PDC փորման փայտի նախագիծ. Կառուցվածք, սկզբունքներ եւ օպտիմալացում առավելագույն փորման կատարման համար

PDC փորման փայտի նախագիծ. Կառուցվածք, սկզբունքներ եւ օպտիմալացում առավելագույն փորման կատարման համար

Ներածություն PDC Բուրգում

Այդ PDC արծաթունդ (Բազմաբյուրեղ Ալմաստ Կոմպակտ բուրգ) ժամանակակից բուրգի տեխնոլոգիայի ամենակարեւոր ձեռքբերումներից է, որը լայնորեն օգտագործվում է նավթի, գազի, հանքարդյունաբերության եւ երկրաջերմային արդյունաբերության մեջ: Ավանդական կոնաձեւ բուրգերի հետ համեմատած, որոնք կոների պտույտով կոտրում են ապարը, PDC բուրգը հեռացնում է ապարը ամրացված կտրիչներով, ապահովելով բուրգի ավելի բարձր արդյունավետություն, ավելի արագ թափանցման արագություն եւ ավելի երկար շահագործման ընթացքում:

Պատրաստման հնարավորությունը հարմարեցնելու համար PDC արծաթունդ հատուկ հորատման պայմանների համար դա շատ նախընտրելի ընտրություն է դարձնում բազմաթիվ նախագծերի համար: Գրեթե անսահման դիզայնի տարբերակներով այն կարող է հարմարեցվել երկրաբանական շատ տարբեր ձևավորումների համար՝ սկսած մեղմ կավային նստվածքներից մինչև կոշտ ու մաշող ավազաքար կամ կոնգլոմերատ շերտեր: Այս ճկունությունը առաջանում է նյութերի ընտրության, կտրիչների տեսակի, բիթի երկրաչափության և հիդրավլիկ աշխատանքի հավասարակշռության ճիշտ ճարտարագիտական մոտեցման շնորհիվ, որոնք բոլորը հարմարեցված են հորատանցքի շահագործման պահանջներին:

Այս հոդվածը մանրամասն քննում է PDC հորատիչ բիթի կառուցվածքը, դրա դիզայնի վրա ազդող գործոնները, երկրաչափության և հիդրավլիկայի հիմունքները և նրանք, թե ինչպես են ճարտարագետները ընտրում և արտադրում այդ գործիքները՝ հորատման գործողությունների առավելագույն արդյունավետությունն ապահովելու համար:

PDC հորատիչ բիթի հիմնական բաղադրիչներ

PDC հորատիչ բիթը բաղկացած է չորս հիմնական բաղադրիչներից, որոնք միասին աշխատում են օպտիմալ հորատման արդյունավետությունն ապահովելու համար:

PDC Կտրիչներ

Կտրողները գլանաձև ներդիրներ են, որոնք կազմված են սինթետիկ ալմաստի շերտից, որը ամրացված է վոլֆրամի կարբիդի հիմքին: Սինթետիկ ալմաստը, որը հայտնի է որպես բազմաբյուրեղ ալմաստ, արտադրվում է բարձր ճնշման և բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում, որի շնորհիվ այն ունի արտակարգ կարուցություն և մաշվադիմացկուն է: Վոլֆրամի կարբիդե հիմքը ապահովում է մեխանիկական ամրություն և հարվածի դիմացկունություն:

Բուրալի ընթացքում այս կտրողները պահպանում են իրենց սուր եզրերը, ապահովելով, որ PDC բուրավոր գլուխը շարունակի ճեղքի ապարը, այլ ոչ թե փոշի կամ կոտրելով այն: Կտրողների երկրաչափությունը, չափը և որակը ուղղակիորեն ազդում են բուրալի արդյունավետության, մաշվածության արագության և գլխի կայունության վրա:

Կտրող կառուցվածք

Կտրող կառուցվածքը վերաբերում է կտրողների դասավորությանը գլխի թիթեղների երկայնքով: Չնայած այն կարող է թվալ ուղիղ առաջադրանք, սակայն դա PDC բուրավոր գլխի նախագծման ամենաբարդ մասն է: Ճյուղավորները պետք է որոշեն կտրողների թիվը, դրանց չափը, ուղղությունը և հեռավորությունը՝ հասնելու հարձակումի և տևականության միջև ճիշտ հավասարակշռությանը:

Շրջադիրները սովորաբար տեղադրվում են շարքերով անվադրակների վրա, դասավորված այնպես, որ ապահովվի ապարի ամենահարմար կերպով մտնելը, մինչդեղ թույլատրվում է հորատման հեղուկի կտրումների մաքրումը: Այս տիրույթում անբավարար նախագծումը կարող է հանգեցնել շրջադիրների վերաբեռնմանը, անհավասար մաշվածությանը և անցումդ անց ալիքի ձախողմանը:

Սառներ

Անվադրակները ծառայում են որպես շրջադիրների կառուցվածքային աջակցություն և նպաստում են հորատման հեղուկի ուղղումը: Անվադրակների միջև գտնվում են աղբանոցները՝ բաց անցուղիներ, որոնք թույլատրում են հորատման հեղուկին կտրումները հեռացնել ալիքի երեսից: Անվադրակների թիվը, նրանց բարձրությունը և նրանց պրոֆիլի ձևը բոլորը կարող են ազդել ալիքի արդյունավետության վրա, հատկապես կայունության և կտրումների հեռացման տեսանկյունից:

Ալիքի մարմին

Ալիքի մարմինը կարող է լինել ինչպես մատրիցային մարմին, այնպես էլ պողպատե մարմին.

• Մատրիցային PDC հորատման ալիքները պատրաստված են վոլֆրամի կարբիդի կոմպոզիտային նյութերից: Նրանք առաջարկում են գերազանց մաշվածության դիմադրություն և նախատեսված են բարձր մաշվող ապարների համար, սակայն ավելի փխրուն են և կայունությունը հարվածների նկատմամբ ավելի ցածր է:

• Պողպատե մարմնով PDC բուրգիչները մշակվում են համաձուլվածքային պողպատի մեկ կտորից, ապահովելով մեծ դիմացկունություն և ավելի բարդ սղոցային և հիդրավլիկ դիզայներ ստեղծելու հնարավորություն: Դրանք պահանջում են կոշտ մակերես՝ էրոզիայից պաշտպանվելու համար:

PDC բուրգիչների դիզայնի վրա ազդող արտաքին գործոններ

PDC բուրգիչների դիզայնը պետք է մշակվի հաշվի առնելով հորատման միջավայրը: Հիմնարար գործոններն են՝

• Բացվածքի չափը, որը կարող է տատանվել փոքր տրամագծով անցքերի (2,5 դյույմ) և մեծ տրամագծով հորատանցքերի (36 դյույմ) սահմաններում:

• Ձևավորման տեսակն ու հատկությունները՝ արդյոք ձևավորումը փոխանցվում է նուրբ և պլաստիկ, փխրուն, մաշող կամ խառը շերտերով:

• Հորատման պարամետրեր, ինչպիսիք են բիթի վրա կշիռը (WOB), պտտման արագությունը (RPM) և ընդհանուր հոսքի տարածքը (TFA):

• Ներքին հորատման սարքավորումների (BHA) կառուցվածքը և այն, թե ինչպես է այն փոխանցում ուժերը բիթին:

• Բացվածքի հետագիծը՝ արդյոք հորատանցքը ուղղահայաց է, շեղված է, թե հորիզոնական:

• Հորատման հեղուկի հատկությունները և պոմպի հզորությունը:

Այս արտաքին պայմանները որոշում են կտրիչների տեղադրման ձևը, սղոցի երկրաչափությունը և հիդրավլիկ կառուցվածքը, որոնք ամենալավս կաշխատեն տվյալ աշխատանքի համար։

PDC ԲՈՒՐԳԻ ՆԱԽԱԳԾՄԱՆ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՆՊԱՏԱԿՆԵՐԸ

PDC բուրգի նախագծման վերջնական նպատակներն են.

1. Ամբողջական մղոնների առավելագույն քանակի բուրում մինչև բուրգի փոխումը։

2. Մեխանիկական բուրման արագության մեծացում (թափանցման արագություն կամ ROP)։

Այս նպատակների հասնելու համար անհրաժեշտ է ճշգրիտ հավասարակշռություն ապահովել տևականության և ագրեսիվության միջև։ Օրինակ՝ աբրազիվ ապարներում մաշվածության դիմադրությունը կարևոր է, իսկ ավելի փոքր կոշտ ապարներում ագրեսիվությունը կարող է առաջնահերթություն ունենալ ավելի արագ բուրումն ապահովելու համար։

Նախագծման գործընթացը սկսվում է մանրամասն բուրման պարամետրերի հավաքագրումով, անցյալ աշխատանքների տվյալների վերլուծությամբ նմանատիպ հորատանցքերից և այդ տեղեկությունների օգտագործումով նոր բուրգի նախագծման սպասումների սահմանման համար։

Հինգ Հիմնարար Նախագծման Սկզբունքներ

1. Բուրգի մարմնի նյութը՝ Մատրիցան և Պողպատը

Մատրիցային մարմնի բիթերը դիմադրում են մաշվածքին, սակայն ավելի քիչ դիմադրում են հարվածներին, ինչը նրանց հարմար է դարձնում աբրազիվ և կայուն ձևավորումների համար: Պողպատե մարմնի բիթերը կարող են դիմանալ բարձր հարվածային բեռներին, թույլ տալով ավելի բարձր սղոցներ և ավելի բարդ պրոֆիլներ, սակայն դրանք ավելի մատչելի են էրոզիային, եթե ճիշտ պաշտպանված չեն:

2. PDC կտրիչի տեսակը

Կտրիչի արդյունավետությունը կախված է ալմաստե հատիկների չափից, ալմաստե սեղանի հաստությունից և արտադրման մեթոդից: Փոքր հատիկներով ալմաստները բարելավում են մաշվածքի դիմադրությունը, իսկ խոշոր հատիկներով ալմաստները ավելի լավ դիմադրում են հարվածներին: Կտրիչի կապը վոլֆրամակոբալտ ստորաշերտի հետ նույնպես պետք է դիմանա հորատման մեխանիկական լարվածությանը:

3. Կտրող կառուցվածք

Կրծքերն ու կոշիկները Մեծ կտրիչները առաջարկում են ագրեսիվ կտրման գործողություն, բայց ավելի արագ են սպառվում կեղտոտ պայմաններում: Փոքր կտրիչները բեռը բաշխում են ավելի շատ կետերի վրա, բարելավելով հագուստի կյանքը, բայց հնարավոր է նվազեցնել ROP- ը: Սեղանի կողմնորոշումը ազդում է այն բանի վրա, թե որքան արդյունավետ է սեղանը քարը կտրում եւ կառավարում զարկային ուժը:

4. Հետեւեք Բիթների երկրաչափություն

Բիթի երկրաչափությունը ներառում է ականջի պրոֆիլը, ուսի երկարությունը, կոնի խորությունը եւ չափիչի երկարությունը.

• Կարճ ուսերը ավելի ագրեսիվ են դարձնում, բայց ավելի քիչ ամուր:

• Երկար ուսերը տեղավորում են ավելի շատ կտրիչներ, բարելավելով հագնվելու տեւողությունը, բայց նվազեցնելով ագրեսիվությունը:

• Ավելի խոր կոնի անկյունը մեծացնում է բիթի կայունությունը, իսկ ավելի ցածր կոնը բարելավում է քաշի փոխանցումը:

5. Հինգերորդ Հիդրավլիկ համակարգ

Հիդրավլիկ համակարգը մաքրում և սառեցնում է կտրիչները և տեղափոխում է կտրվածքները բիթի երեսից: Ճոճանակների թիվը, չափը և տեղադրման դիրքը ճյուղավորման արդյունավետությունը առավելագույնի հասցնելու համար ճշգրտվում են ինժեներների կողմից: Հաճախ օգտագործվում են Համակարգչային հեղուկի դինամիկայի (CFD) սիմուլյացիաներ՝ հեղուկի ճանապարհները պատկերացնելու և օպտիմալացնելու, էրոզիան նվազագույնի հասցնելու և սառեցումը բարելավելու համար:

Ծակող նախատիպի և PDC բուրավոր գլխի նախագիծը

Քարի տեսակը մեծապես ազդում է PDC բուրավոր գլխի ընտրության վրա.

• Պնդակտուր և մաշվող շերտերում ավելի լավ մաշվածության դիմադրություն ապահովելու համար նախընտրելի են փոքր կտրիչներ և ավելի շատ թիթեղներ:

• Մեղմ, փայլուն շերտերում ավելի քիչ թիթեղներ և մեծ կտրիչներ ապահովում են ROP-ի պահպանումը և նվազեցնում են գնդաձև կոտրումը:

• Շերտական ձևավորումներում անհրաժեշտ է հավասարակշռված դիզայն՝ տատանվող կարուցության մակարդակների դեմ պայքարելու ավելորդ թրթում կամ մաշվածություն առաջացնելու համար:

Ընդլայնված հիդրավլիկ օպտիմալացում

Հիդրավլիկ դիզայնը նշանակում է ոչ միայն անոթների տեղադրումը՝ այն նաև հարց է հանքային հեղուկների դինամիկայի ըմբռնման մասին: Ճնշային հեղուկների վարքը մոդելավորելու համար ինժեներները օգտագործում են CFD-ն, ապահովելով, որ յուրաքանչյուր կտրիչ բավարար լցված լինի և կտրվածքները արագ հեռացվեն: Անբավարար հիդրավլիկան կարող է բերել ջերմության կուտակման, կտրիչների վնասման և կորցրած արդյունավետության մեջ:

Վիբրացիայի և վնասների հետ կենտրոնանալը

PDC հորատման բիթերը կարող են ունենալ վնասակար վիբրացիոն օրինաչափություններ, ինչպիսիք են կպչուն-սահող, բիթի պտույտը և առանցքային տատանումները: Այդ վիբրացիաները կարող են վնասել կտրիչները և նվազեցնել հորատման արդյունավետությունը: Ժամանակակից բիթերի դիզայները ներառում են ստաբիլիզատորներ, օպտիմալ սղոցավոր պրոֆիլներ և հավասարակշռված կտրիչների տեղադրում՝ վնասակար վիբրացիաները նվազագույնի հասցնելու համար:

PDC հորատման բիթի արտադրությունը

PDC հորատման բիթի արտադրությունը ներառում է մի քանի հիմնարար քայլեր.

1. Նպատակային ձևավորման հիման վրա նյութերի ընտրությունը:

2. Պողպատե մարմնի ճշգրիտ մշակումը կամ մատրիցային կաղապարի ստեղծումը:

3. Կտրիչների տեղադրումը նախագծի դիզայնին համապատասխան գրպաններում:

4. Լցնել հաստոցները միացման վայրում

5. Կոշտացում կիրառել էրոզիայի դեմ պաշտպանության համար

6. Վերջնական որակի վերահսկողություն, ներառյալ հիդրավլիկ հոսքի փորձարկում

PDC Բուրավորման գործիքների տեխնոլոգիայի բարելավումներ

Վերջերս ներդրված նորամուծություններից են՝

• Ջերմային կայուն ալմաստե հաստոցներ, որոնք լավ են աշխատում բարձր ջերմաստիճանային պայմաններում

• Հիբրիդ գործիքներ՝ միավորված PDC հաստոցներով և գլանաձև կոներով անցումային շերտերի համար

• Կարգավորվող հիդրավլիկ համակարգեր՝ համապատասխանեցնելու համար փոփոխվող ներքնահատվածի պայմաններին

• Իրական ժամանակում աշխատանքի ցուցանիշների հսկողության համակարգեր, որոնք կարգավորում են բուրավորման պարամետրերը՝ գործիքի աշխատանքի արդյունավետությունը բարելավելու համար

PDC Բուրավորման գործիքների ընտրման լավագույն մեթոդներ

Ընտրելով PDC բուրգիչ՝

• Համապատասխանեցրեք բուրգիչը ապարի տիպին և շահագործման պարամետրերին:

• Նկատի ունեցեք ագրեսիվության և տևականության փոխհատուցումը:

• Վերանայեք նմանատիպ կիրառումներից ստացված արդյունավետության տվյալները:

• Օպտիմալացրեք հիդրավլիկ համակարգը CFD վերլուծության միջոցով:

• Ապահովեք ճիշտ BHA դիզայն՝ թրթույնը նվազեցնելու համար:

ՀՏՀ PDC բուրգիչի վերաբերյալ

Ինչ է PDC բուրգիչը?

PDC բուրգիչը ամրացված կտրիչներով ապար փորող գործիք է, որն ապարը կտրում է սինթետիկ հանքային հաստոցներով, որոնք ամրացված են վոլֆրամի կարբիդեի ստորաշերտերին:

Որո՞նք են PDC բուրգիչի հիմնական առավելությունները:

Նրանք ապահովում են ավելի բարձր ROP, երկար ծառայության ժամկետ, հարմարվում են տարբեր ձևավորումներին և նվազեցնում են փորման ծախսերը համեմատած ռոլիկային կոնաձև բիթերի հետ:

Երբ պետք է ընտրեմ պողպատե մարմնով PDC փորիչ բիթ, ոչ թե մատրիցային մարմնով դիզայնով?

Պողպատե մարմնով բիթերը լավագույնս հարմար են բարձր հարվածային միջավայրերի և բարդ երկրաչափությունների համար, իսկ մատրիցային մարմնով բիթերը գերազանցում են աբրազիվ ձևավորումներում:

Ինչպե՞ս է կտրիչի չափը ազդում PDC փորիչ բիթի արդյունավետության վրա:

Մեծ կտրիչները մեծացնում են ագրեսիվությունը և ROP-ն, սակայն նվազեցնում են տևականությունը: Փոքր կտրիչները բարելավում են մաշվածության դիմադրությունը, սակայն կարող են նվազեցնել ROP-ն:

Որքանով է կարևոր հիդրավլիկական համակարգը PDC փորիչ բիթի դիզայնում:

Հիդրավլիկան կարևոր է մաքրման, սառեցման և էրոզիայի կանխարգելման համար: CFD օպտիմիզացիան բարելավում է արդյունավետությունը:

Կարո՞ղ է PDC փորիչ բիթը հարմարեցվել հատուկ ձևավորումների համար:

Այո, կտրիչների խտության, սղոցալարի երկրաչափության և հիդրավլիկայի ճշգրտման միջոցով:

Ինչպե՞ս են թրթուքները ազդում PDC փորիչ բիթի վրա:

Բարձր թրթիռը կարող է վնասել սղոցը և նվազեցնել արդյունավետությունը: Հավասարակշռված դիզայները օգնում են նվազագույնի հասցնել այդ վտանգը:

ՊՊԱ բուրգիչի տեխնոլոգիայի ապագան ինչ է լինելու:

Խիստ կայուն սղոցների, հիբրիդ դիզայների և իրական ժամանակում հորատման օպտիմալացման համակարգերի ինտեգրումի սպասում ենք: