Gręžimo greitį didinančių įrankių tyrimai

Šiuo metu gręžimo greitį didinantys įrankiai daugiausia skirstomi į dvi kategorijas: mechaninio tipo ir hidraulinio tipo. Mechaniniai įrankiai naudoja grąžto svorį (WOB), kad sukurtų smūgio jėgą, kuri efektyviai pagerina uolienų ardymo efektyvumą kietose formacijose, tačiau yra tokių problemų kaip stipri vibracija, didelės energijos sąnaudos ir lengvas nuovargio pažeidimas. Hidrauliniai įrankiai naudoja gręžimo skystį smūginiams plaktukams varyti, derindami smūgį, sukimąsi ir srovę uolienoms ardyti. Jie turi didelių pranašumų didindami įsiskverbimo greitį (ROP), kontroliuodami gręžinio nuokrypį ir prailgindami grąžto tarnavimo laiką, tačiau paprastai turi tokių problemų kaip vieno smūgio dažnis ir sunkumai prisitaikant prie skirtingų formacijų poreikių.

Smūginio gręžimo technologija pagal veikimo būdą daugiausia skirstoma į tris kategorijas: sukimo smūgio technologiją, ašinio smūgio technologiją ir ašinio-sukimo sudėtinę smūgio technologiją. Smūginio gręžimo esmė, siekiant padidinti greitį, yra dujų ar skysčio slėgio energijos pavertimas ašine arba sukimo smūgio mechanine energija per smogtuvą, kuris tiesiogiai veikiamas antgalio gale, pagerinant antgalio pjovimo sąlygas ir padidinant antgalio uolienų laužymo efektyvumą.

Sukamojo smūginio gręžimo technologija – tai pastaraisiais metais atsiradusi gręžimo greitį didinanti technologija, daugiausia naudojama PDC grąžtų sukeliamos „slydimo“ vibracijos problemai spręsti. Naudojimo metu sukimo smūgis montuojamas grąžto gale. Dėl vidinės konstrukcijos jis gali paversti skysčio hidraulinę energiją sukimo smūgio mechanine energija. Grąžtas skaldo uolieną, veikiant grąžto virvės pastovaus sukimo momento ir smūgio momento, kurį sukuria smogtuvas, bendram poveikiui.

Šie pavyzdžiai pristato du novatoriškus įrankius

1. Gręžimo greitį didinantis įrankis su reguliuojamu smūgio dažniu

Reguliuojamo dažnio hidraulinis gręžimo greičio didinimo įrankis turi pagrindinę smūginę konstrukciją, sudarytą iš guolių, apatinio veleno korpuso, stūmoklių porų, smūginio plaktuko, droselio antgalio ir kitų komponentų.

Veikimo principas:Jis naudoja periodinį slėgio skirtumą, susidarantį gręžimo skysčio viršutinėje ir apatinėje smūginio plaktuko kamerose, kad smūginis plaktukas judėtų dideliu greičiu slankiojant pirmyn ir atgal, sukurdamas ašinę smūgio jėgą, kuri tiesiogiai perduodama grąžtui ir padeda skaldyti uolienas. Svarbiausia, kad šis įrankis gali reguliuoti smūgio dažnį keisdamas simetriškų skylių skaičių apatiniame veleno korpuse, taip prisitaikydamas prie skirtingų formacijų gręžimo poreikių.

Gręžimo greičio didinimo įrankio su reguliuojamu smūgio dažniu taikymas

Lauko bandymas vidutinio kietumo formacijoje: remiantis optimaliu smūgio dažniu (16 Hz), parinktu skaitmeniniu modeliavimu, šis įrankis buvo išbandytas Sindziango naftos telkinio X1 gręžinyje. Formacijos dalyje, pasižyminčioje dideliu abrazyvumu ir mažu įsiskverbimo greičiu (ROP), palyginus su gretimu gręžiniu naudojant sraigtinį grąžtą, matyti, kad panaudojus šį įrankį, vieno gręžimo eigos plotas padidėjo 53 %, o mechaninis ROP padidėjo 27,0 %, todėl efektyviai sumažėjo važiavimų skaičius ir sutrumpėjo statybos laikas.

Lauko bandymas kietoje formacijoje: pagal optimalų smūgio dažnį (18 Hz), parinktą skaitmeniniu modeliavimu, šis įrankis buvo išbandytas karbono andezito ir bazalto formacijose, kuriose gręžimas prastas, Sindziango naftos telkinio X3 gręžinyje.

Išvada: Rezultatai rodo, kad panaudojus šį įrankį, mechaninis ROP žymiai padidėja 103,2%, palyginti su gretimais gręžiniais, o tai iš esmės įrodo, kad jis gali žymiai pagerinti gręžimo efektyvumą ir sutrumpinti gręžimo ciklą skirtingose ​​formacijose.

2. Kompozitinio smūginio gręžimo greitį didinančio įrankio projektavimas

Suprojektuotas hidraulinis sukimo smūgio mechanizmas, kurio šerdį sudaro trys dalys: srauto paskirstymo mechanizmas, atbulinės eigos mechanizmas ir smūgio mechanizmas.

Judėjimo procesas: Iš pradžių (a būsena) aukšto slėgio skystis patenka į hidraulinio kūjo kairę ertmę per perjungimo vožtuvo šerdies kairįjį srauto kanalą, stumdamas hidraulinį kūjį ir vožtuvo šerdį kartu suktis pagal laikrodžio rodyklę, kol hidraulinis kūjis atsitrenkia į hidraulinio kūjo lizdą (b būsena). Po smūgio aukšto slėgio skystis patenka į dešinę ertmę, kurią sudaro hidraulinis kūjis ir vožtuvo šerdis, per dešinįjį valdymo srauto kanalą, stumdamas vožtuvo šerdį toliau suktis pagal laikrodžio rodyklę į atbulinės eigos padėtį (c būsena), kad aukšto slėgio skystis persijungtų į dešinįjį srauto kanalą ir patektų į hidraulinio kūjo dešinę ertmę, sukurdamas hidraulinį kūjį ir vožtuvo šerdį suktis prieš laikrodžio rodyklę (c būsena). Kol hidraulinis kūjis vėl neatsitrenkia į hidraulinio kūjo lizdą (d būsena), aukšto slėgio skystis patenka į kairę ertmę per kairįjį valdymo srauto kanalą, stumdamas vožtuvo šerdį suktis prieš laikrodžio rodyklę, kad būtų galima grįžti atgal ir grįžti į pradinę būseną (a būsena). Tai cikliškai vyksta, suformuojant aukšto dažnio slankiojantį sukimo smūgį per nuolatinį atbulinės eigos ir smūgio judėjimą, kurį sukelia skystis.

Veikimo principas:Skysčiui (purvui) patekus į srauto paskirstymo įvorę per viršutinę jungtį ir kreipiamąjį vamzdį, jis paskirstomas į atbulinės eigos mechanizmą ir smūgio mechanizmą, o du skysčio kelius skiria srauto paskirstymo plokštė. Vėliau skystis teka per antgalį įtvaro viduje, sudarydamas aukšto ir žemo slėgio zonas prieš jį ir už jo. Atbulinės eigos vožtuvo šerdis sukasi veikiant slėgio skirtumui, kontroliuodama hidraulinio kūjo kairę ir dešinę ertmes, kad jos pakaitomis jungtųsi su aukšto ir žemo slėgio zonomis, todėl hidraulinis kūjis atlieka abipusį judėjimą, kad, veikiant slėgio skirtumui, atsitrenktų į hidraulinio kūjo lizdą, taip suformuodamas aukšto dažnio abipusį sukimo smūgį.

1. Viršutinis pakabinamasis modulis; 2. Išorinis korpusas; 3. Kreipiamasis vamzdis; 4. Srauto paskirstymo įvorė; 5. Srauto paskirstymo plokštė; 6. Varžtas; 7. Viršutinis atraminis žiedas; 8. Hidraulinio plaktuko lizdas; 9. Hidraulinis plaktukas; 10. Perjungimo vožtuvo šerdis; 11. Apatinis atraminis žiedas; 12. Įtvaras; 13. Apatinis pakabinamasis modulis;

Sukamojo smūgio mechanizmo struktūros schema

Sukamojo smūgio mechanizmo judėjimo procesas

Sukurtas ašinio smūgio mechanizmas. Hidrauliniai ašiniai smūginiai elementai daugiausia skirstomi į du tipus: vožtuvinį ir bevožtinį. Vožtinio tipo smūginių elementų vidinė struktūra yra sudėtinga, o patikimumas prastas; bevožtiniams elementams daugiausia priskiriami sroviniai ir srovinio siurbimo tipai, iš kurių srovinio tipo srovinis tipas turi trumpą tarnavimo laiką. Srovinio siurbimo hidraulinis smūginis elementas yra paprastos konstrukcijos, smūgis pagrįstas srovės įtraukimu ir hidraulinio plaktuko virpesių efektu, turi mažai judančių vidinių dalių ir nėra pažeidžiamų dalių, todėl gali geriau prisitaikyti prie sudėtingų gręžinio sąlygų.

1. Viršutinio purkštuko lizdas; 2. Viršutinis purkštukas; 3. Viršutinis vožtuvas; 4. Viršutinio vožtuvo įvorė; 5. Antrinis purkštukas; 6. Ašinis išorinis korpusas; 7. Atraminė įvorė; 8. Smūginis plaktukas; 9. Plaktuko galvutė; 10. Plaktuko lizdas; 11. Apsauginis dangtelis; 12. Šešiakampė jungtis. Ašinio smūgio mechanizmo veikimo principas.

Pradinio srauto ir slėgio skirtumo susidarymas: Aukšto slėgio skystis per viršutinį antgalį sudaro didelės spartos srovę. Veikiant kartu srovės įtraukimui ir droselio efektui, viršutinio vožtuvo viršutinėje ir apatinėje kamerose, taip pat tarp smūginio plaktuko išorinės viršutinės kameros ir plaktuko galvutės apatinio galo susidaro slėgio skirtumai.

Komponentų judėjimas aukštyn ir srauto kanalo sandarinimas: Veikiamas atitinkamų slėgio skirtumų, viršutinis vožtuvas juda aukštyn, o smūginiai komponentai (antrinis antgalis, smūginis plaktukas ir plaktuko galvutė) taip pat juda aukštyn, kol antrinis antgalis paliečia viršutinį vožtuvą ir užsandarina srauto kanalą.

Vandens plaktuko generavimas ir bendras judėjimas žemyn: momentinis srauto kanalo uždarymas sukelia vandens plaktuko osciliaciją, o slėgis kameroje staigiai pakyla, stumdamas viršutinį vožtuvą ir smūgio komponentus kartu greitėjant žemyn.

Inercinis smūgis ir ciklo atsigavimas: Viršutiniam vožtuvui pasiekus apatinę ribinę padėtį, smūgio komponentai toliau juda žemyn dėl inercijos ir galiausiai atsitrenkia į plaktuko lizdą, kad užbaigtų ašinį smūgį. Po smūgio srauto kanalas grįžta į lygią padėtį, o mechanizmas, veikiant svorio ant grąžto (WOB), atsistato, pradėdamas kitą ciklą.

Kontaktas:Jessie Zhou

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