai sukurtas siekiant patenkinti didelio našumo ir patikimumo poreikius gręžimo pramonėje. Naudojant tradicinius gręžimo sraigtus, dėl aukštos temperatūros aplinkos ir sudėtingų darbo sąlygų dažnai atsiranda didelis nusidėvėjimas ir nuovargio pažeidimai, dėl kurių sumažėja gręžimo efektyvumas. Tačiau aukštai temperatūrai atsparus vienodo sienelės storio sraigtas pasižymi puikiu atsparumu aukštai temperatūrai, todėl gali išlaikyti stabilias mechanines savybes aukštoje temperatūroje, sumažinti įrangos gedimus, kuriuos sukelia aukšta temperatūra, ir taip pagerinti gręžimo greitį.

1.1 Techninis principas

Gręžinio variklis tiesiogiai suka grąžtą uolienų skaldymui ir gręžimui, todėl gali efektyviau perduoti galią grąžtui, sumažinti energijos nuostolius ir optimizuoti gręžinių įrankių darbo našumą. Taip yra todėl, kad variklis tiesiogiai suka grąžtą, todėl galima išvengti galios nuostolių, atsirandančių dėl perdavimo sistemos praradimo, todėl uolienų skaldymui gręžiant sunaudojama daugiau energijos, pagerėja gręžimo greitis ir efektyvumas. Siekiant dar labiau pagerinti įrangos atsparumą aukštai temperatūrai, vienodo sienelių storio sraigtas naudoja specialias aukštai temperatūrai atsparias medžiagas ir paviršiaus apdorojimo technologijas. Pavyzdžiui, kaip pagrindinė medžiaga naudojamas legiruotas plienas arba įrangos paviršius termiškai apdorojamas arba padengiamas, siekiant pagerinti įrangos atsparumą aukštai temperatūrai. Kadangi statorius pagamintas iš iš anksto pagaminto plieninio korpuso su specifine skerspjūvio forma, o po to įpurškiamas klijais, kad susidarytų plonas ir vienodo storio gumos sluoksnis, variklis turi didesnį sukimo momentą ir gali prisitaikyti prie įvairių sudėtingų geologinių sąlygų. Ši konstrukcija sumažina tarpą tarp variklio statoriaus ir rotoriaus, taip sumažinant trintį ir nusidėvėjimą, pagerinant įrangos tarnavimo laiką ir patikimumą. Įrankis taip pat turi mechaninį fiksavimo arba trinties mažinimo mechanizmą, kuris pagerina įrangos sukimosi tikslumą ir stabilumą bei padeda išvengti gręžimo efektyvumo sumažėjimo, kurį sukelia varžto vibracija ar ekscentricitetas.

1.2 Prisitaikymo analizė

Kalbant apie eksploatacines savybes, aukštai temperatūrai atsparus vienodo sienelės storio varžtasgręžimo įrankisJis ne tik pasižymi visomis įprastų sraigtinių variklių savybėmis, bet ir dideliu sukimo momentu, lengvu užvedimu ir dideliu atsparumu perkrovoms, todėl labiau tinka gręžimo operacijoms giliuose aukštos temperatūros dariniuose. Naudojant tiesų sraigtą su mažu švytuokliniu gręžimo įrankiu didelio įdubimo dariniuose, galima pasiekti didelį gręžimo greitį esant mažam gręžimo slėgiui ir žymiai sumažinti bei užkirsti kelią nuokrypoms. Tuo pačiu metu tiesaus sraigto konstrukcija taip pat gali užtikrinti stabilią atraminę jėgą, kad grąžtas nenukryptų didelio įdubimo dariniuose, taip pagerinant gręžimo stabilumą. Tiek teoriniai tyrimai, tiek praktinis pritaikymas rodo, kad greito gręžimo technologija, naudojant aukštai temperatūrai atsparius vienodo sienelių storio sraigtus, gali žymiai padidinti grąžto sukimosi greitį gręžinio dugne, prisitaikyti prie aukštos temperatūros aplinkos gręžinyje ir efektyviai optimizuoti gręžinio kokybės kontrolę. Tuo pačiu metu ji taip pat gali sumažinti viršutinės pavaros apkrovą ir gręžimo įrankio sukimo momentą bei pailginti gręžimo įrankio tarnavimo laiką. Palyginti su įprastu PDC gręžimo įrankio mazgu, šis metodas gali gerokai pagerinti gręžimo efektyvumą ir parodyti puikų visapusišką ekonominį bei techninį poveikį.

2Turbina + impregnuotas deimantinis grąžtas – didėjanti technologija

Turbogrąžis yra gręžinio gręžimo įrankis, galintis paversti skysčio hidraulinę energiją sukimosi mechanine energija, tokiu būdu priversdamas grąžtą suktis ir smūgiuoti, užtikrindamas didelį gręžimo greitį ir efektyvumą. Jį daugiausia sudaro trys dalys: turbinos sekcija, universalus velenas ir transmisijos velenas. Įmirkytas deimantinis grąžtas yra deimantinio grąžto tipas. Jo matrica gaminama sukepinant deimanto polikristalines daleles matricos išorėje, todėl grąžtas tampa agresyvesnis. Matrica turi tam tikrą aukštį, jos išorinis skersmuo yra šiek tiek didesnis nei grąžto korpuso išorinis skersmuo, o vidinis skersmuo yra šiek tiek mažesnis nei grąžto korpuso vidinis skersmuo. Matricos išorinėje pusėje, vidinėje pusėje ir apačioje yra vandens grioveliai, skirti uolienų atliekoms išpilti ir grąžtui aušinti praplovimo skysčiu. Matrica pasižymi pakankamu gniuždymo ir smūgio stiprumu, taip pat dideliu kietumu ir atsparumu dilimui. Turbogrąžis ir įmirkytas deimantinis grąžtas yra svarbūs naftos gręžimo proceso įrankiai, o jų bendras naudojimas gali kartu pagerinti gręžimo efektyvumą ir gręžimo kokybę.

2.1 Techninis principas

Turbinos sekcija yra pagrindinis turbininio grąžto komponentas, sudarytas iš turbinos statorių ir rotorių, centralizuotų guolių, pagrindinių velenų ir korpusų. Ji gali paversti gręžimo skysčio energiją mechanine pagrindinio veleno sukimosi energija. Jos vidinę struktūrą sudaro keli suporuotų statorių ir rotorių etapai. Kai gręžimo skystis patenka į statorių išilgai gręžimo įrankio, statorius nukreipia gręžimo skystį tam tikra kryptimi ir greičiu, o tada patenka į rotorių. Rotoriuje gręžimo skystis veikia mentes, sukurdamas tam tikrą slėgio skirtumą, dėl kurio rotorius sukasi. Šiuo mechanizmu gręžimo skysčio energija paverčiama mechanine energija, kuri varo turbinos veleną.

Pagrindinis impregnuoto deimantinio grąžto uolienų skaldymo būdas yra abrazyvinis uolienų skaldymas, t. y. deimanto dalelės nuolat šlifuoja, braižo ir dilina uolienas, veikiant ašinei jėgai ir sukimo momentui, kad būtų pasiektas uolienų skaldymo tikslas. Deimantinis grąžtas, daugiausia naudojantis šį uolienų skaldymo būdą, pasižymi dideliu atsparumu dilimui, todėl gali efektyviai susidoroti su labai abrazyvinėmis uolienomis kietose – itin kietose abrazyvinėse formacijose, taip pagerindamas gręžimo efektyvumą ir grąžto tarnavimo laiką.

2.2 Prisitaikymo analizė

Turbogrąžis + impregnuotas deimantinis grąžtas yra pagamintas iš metalo, todėl yra atsparesnis aukštai temperatūrai ir stabilesnis gręžimo efektas, todėl jis stabiliai veikia net ekstremaliomis sąlygomis. Tai ypač svarbu gręžiant gilius ir itin gilius gręžinius. Šis įrankių derinys pasižymi puikiomis ašinio balanso savybėmis, kurios gali sumažinti šoninę vibraciją, užtikrinti sklandžią gręžinio trajektoriją, sumažinti gręžinio sienelės pažeidimus, taip apsaugant grąžtą ir kitus gręžimo įrankius, ir yra naudingas vėlesnėms operacijoms. Dėl didelio turbogrąžio sukimosi greičio charakteristikų impregnuoto deimantinio grąžto ir didelio greičio turbinos derinys gali užtikrinti itin didelį gręžimo efektyvumą giliuose, didelio kietumo ir stipraus abrazyvumo dariniuose ir gerokai padidinti gręžimo našumą.

3Sukimo momento smūginio gręžimo greitis – didėjanti technologija

Sukimo momento smūgis yra grynai mechaninis elektrinis įrankis, daugiausia naudojamas PDC grąžtų pagalbiniam uolienų trupinimui. Įrankis generuoja slėgio kritimą per kintamo srauto antgalį, jo viduje suformuodamas aukšto ir žemo slėgio zonas. Kai slėgio skirtumas veikia įrankį, srauto kanalas persijungia, kad smūginis plaktukas ir įrankio viduje esantis paleidimo plaktukas dideliu greičiu judėtų atvirkščiai. Smūginis plaktukas nuolat smūgiuoja į smūgio paviršių, taip perduodamas smūgio jėgą grąžtui, suformuodamas aukšto dažnio impulsinį sukimo momentą. Jis sumaniai paverčia gręžimo skysčio energiją sukimo, aukšto dažnio, vienoda ir stabilia mechanine smūgio energija ir tiesiogiai perduoda ją PDC grąžtui, visą laiką išlaikydamas grąžto ir gręžinio dugno sąlytį.

3.1 Techninis principas

Sukimo momento smūgio įtaiso sukuriama aukšto dažnio stabili smūgio jėga nuo 750 iki 1500 kartų per minutę prilygsta formacijos pjovimui kelis kartus per minutę. Tai leidžia grąžtui pjauti formaciją nelaukiant, kol sukimas sukaups pakankamai energijos, visiškai pakeisdamas grąžto veikimo būseną. Šiuo metu grąžtas turi dvi jėgas formacijai pjauti: vieną – sukimo momentą, kurį sukuria sukamasis stalas, ir kitą – smūgio jėgą, kurią sukuria sukimo momento smūgio įtaisas. Šios dvi jėgos tiesiogiai perduodamos pačiam grąžtui, todėl gręžimo vamzdžio perduodamas sukimo momentas gali būti visiškai panaudotas formacijai pjauti be nuostolių. Bendras šio sukimo momento ir smūgio jėgos poveikis gali ne tik žymiai padidinti gręžimo greitį, bet ir efektyviai sumažinti arba pašalinti kenksmingą grąžto vibraciją gręžiant kietose formacijose, apsaugoti grąžtą, pailginti grąžto tarnavimo laiką ir tuo pačiu metu sumažinti kitų gręžimo įrankių nuovargio stiprumą bei pailginti kitų gręžimo įrankių tarnavimo laiką. 1 paveiksle parodyta įprastinio gręžimo įrankio ir sukimo momento smūgio įtaiso gręžimo stygos įtempio būsena.

3.2 Prisitaikymo analizė

Kaip pažangus gręžimo įrankis, sukimo momento smūgis turi pagrįstą vidinę mechaninę struktūrą, be guminių ir elektroninių dalių, ir mažai dalių. Net ir sugedus, jis prilygsta nuolat kartu su PDC grąžtu besisukančiam grąžtui, nepaveikiant nuolatinio gręžimo, ir nereikia išjungti grąžto, todėl yra labai patikimas. Sukimo momento smūgis tinka įvairioms sudėtingoms formacijoms, ypač magminėms uolienoms, pasižyminčioms dideliu abrazyvumu ir prastu gręžimo efektyvumu. Tuo pačiu metu įrankį lengva valdyti. Naudojant sukimo momento smūginį grąžtą, jį tereikia tiesiogiai prijungti prie besisukančio arba kryptinio gręžimo įrankio, todėl jį paprasta ir patogu valdyti.

4Sudėtinis smūgis

Sudėtinis smūginis elementas yra pažangi gręžimo įranga su viduje suprojektuotu energijos konvertavimo įtaisu, kuris gali paversti gręžimo skysčio energiją impulsine smūgio energija, taip generuodamas stabilias aukšto dažnio apskritimo ir ašines smūgio jėgas. Šis darbo metodas žymiai pagerina grąžto uolienų skaldymo efektyvumą, efektyviai išsprendžia gręžimo metu kylančias slydimo ir slėgio išlaikymo problemas, taip pasiekiant greičio didinimo tikslą. Sudėtinis smūginis elementas ne tik pasižymi sukimo momento smūginio elemento sukamosiomis smūgio savybėmis ir pranašumais, bet ir novatoriškai sujungia ašinio smūgio funkciją..

sudėtinis smūgis

4.1 Techninis principas

Sudėtinio smūgio įtaiso vidinė struktūra sudaryta iš gryno metalo. Jis per atvirkštinį mechanizmą paverčia gręžimo skysčio energiją į aukšto dažnio ir stabilią apskritiminę bei ašinę smūgio energiją. Įprasto gręžimo įrankio mazgo gręžimo proceso metu, kai PDC grąžtas patenka į formaciją, viršutinio gręžimo įrankio energijos kaupimasis turi viršyti tam tikrą kritinę vertę, kad prasidėtų uolienų šlyties procesas. Priešingai, sudėtinis smūgis įtaisas paverčia gręžimo skysčio energiją smūgio energija, užtikrindamas grąžtui aukšto dažnio ir stabilią smūgio jėgą. Tokiu būdu uolienų ardymo įtempis gali greitai pasiekti kritinį įtempį formacijos šlyčiai, o tai labai pagerina PDC grąžto šlyties efektyvumą. Tuo pačiu metu, dėl sumažėjusio uolienų ardymo įtempio ir sukimo momento svyravimų, grąžtui naudinga atlikti tolygų pjovimą gręžinio dugne, pašalinant akimirksniu itin didelį įtempį PDC grąžtui, veikiant įprastiems gręžimo įrankiams. Todėl grąžto įtempis tampa tolygesnis ir stabilesnis, taip pailginant PDC grąžto tarnavimo laiką ir padidinant vieno grąžto darbinį plotą.

4.2 Prisitaikymo analizė

Palyginti su sukimo momento smogtuvu, sudėtinis smogtuvas padidina išilginio smūgio energiją. Teoriškai jo uolienų trupinimo efektyvumas yra didesnis, todėl jis labiau tinka naudoti tankiose formacijose. Esant tokiam pačiam dydžiui, optimalus sudėtinio smogtuvo gręžimo slėgis yra šiek tiek didesnis nei sukimo momento smogtuvo. Sudėtiniam smogtuvui naudojamas grąžtas turėtų pasižymėti didesniu atsparumu smūgiams, o šalia pagrindinių pjovimo dantų yra išdėstyti smūgius sugeriantys dantys, kurie veiksmingai apsaugo grąžtą. Gręžiant kietose ir labai abrazyviose formacijose, pasirinkus HPM serijos PDC grąžtus, galima pasiekti tobulą pusiausvyrą tarp gręžimo greičio ir medžiagos kiekio.

5Išvados ir perspektyvos

Šiame straipsnyje nagrinėjami ir pristatomi įprasti gręžimo greitį didinantys įrankiai. Išanalizavus šių įrankių principus, charakteristikas ir taikymo sritis, gauti rezultatai rodo, kad skirtingų tipų gręžimo greitį didinantys įrankiai tinka skirtingoms geologinėms sąlygoms ir gręžimo reikalavimams. Tuo pačiu metu, dėl skirtingų įvairių įrankių naudojimo sąnaudų, gręžimo greitį didinančių įrankių pasirinkimą reikia vertinti ir ekonominiu požiūriu.

Būsimiems tyrimams siūloma atlikti šiuos aspektus: toliau tirti gręžimo greitį didinančių įrankių veikimo mechanizmą, optimizuoti įrankių konstrukciją ir pagerinti jų pritaikomumą bei efektyvumą; derinti tokias technologijas kaip dirbtinis intelektas ir didieji duomenys, siekiant realizuoti gręžimo greitį didinančių įrankių intelektą ir nuotolinį stebėjimą, pagerinti gręžimo operacijų saugą ir efektyvumą; išplėsti gręžimo greitį didinančių įrankių taikymą kitose srityse, tokiose kaip vandens gręžiniai, dujų gręžiniai ir geoterminiai gręžiniai, siekiant patenkinti socialinio ir ekonominio vystymosi poreikius.

Kontaktas: Jessie Zhou

Mobilusis telefonas / „WhatsApp“: +0086-18109206861
El. paštas:landrill@landrilltools.com
Žiniatinklis:www.landrilltools.com