PDC ბურღის დიზაინი: სტრუქტურა, პრინციპები და მაქსიმალური ბურღვის წარმოებით დამახასიათებელი ოპტიმიზაცია

PDC ბურღის დიზაინი: სტრუქტურა, პრინციპები და მაქსიმალური ბურღვის წარმოებით დამახასიათებელი ოპტიმიზაცია

Შესავალი PDC ბურღში

Ელ PDC ძენი (პოლიკრისტალური ალმასის კომპაქტური ბურღი) თანამედროვე ბურღვის ტექნოლოგიის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მიღწევაა, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ნავთობის, აირის, მადნების და გეოთერმული მრეწველობის სფეროში. ჩვეულებრივი როლიკოვანი კონუსის ბურღებისგან განსხვავებით, რომლებიც ქვებს ატეხავენ ბრუნვით კონუსებით, PDC ბურღი ქვას ამოაგდებს მარჯვებს მომხმარებელთა მიერ, რითაც უზრუნველყოფს უფრო მაღალ ბურღვის ეფექტურობას, უფრო სწრაფ შეღწევის სიჩქარეს და გრძელ სამუშაო ვადას.

Შესაძლებლობა გააკეთოთ პიროვნებისთვის განკუთვნილი PDC ძენი კონკრეტული ბურღვის პირობებისთვის განკუთვნილი ინსტრუმენტის არჩევანი ხდის მას პროექტების უმეტესობისთვის სასურველ არჩევანს. თითქმის შეუზღუდავი დიზაინის ვარიანტებით, მისი გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა გეოლოგიური ფორმაციებისთვის, მაგრამ მასში შედის მრავალი კომპონენტი, რომელიც უზრუნველყოფს მის ეფექტუალურ მუშაობას.

Ამ სტატიაში დეტალურად განხილულია PDC ბურღის სტრუქტურა, მისი დიზაინის გამომწვევი ფაქტორები, მისი გეომეტრიისა და ჰიდრავლიკის პრინციპები, ასევე იმის განხილვა, თუ როგორ ირჩევენ და ამზადებენ ინჟინრები ამ ინსტრუმენტებს ბურღვის ოპერაციებში მაქსიმალური ეფექტუალურობის მისაღებად.

PDC ბურღის ძირითადი კომპონენტები

PDC ბურღი შედგება ოთხი ძირითადი კომპონენტისგან, რომლებიც ერთად მუშაობენ ბურღვის ოპტიმალური შედეგის მისაღებად.

PDC მოჭრელები

Კვეთის ინსტრუმენტები ცილინდრული ჩასასვლელებია, რომლებიც წარმოადგენენ სინთეზური ალმასის ფენას, რომელიც დაბლოკილია ვოლფრამის კარბიდის საშიში მასალაზე. სინთეზური ალმასი, რომელიც ცნობილია როგორც პოლიკრისტალური ალმასი, მზადდება მაღალი წნევისა და ტემპერატურის პირობებში, რაც უზრუნველყოფს მის საუკეთესო სიმაგრესა და გახსნის წინააღმდეგ მდგრადობას. ვოლფრამის კარბიდის ბაზა უზრუნველყოფს მექანიკურ სიმაგრესა და დარტყმის წინააღმდეგ მდგრადობას.

Კვეთის პროცესში ეს ინსტრუმენტები ინარჩუნებენ მათ მახვილ წვეტებს, რაც უზრუნველყოფს იმას, რომ PDC ბორბის ბიტი განაგრძობს ქვის მოჭრას, არა გაარებას ან დაშლას. ინსტრუმენტების გეომეტრია, ზომა და ხარისხი პირდაპირ ახდენს გავლენას კვეთის ეფექტურობაზე, გახსნის მაჩვენებელზე და ბიტის სტაბილურობაზე.

Გაჭრილი სტრუქტურა

Კვეთის სტრუქტურა გულისხმობს ინსტრუმენტების განლაგებას ბიტის ლოპათა გასწვრივ. მიუხედავად იმისა, რომ ეს შესაძლოა მარტივად ჩანდეს, სინამდვილეში ეს არის PDC ბორბის ბიტის დიზაინის ყველაზე რთული ნაწილი. ინჟინრები უნდა განსაზღვრონ ინსტრუმენტების რაოდენობა, მათი ზომა, ორიენტაცია და შორის მანძილი, რათა მიაღწიონ სიმკაციებისა და მდგრადობის სწორ ბალანსს.

Ჩამრთველები ჩვეულებრივ მთხრის ზემო ნაწილზე მონტაჟირებულია რიგებში, განლაგებულია ქვის მაქსიმალურად ეფექტურად დამუშავების მიზნით და საჭიროების შემთხვევაში საწვავის სითხის გატარების საშუალებას აძლევს ნაჭრების წასაშლელად. ამ სფეროში არასაკმარისი დიზაინი შეიძლება გამოწვეული იყოს ჩამრთველების გადატვირთვა, არათანაბარი ცვეთა და წინასწრი ბიტის გაუმართლება.

Ლეივები

Მხრები უზრუნველყოფენ ჩამრთველების სტრუქტურულ მხარდაჭერას და ასრულებენ საჭრის სითხის მისასვლელს. მხრებს შორის არის ნაგვის სლოტები - ღია არხები, რომლებიც საჭიროების შემთხვევაში საჭრის სითხის საშუალებას აძლევს წაშალოს ნაჭრები ბიტის ზედაპირიდან. მხრების რაოდენობა, მათი სიმაღლე და პროფილის ფორმა ყველა ზეგავლენას ახდენს ბიტის მომსახურებაზე, განსაკუთრებით მდგრადობისა და ნაჭრების მოცილების თვალსაზრისით.

Ბიტის სხეული

Ბიტის სხეული შეიძლება იყოს მატრიცული ან მასალის სხეული:

• Მატრიცული სხეულის PDC ბურღის ბიტები დამზადებულია ვოლფრამის კარბიდის კომპოზიტური მასალებისგან. ისინი გთავაზობთ უმაღლეს სახსნელ წინააღმდეგობას და იდეალურია მაღალაბრაზიული ფორმაციებისთვის, მაგრამ ხშირად უფრო სუსტია და ნაკლებად მდგრადია დარტყმის მიმართ.

• Ფოლადის სხეულის მქონე PDC ბურღის ბიტები გამზადებულია ერთი ნაწილისგან, რომელიც მაღალი ხარისხის ფოლადისგან აღებული, რაც უზრუნველყოფს მათ უფრო მაღალ გამძლეობას და უფრო რთული ლეიზებისა და ჰიდრავლიკური დიზაინების შექმნის შესაძლებლობას. მათ სჭირდებათ ზედაპირის დამუშაობა გატეხვისაგან დასაცავად.

PDC ბურღის ბიტების დიზაინზე ზემოქმედების გარეგანი ფაქტორები

PDC ბურღის ბიტის დიზაინი უნდა იყოს დამუშავებული ბურღვის გარემოს გათვალისწინებით. მნიშვნელოვანი ფაქტორებია:

• Ხვრელის ზომა, რომელიც შეიძლება იყოს პატარა დიამეტრის (2.5 ინჩი) დიდი დიამეტრის ხვრელებამდე (36 ინჩი).

• Წარმოქმნის ტიპი და მახასიათებლები – განსაზღვრავს წარმოქმნის ტიპს, არის თუ არა ის მაგარი და პლასტიკური, ნადგურიანი, აბრაზიული ან შერეული.

• Ბურღვის პარამეტრები, როგორიცაა წონა ბიტზე (WOB), ბრუნვის სიჩქარე (RPM) და სრული გატარების ზედაპირი (TFA).

• Ხვრელის საბოლოო ასამბლეის (BHA) კონფიგურაცია და ის, თუ როგორ გადაეცემა მას ძალები ბიტზე.

• Ხვრელის ტრაექტორია – არის თუ არა ხვრელი ვერტიკალური, გადახრილი ან ჰორიზონტალური.

• Ბურღვის სითხის თვისებები და ტუმბოს მოცულობა.

Გარე პირობები განსაზღვრავს გამჭრის განლაგებას, ხაზის გეომეტრიას და ჰიდრავლიკურ კონფიგურაციას, რომელიც უმჯობესია განსაკუთრებული სამუშაოსთვის.

PDC ბორბის დიზაინის პრინციპული მიზნები

PDC ბორბის დიზაინის ძირითადი მიზნებია:

1. Გახსნილი საბოლოო სიგრძის მაქსიმალურად გაზრდა ბორბის შეცვლამდე.

2. Მექანიკური ბორბას სიჩქარის გაზრდა (შეღწევის სიჩქარე ან ROP).

Ამ მიზნების მისაღწევად საჭიროა სიმაგრისა და აგრესიულობის შორის ზუსტი ბალანსი. მაგალითად, აბრაზიულ წარმონაქმნებში მნიშვნელოვანია ცვეთის მიმართ წინადადება, ხოლო უფრო მკაცრ წარმონაქმნებში უფრო მაღალ პრიორიტეტს იძლევა აგრესიულობა ბორბის სიჩქარის გასაზრდად.

Დიზაინის პროცესი იწყება დეტალური ბორბის პარამეტრების შეგროვებით, წარსული შესრულების მონაცემების მიმოხილვით მსგავს ბორბებზე და ამ ინფორმაციის გამოყენებით ახალი ბორბის დიზაინის მოსალოდნელი შედეგების დასადგენად.

Ხუთი მთავარი დიზაინის პრინციპი

1. ბიტის სხეულის მასალა: მატრიცა წინა ფოლადის წინა პირობებში

Მატრიცის სახე უფრო მეტად წინააღმდეგობას უწედებს ცვეთას, თუმცა ნაკლებად გამძლეა დარტყმის მიმართ, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი მორბენალი და მდგრადი წარმონაქმნებისთვის გათვლილია. ფოლადის სახის ბიტები უფრო მაღალ დარტყმის დატვირთვას გაძლებენ, რაც უფრო მაღალი ლოპას და უფრო რთული პროფილების გამოყენებას უზრუნველყოფს, თუმცა ისინი უფრო დიდ ხარჯს განიცდიან ეროზიის დროს, თუ ისინი სწორად არ არის დაცული.

2. PDC მოჭრელის ტიპი

Მოჭრელის მუშაობა გავლენას უწედებს ალმასის მარცვლის ზომა, ალმასის ზედაპირის სისქე და დამზადების მეთოდი. პატარა მარცვლიანი ალმასები უფრო მეტად წინააღმდეგობას უწედებს ცვეთას, ხოლო დიდი მარცვლიანი ალმასები უფრო კარგად უწედებს დარტყმის მიმართ. მოჭრელის დამაგრება ვოლფრამის კარბიდის საშიში მასალაზე ასევე უნდა გაუძლოს ბურღვის მექანიკურ დატვირთვებს.

3. ჭრის სტრუქტურა

Დიზაინერები გადაწყვეტენ რამდენი რეზაკის გამოყენება იქნება, მათი ზომა და გახმაურება. უფრო დიდი რეზაკები ძლიერ მოჭრელი მოქმედების გარანტიას იძლევა, მაგრამ მათ უფრო სწრაფად ამოიწურებენ აბრაზიულ პირობებში. პატარა რეზაკები იტვირთებენ მეტ წერტილზე, რითაც გაიზარდება მათი სიცოცხლის ხანგრძლივობა, მაგრამ შესაძლოა შემცირდეს მოჭრელობა. რეზაკის ორიენტაცია ახდენს გავლენას იმაზე, თუ როგორ მოხდება ბიტის ქვის მოჭრა და ტორქის მართვა.

4. ბიტის გეომეტრია

Ბიტის გეომეტრია მოიცავს ხელსახის პროფილს, მასის სიგრძეს, კონუსის სიღრმეს და გეიჯის სიგრძეს:

• Მოკლე მასები ხდის ბიტს უფრო მოჭრელს, მაგრამ ნაკლებად მარადიულს.

• Გრძელი მასები უზრუნველყოფს მეტი რეზაკის გამოყენებას, გაუმჯობესებს ცვეთის წინააღმდეგ მდგომარეობას, მაგრამ ამცირებს მოჭრელობას.

• Უფრო ღრმა კონუსის კუთხე ზრდის ბიტის სტაბილურობას, ხოლო უფრო მოკლე კონუსი აუმჯობესებს წონის გადაცემას.

5. ჰიდრავლიკური სისტემა

Ჰიდრავლიკური სისტემა აწმენტს და აცივებს რეზაკებს და აშორებს ნამსხვრევს ბიტის ზედაპირიდან. ინჟინრები აწესრიგებენ დუშების რაოდენობას, ზომას და განლაგებას ნაკადის ეფექტურობის მაქსიმალურად გასაუმჯობესებლად. სითხის გზების ვიზუალიზაციისა და ოპტიმიზაციისთვის ხშირად იყენებენ კომპიუტერული ჰიდროდინამიკის (CFD) სიმულაციებს, რათა შეამცირონ ეროზია და გააუმჯობესონ გაგრილება.

Ქვიშის თვისებები და PDC ბურღის ბიტის დიზაინი

Ქვის ტიპმა მნიშვნელოვნად შეიძლება გავლენა მოახდინოს PDC ბურღის ბიტის არჩევანზე:

• Მკვეთრად აბრაზიულ წარმონაქმნებში უფრო მცირე რეზაკები და მეტი ლაპარაკი არის სასურველი უკეთესი ცვეთის წინააღმდეგ მდგომარეობის მისაღებად.

• Მკვეთრად ნაცრისფერ წარმონაქმნებში ნაკლები ლაპარაკი და უფრო დიდი რეზაკები ეხმარება ROP-ის შენარჩუნებაში და ბურთულის შემცირებაში.

• Შერეულ წარმონაქმნებში საჭიროა დიზაინის დაბალანსება, რათა გაუმკლავდეს განსხვავებულ სიმაგრეს უმეტესი ვიბრაციის ან ცვეთის გარეშე.

Დამატებითი ჰიდრავლიკური ოპტიმიზაცია

Ჰიდრავლიკური დიზაინი არ არის მხოლოდ ნოზლების განთავსება - ეს არის სითხის დინამიკის გაგება ხვრელში. საბურღი სითხის ქცევის სიმულირებისთვის სამუშაო ინჟინრები იყენებენ CFD-ს, რათა დაუშვილ ყველა რბილი გაგრილდეს და ნარჩენები სწრაფად გატანილ იქნას. არასაკმარისი ჰიდრავლიკა იწვევს სითბოს დაგროვებას, რბილების დაზიანებას და ბურღვის ეფექტურობის შემცირებას.

Ვიბრაციებთან და დაზიანებასთან მუშაობა

PDC ბურღის ბიტებს შესაძლოა ჰქონდეთ დამაზიანებელი ვიბრაციების შაბლონები, როგორიცაა სტიკ-სლიპი, ბიტ ვირთხის ბრუნვა და აქსიალური ოსცილაციები. ეს ვიბრაციები შესაძლოა დააზიანოს რბილები და შეამციროს ბურღვის ეფექტურობა. ახალგაზრდა ბიტის დიზაინები შეიცავს სტაბილიზატორებს, ოპტიმიზირებული ხაფანგების პროფილებს და დაბალანსებული რბილების განლაგებას ზიანის შესამცირებლად.

PDC ბურღის ბიტის დამზადების პროცესი

PDC ბურღის ბიტის დამზადება მოიცავს რამდენიმე მნიშვნელოვან ნაბიჯს:

1. Მიზნის შესაბამისად მასალის არჩევანი.

2. Ფოლადის სხეულის ზუსტი დამუშავება ან მატრიცის ფორმის შექმნა.

3. Დიზაინის განლაგების შესაბამისად რბილების ჩასმა ჯიბეებში.

4. Ლურსმნის მარჯვად მიმაგრება.

5. Ზედაპირის დამუშავება გასაშრობად.

6. Ბოლო ხარისხის კონტროლის შემოწმება, ჰიდრავლიკური დინების ტესტირებით შესაბამისად.

PDC ბურღვის ტექნოლოგიის განვითარება

Ბოლო ახალი სიახლეების შესახებ:

• Თერმოსტაბილური ალმასის ლურსმნის გამოყენება მაღალტემპერატურიან პირობებში.

• Ჰიბრიდული ბიტები PDC ლურსმნის და როლიკის კონუსების კომბინაციით გადასვლის ფორმაციებისთვის.

• Ადაპტირებადი ჰიდრავლიკა შიდა პირობების შესაბამისად.

• Რეჟიმში მუშაობის მონიტორინგის სისტემა, რომელიც ადაპტირებს ბურღვის პარამეტრებს ბიტის მუშაობის მაჩვენებლების გასაუმჯობესებლად.

PDC ბურღვის არჩევის საუკეთესო პრაქტიკა

Როდესაც PDC ბორბის არჩევანს აკეთებთ:

• Შეასაბამეთ ბორბა ქვეშქმედების ტიპს და ექსპლუატაციურ პარამეტრებს.

• Გაითვალისწინეთ აგრესიულობის და მარაგის შორის კომპრომისი.

• Გადახედეთ მონაცემები მსგავსი გამოყენებიდან.

• Ჰიდრავლიკური სისტემის ოპტიმიზება CFD ანალიზის გამოყენებით.

• Დარწმუნდით, რომ BHA დიზაინი სწორადაა შექმნილი რხევის შესამცირებლად.

Ხშირად დასმული კითხვები PDC ბორბის შესახებ

Რა არის PDC ბორბა?

PDC ბორბა არის სამაგრის ტიპის ხელსაწყო, რომელიც ქვებს აჭრის სინთეზური ალმასის საჭრელი დანადგარებით, რომლებიც დამაგრებულია ვოლფრამის კარბიდის საშუალებით.

Რა არის PDC ბორბის მთავარი უპირატესობები?

Ისინი უზრუნველყოფენ უფრო მაღალ ROP-ს, გრძელ სერვისულ ვადას, განსხვავებულ წარმოქმნებთან გადაადგილებას და დახრის ხარჯების შემცირებას როლიკური კონუსის ბიტებთან შედარებით.

Როდის უნდა ავირჩიო ფოლადის სხეულის PDC ბურღის ბიტი მატრიცული სხეულის დიზაინთან შედარებით?

Ფოლადის სხეულის ბიტები საუკეთესოა მაღალი ხარჯების გარემოსთვის და რთული გეომეტრიისთვის, მაშინ როდესაც მატრიცული სხეულის ბიტები აღმაშენებელია აბრაზიული წარმოქმნებისთვის.

Როგორ ახდენს გავლენას გამჭედის ზომა PDC ბურღის ბიტის შესრულებაზე?

Მსხვილი გამჭედები ზრდის აგრესიულობას და ROP-ს, მაგრამ ამცირებს სიმაგრეს. პატარა გამჭედები აუმჯობესებს ცვეთის წინააღმდეგ მდგრადობას, მაგრამ შეიძლება შეამციროს ROP.

Რამდენად მნიშვნელოვანია ჰიდრავლიკური სისტემა PDC ბურღის ბიტის დიზაინში?

Ჰიდრავლიკა მნიშვნელოვანია გასუფთავებისთვის, გასაგრილებლად და ეროზიის შესაფერებლად. CFD ოპტიმიზაცია აუმჯობესებს შესრულებას.

Შეიძლება თუ არა PDC ბურღის ბიტის მორგება კონკრეტული წარმოქმნებისთვის?

Დიახ, გამჭედის სიმკვრივის, ლენტის გეომეტრიის და ჰიდრავლიკის გაადგილებით.

Როგორ ახდენს გავლენას ვიბრაცია PDC ბურღის ბიტზე?

Ძლიერი ვიბრაცია შეიძლება გამოწვეული იყოს დაზიანება და ეფექტურობის შემცირება. დაბალანსებული დიზაინი დაეხმარება ამ რისკის შემცირებაში.

PDC ბორბის ტექნოლოგიის მომავალი როგორი იქნება?

Მოულოდი უფრო თერმულად სტაბილური დამჭერები, ჰიბრიდული დიზაინები და ინტეგრაცია რეჟიმში მიმდინარე ბურღვის ოპტიმიზაციის სისტემებთან.