ПӘК ұңғышының құрылымы, принциптері және ең жоғары ұңғыштық өнімділігі үшін тиімділендіру
PDC ұңғышына кіріспе
Берілген PDC Дрель Бұрышы (Поликристалды алмазды компакт ұңғыш) қазіргі тау-кен және мұнай-газ өндіру технологияларының ең маңызды жетістіктерінің бірі болып табылады. Ол мұнай, газ, тау-кен және геотермалды өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. Дәстүрлі роликті конусты ұңғыштардан айырмашылығы, PDC ұңғышы қозғалмалы режущий элементтер көмегімен тау жынысын кесіп өтеді, ол ұңғыштың өнімділігін арттырып, тез өту жылдамдығын және жұмыс істеу мерзімін ұзартады.
Тапсырышылардың сұраныстарына сәйкес ұңғышты баптау мүмкіндігі PDC Дрель Бұрышы нақты бұрғылау шарттары үшін таңдалған таңдау көптеген жобаларда қолданылады. Жобалау нұсқалары шексіз болғандықтан, оны жұмсақ балшықты шөгінділерден қатты, қажалғыш құмтастан немесе конгломерат қабаттарына дейінгі әртүрлі геологиялық құрылымдар үшін бейімдеуге болады. Бұл икемділік материалды таңдау, кескіштің түрі, бит геометриясы мен гидравликалық өнімділіктің тепе-теңдігін сақтау арқылы жүзеге асады, сонымен қатар мұның бәрі ұңғының жұмыс талаптарына сәйкес келеді.
Бұл мақалада PDC бұрғылау битінің құрылымы, оның жобалауына әсер ететін факторлар, геометриясы мен гидравликаның негізгі принциптері және инженерлердің бұрғылау операцияларында ең жоғары өнімділікке қол жеткізу үшін бұл құралдарды таңдау және жасау әдістері қарастырылған.
PDC бұрғылау битінің негізгі бөліктері
PDC бұрғылау биті төрт негізгі компоненттен тұрады, олар бірге ең жақсы бұрғылау өнімділігін қамтамасыз етеді.
PDC кескіштер
Кескіштер - вольфрам карбиді субстратқа байланысқан синтетикалық алмаз қабатынан жасалған цилиндрлі кілт. Поликристаллин алмаз деп аталатын синтетикалық алмаз жоғары қысым мен жоғары температура жағдайында өндіріледі, бұл оған өте қаттылық пен тозуға төзімділік береді. Вольфрам карбидінің негізі механикалық беріктік пен соққыға төзімділікті қамтамасыз етеді.
Бұрғылау кезінде бұл кескіштер өткір жиектерін сақтайды, бұл PDC бұрғышының оны майдалаудың немесе ұнтақтаудың орнына тау жынысын қырқып отыра беруіне кепілдік береді. Бұрғылаудың геометриясы, көлемі және сапасы бұрғылау тиімділігіне, тозу жылдамдығына және біттің тұрақтылығына тікелей әсер етеді.
Қияу құрылғысы
Кесу құрылымы кескіштердің кескіштің бөренелері бойымен орналасуына қатысты. Бұл қарапайым болып көрінсе де, ол PDC бұрғылау конструкциясының ең күрделі бөлігі болып табылады. Инженерлер қатаңдық пен беріктіктің арасындағы теңгерімді сақтау үшін қайырмалардың санын, олардың мөлшерін, бағытын және аралықтарын анықтауы керек.
Кескіштер әдетте қатарлар бойынша орнатылады, тау жынысын өңдеуді оңтайландыру мен ұңғыма сұйығының кесілген жерлерді тазалауына мүмкіндік беретіндей етіп орналасады. Бұл аймақтың жеткіліксіз жобалауы кескіштердің артық жүгін, теңсіз тозуын және ұстамның өз уақытынан бұрын шығуына әкеліп соғуы мүмкін.
Жезіктер
Қанаттар кескіштерге құрылымдық қолдау көрсетеді және ұңғыма сұйығын бағыттау қызметін атқарады. Қанаттардың арасында – ұстамның бетінен кесілгендерді тазалау үшін ұңғыма сұйығының ағып өтуіне мүмкіндік беретін бос каналдар орналасқан. Қанаттардың саны, олардың биіктігі және профилінің пішіні әсіресе тұрақтылық пен кесілгендерді тазалау тұрғысынан ұстамның жұмыс істеуіне әсер етуі мүмкін.
Ұстамның денесі
Ұстамның денесі матрицалық немесе болат денеден тұруы мүмкін:
Матрицалық денелі PDC ұстамдар вольфрам карбиді композит материалдардан жасалады. Олар үстеме тозуға тұрақтылық қамтамасыз етеді және өте тозуға ұшырайтын тау жыныстары үшін қолайлы, бірақ әдетте құрғақ және соққыға төт алмайтын болып келеді.
Болат денелі PDC ұңғыш басы қоспа болаттың бір бөлігінен өңделіп жасалады, ол ұштақтың күшейіп және күрделі қанат пен гидравликалық конструкцияларды жасау мүмкіндігін береді. Эрозиядан қорғау үшін оған қатты қаптау қажет.
PDC ұңғыш басы конструкциясына әсер ететін сыртқы факторлар
PDC ұңғыш басын жобалау кезінде ұңғыш ортасы ескерілуі тиіс. Негізгі факторлар:
Ұңғыма диаметрі 2,5 дюймнен (кіші диаметрлі тесік) 36 дюймге (үлкен диаметрлі ұңғыма) дейінгі аралықта болуы мүмкін.
Қабат түрі мен сипаттамасы – қабат жұмсақ және пластикалық, қатты, үгілгіш немесе қабаттас болуы.
Ұңғыш параметрлері – ұңғыш басына түсетін салмақ (WOB), айналу жылдамдығы (RPM) және жалпы ағын ауданы (TFA).
Түтік тізбегі (BHA) конфигурациясы және оның ұңғыш басына күшті қалай түсіретіні.
Ұңғыма траекториясы – ұңғыма вертикальды, ауытқыған немесе горизонтальды болуы.
Ұңғыш сұйығының қасиеттері мен сорғының өткізу қабілеттілігі.
Бұл сыртқы жағдайлар нақты жұмысқа ең жақсы сәйкес келетін кескіштің орналасуын, пышақ геометриясын және гидравликалық конфигурацияны анықтайды.
ПДК ұңғыма битін жобалаудағы негізгі мақсаттар
ПДК ұңғыма битін жобалаудың соңғы мақсаттары болып табылады:
Битті ауыстыруға дейінгі жалпы ұңғыма ұзындығын арттыру.
Механикалық бұрғылау жылдамдығын арттыру (тесу жылдамдығы немесе ROP).
Бұл мақсаттарға қол жеткізу үшін тұтқырлық пен қарқындылық арасындағы қатаң теңдік қажет. Мысалы, үйкеліс тұрақты жыныстарда тозуға тұтқырлық маңызды болса, жұмсақ жынысттарда тез бұрғылау үшін қарқындылық басым болуы мүмкін.
Жобалау процесі ұңғыма параметрлерін жинаудан, ұқсас ұңғылардан алдыңғы орындау деректерін талдаудан және жаңа бит жобасы үшін күтімді орнату үшін осы ақпаратты пайдаланудан басталады.
Бес негізгі жобалау принциптері
1. Бит денесінің материалы: матрица мен болаттың салыстыруы
Матрицалық дене биттері тозуға тұрақтырақ, бірақ соққыға тұрақсыз, сондықтан олар үшін ылғалды, тұрақты тау жыныстарына сәйкес келеді. Болат денелі биттер соққылық жүктемелерге төтеп бере алады, сондықтан олар үшін жоғары қырлар мен күрделі профильдерді пайдалануға болады, бірақ қорғалмаса эрозияға ұшырайды.
2. PDC кесуші түрі
Кесушінің өнімділігі алмаз дәндерінің өлшеміне, алмаз кестесінің қалыңдығына және өндіру әдісіне байланысты. Ұсақ дәнді алмаздар тозуға тұрақтылықты арттырады, ал ірі дәнді алмаздар соққыға тұрақтылықты жақсартады. Кесушінің вольфрам карбиді негізіне бекітілуі де бұрғылау кезіндегі механикалық кернеулерге төтеп бере алуы тиіс.
3. Кесу құрылымы
Дизайнерлер қаншалықты кескіш пайдалану керектігін, олардың өлшемі мен ұштау дәрежесін шешеді. Үлкен кескіштер белсенді кесу әрекетін ұсынады, бірақ үйкеліс жағдайында тез құрғақ болады. Кіші кескіштер жүктемені көбірек нүктелерге таратып, тозуға тұрақтылықты арттырады, бірақ ТНҚ-ды төмендетуі мүмкін. Кескіштің бағыттауы етектің тау жынысын қаншалықты тиімді кесіп алуына және айналу моментін басқаруына әсер етеді.
4. Етектің геометриясы
Етектің геометриясы жануардың профилін, иық ұзындығын, конус тереңдігін және калибр ұзындығын қамтиды:
Қысқа иықтар етекті әлдеқайда белсенді етеді, бірақ тұрақтылығы төмен болады.
Ұзын иықтар кескіштердің көбірек орналасуына мүмкіндік беріп, тозуға тұрақтылықты арттырады, бірақ белсенділікті төмендетеді.
Терең конусты бұрыш етектің тұрақтылығын арттырады, ал беткей конус салмақ тасымалдауды жақсартады.
5. Гидравликалық жүйе
Гидравликалық жүйе кескіштерді тазалау және суыту үшін қызмет етеді, сонымен қатар кесілген жынысты биттің бетінен алыстайды. Ағын тиімділігін арттыру үшін инженерлер сұңғылардың санын, өлшемін және орналасуын реттейді. Ағын жолдарын визуализациялау мен тиімдестіру үшін жиі ықтималдықты есептеу арқылы сұйықтық динамикасы (CFD) модельдеу қолданылады, ол эрозияны азайтып, суытуды жақсартады.
Тау жыныстарының қасиеттері мен PDC бұрғылау құрылғысының конструкциясы
Тау жынысының түрі PDC бұрғылау құрылғысын таңдауға күшті әсер етеді:
Қатты, үйкегіш қабаттарда үйкеліске тұрақтылық үшін көбірек жапырақшалары бар кіші кескіштер таңдалады.
Жұмсақ, жабысқақ қабаттарда аз жапырақшалар мен үлкен кескіштер ROP-ті сақтауға және шарлау құбылысын азайтуға көмектеседі.
Қабатты қабаттарда қаттылық деңгейлерінің өзгеруіне бейімделіп, тым көп тербеліс пен үйкелісті болдырмау үшін тепе-тең конструкция қажет.
Күрделі гидравликалық тиімдестіру
Гидравликалық жобалау тек сұйықтықтардың қозғалысын түсінумен қатар, тесу құралындағы сұйықтық динамикасын білуді де білдіреді. Инженерлер тесу сұйығының мінез-құлқын модельдеу үшін CFD пайдаланады, сонымен қатар әрбір кескіштің жеткілікті суытылуын және тез қиылып түсуін қамтамасыз етеді. Жеткіліксіз гидравлика жылу жиналуына, кескіштің зақымдануына және тесу тиімділігінің төмендеуіне әкеліп соғуы мүмкін.
Тербеліс және зақымданумен күресу
PDC тесу құралдары жапсыр-сырғанақ, құралдың айналуы және осьтік тербелістер сияқты бруталды тербеліс нәсілдеріне ұшырауы мүмкін. Бұл тербелістер кескіштердің зақымдануына және тесу тиімділігінің төмендеуіне әкеліп соғады. Қазіргі заманғы құралдардың жобалары тербелістерді азайту үшін стабилизаторларды, тиімді пышақ пішіндерін және тепе-тең кескіш орналасуын қамтиды.
PDC тесу құралының шығарылу процесі
PDC тесу құралын шығару бірнеше негізгі кезеңдерден тұрады:
Мақсатты формацияға сәйкес материалды таңдау.
Болат дененің дәл өңделуі немесе матрицалық қалыпты жасау.
Жобалау жоспарына сәйкес кескіштерді ұяшықтарға орналастыру.
Бұрандалы кескіштерді орындарына қатты бекіту.
Құламайтын қабаттарды қорғау үшін қатты қабаттау.
Гидравликалық ағынды сынау қоса, соңғы сапа бақылауы.
ПДК Соқпақ ұстіріктері Технологиясындағы жетістіктер
Соңғы жаңалықтарға кіреді:
Жоғары температура жағдайында жақсы жұмыс істейтін термиялық тұрақты алмаз кескіштері.
Көшірмелі пішіндер үшін ПДК кескіштерін және роликті конустарды ұштастыратын гибридті ұстіріктер.
Тесік ішіндегі жағдайлар өзгерген сайын гидравликаны бейімдеу.
Ұстіріктің жұмысын тиімді ету үшін бұралау параметрлерін бейімдейтін нақты уақытта жұмыс өнімділігін бақылау жүйелері.
ПДК Соқпақ ұстірігін таңдау бойынша ең жақсы тәжірибелер
PDC ұңғыш таңдағанда:
Ұңғышты тау жынысының түрі мен жұмыс параметрлеріне сәйкестендіріңіз.
Белсенділік пен ұзақ мерзімділік арасындағы тепе-теңдікті ескеріңіз.
Ұқсас қолданбалардан алынған өнімділік деректерін қарастырыңыз.
CFD талдау құралын пайдаланып гидравликалық жүйені тиімділеңіз.
Тербелісті азайту үшін жақсы BHA жобалау керектігін қамтамасыз етіңіз.
PDC ұңғыш туралы сұрақтар
PDC ұңғыш дегеніміз не?
PDC ұңғыш – бұл синтетикалық алмаз кескіштері вольфрам карбиді негізіне бекітіліп, тау жынысын кесетін қозғалмайтын кескішті пайдаланатын ұңғыш.
PDC ұңғыштың негізгі артықшылықтары қандай?
Олар роллерлі конусты биттермен салыстырғанда жоғары ROP, ұзақ қызмет ету мерзімі, әртүрлі тау жыныстарына бейімделу қабілеті және бұрғылау құнының төмендеуін қамтамасыз етеді.
Матрицалы дене жобасына қарағанда қашан болат денелі PDC бұрғы битін таңдау керек?
Болат денелі биттер жоғары соққылы орталар мен күрделі геометриялар үшін, ал матрицалы денелі биттер үшін ылғалды тау жыныстарында жақсы жұмыс істейді.
Кесушінің өлшемі PDC бұрғы битінің өнімділігіне қалай әсер етеді?
Үлкен кесушілер шабуылшылдықты және ROP-ты арттырады, бірақ тұрақтылықты төмендетеді. Кіші кесушілер тозуға тұрақтылықты арттырады, бірақ ROP-ты төмендетуі мүмкін.
PDC бұрғы биті жобасында гидравликалық жүйе қаншалықты маңызды?
Гидравликаны тазалау, суыту және эрозияны болдырмау үшін маңызды. CFD оптимизациясы жұмыс өнімділігін арттырады.
PDC бұрғы битін белгілі бір тау жыныстары үшін дайындауға бола ма?
Иә, кесуші тығыздығын, қыр геометриясын және гидравликаны реттеу арқылы.
Тербелістер PDC бұрғы битіне қалай әсер етеді?
Артық вибрация кескіштің зақымдануына және өнімділіктің төмендеуіне әкеліп соқтыруы мүмкін. Тепе-теңдік нұсқалары осы қауіптерді азайтуға көмектеседі.
ПДК ұңғыш биттерінің технологиясының болашағы қандай?
Термиялық тұрақтылық кескіштерінің, гибридті нұсқалардың және нақты уақытта ұңғышты оптимизациялау жүйелерімен интеграцияның көбеюін күтуге болады.
EN
