Tecnologia de perforació i producció | Què són la velocitat de perforació: augmentar les eines? Com ​​millorar eficaçment l'eficiència de la perforació i reduir els costos?

1Velocitat de perforació amb cargol de gruix de paret igual, resistent a altes temperatures: tecnologia creixent

El cargol de gruix de paret igual resistent a altes temperatures és una eina d'augment de velocitat especialment dissenyada per satisfer les necessitats d'alt rendiment i alta fiabilitat en la indústria de la perforació. Durant l'ús dels cargols de perforació tradicionals, a causa de l'entorn d'alta temperatura i les complexes condicions de treball, sovint es produeixen danys greus per desgast i fatiga, cosa que provoca una disminució de l'eficiència de la perforació. Tanmateix, el cargol de gruix de paret igual resistent a altes temperatures té una excel·lent resistència a altes temperatures, que pot mantenir propietats mecàniques estables en un entorn d'alta temperatura, reduir les fallades dels equips causades per altes temperatures i, per tant, millorar la velocitat de perforació.

1.1 Principi tècnic

El motor de fons de pou acciona directament la broca per trencar roca i perforar, cosa que pot transmetre la potència a la broca de manera més eficient, reduir la pèrdua d'energia i optimitzar el rendiment de treball de les eines de fons de pou. Això es deu al fet que el motor acciona directament la broca, cosa que pot evitar la pèrdua de potència causada per la pèrdua del sistema de transmissió, de manera que s'utilitza més energia per a la perforació de trencament de roca, millorant la velocitat i l'eficiència de la perforació. Per millorar encara més la resistència a altes temperatures de l'equip, el cargol de gruix de paret igual resistent a altes temperatures adopta alguns materials especials resistents a altes temperatures i tecnologies de tractament de superfícies. Per exemple, s'utilitza acer d'alta aleació com a material principal, o la superfície de l'equip se sotmet a un tractament tèrmic o un tractament de recobriment per millorar la resistència a altes temperatures de l'equip. Com que l'estator adopta una carcassa d'acer prefabricada amb una forma de secció transversal específica i després s'injecta amb cola per formar una capa de goma fina i de gruix igual, el motor té un parell de sortida més gran i es pot adaptar a diverses condicions geològiques complexes. Aquesta estructura fa que la separació entre l'estator i el rotor del motor sigui més petita, reduint així la fricció i el desgast, i millorant la vida útil i la fiabilitat de l'equip. L'eina també adopta un mecanisme de bloqueig o reducció de la fricció mecànica per millorar la precisió de la rotació i l'estabilitat de l'equip, i evitar la disminució de l'eficiència de la perforació causada per la vibració o l'excentricitat del cargol.

1.2 Anàlisi d'adaptabilitat

Pel que fa al rendiment, el cargol de gruix de paret igual resistent a altes temperatureseina de perforacióNo només té totes les característiques dels motors de cargol ordinaris, sinó que també té les característiques d'un gran parell, fàcil arrencada i una forta resistència a la sobrecàrrega, cosa que el fa més adequat per a operacions de perforació en formacions profundes d'alta temperatura. Mitjançant l'ús d'un cargol recte amb una petita eina de perforació de pèndol en formacions d'alta cabussada, es pot aconseguir una alta velocitat de perforació amb baixa pressió de perforació i es pot aconseguir un efecte significatiu de reducció i prevenció de la desviació. Al mateix temps, el disseny del cargol recte també pot proporcionar una força de suport estable per evitar que la broca es desviï en formacions d'alta cabussada, millorant així l'estabilitat de la perforació. Tant la investigació teòrica com les aplicacions in situ mostren que la tecnologia de perforació ràpida que utilitza cargols de gruix de paret igual resistents a altes temperatures pot augmentar significativament la velocitat de rotació de la broca al fons del pou, adaptar-se a l'entorn d'alta temperatura del fons del pou i optimitzar eficaçment el control de qualitat del pou. Al mateix temps, també pot reduir la càrrega d'accionament superior i el parell de l'eina de perforació i allargar la vida útil de l'eina de perforació. En comparació amb el conjunt d'eines de perforació PDC convencional, aquest mètode pot millorar considerablement l'eficiència de la perforació i mostrar excel·lents efectes econòmics i tècnics integrals.

2Turbina + Velocitat de la broca de diamant impregnada: tecnologia creixent

El turboperforador és una eina elèctrica de fons de pou que pot convertir l'energia hidràulica del fluid en energia mecànica de rotació, impulsant així la broca a girar i impactar, i aconseguint una perforació d'alta velocitat i eficient. Està compost principalment de tres parts: la secció de la turbina, l'eix universal i l'eix de transmissió. La broca de diamant impregnada és un tipus de broca de diamant. La seva matriu es fabrica sinteritzant partícules policristal·lines de diamant a l'exterior de la matriu, cosa que fa que la broca sigui més agressiva. La matriu té una certa alçada, el seu diàmetre exterior és lleugerament més gran que el diàmetre exterior del cos de la broca i el seu diàmetre interior és lleugerament més petit que el diàmetre interior del cos de la broca. El costat exterior, el costat interior i la part inferior de la matriu estan proveïts de ranures d'aigua per descarregar retalls de roca i refredar la broca a través del fluid de rentat. La matriu té una resistència a la compressió i a l'impacte suficient, així com una alta duresa i resistència al desgast. El turboperforador i la broca de diamant impregnada són eines importants en el procés de perforació de petroli, i el seu ús combinat pot millorar conjuntament l'eficiència de la perforació i la qualitat de la perforació.

2.1 Principi tècnic

La secció de la turbina és el component central de la turboperadradora, que està composta per estators i rotors de turbina, coixinets centralitzadors, eixos principals i carcasses. Pot convertir l'energia del fluid de perforació en energia mecànica de la rotació de l'eix principal. La seva estructura interna inclou múltiples etapes d'estators i rotors aparellats. Quan el fluid de perforació entra a l'estator al llarg de l'eina de perforació, l'estator guiarà el fluid de perforació perquè tingui una determinada direcció i velocitat, i després entrarà al rotor. Al rotor, el fluid de perforació impactarà les pales per generar una determinada diferència de pressió, que farà que el rotor giri. Mitjançant aquest mecanisme, l'energia del fluid de perforació es converteix en energia mecànica que impulsa la rotació de l'eix de la turbina.

El principal mètode de trencament de roca de la broca de diamant impregnada és el trencament de roca abrasiva, és a dir, l'ús de partícules de diamant per moldre, ratllar i abrasar contínuament la roca sota l'acció de la força axial i el parell de torsió, per tal d'aconseguir l'objectiu de trencar la roca. La broca de diamant que utilitza principalment aquest mètode de trencament de roca té una alta resistència al desgast, que pot tractar eficaçment les roques altament abrasives en formacions abrasives dures i extremadament dures, i millorar l'eficiència de perforació i la vida útil de la broca.

2.2 Anàlisi d'adaptabilitat

La turboperadera + broca de diamant impregnada adopta una estructura totalment metàl·lica, que té una major resistència a altes temperatures i un efecte de perforació més estable, cosa que li permet funcionar de manera estable fins i tot en entorns extrems. Això és particularment important en operacions de perforació de pous profunds i pous ultraprofunds. Aquesta combinació d'eines té un excel·lent rendiment d'equilibri axial, que pot reduir la vibració lateral, generar una trajectòria suau del pou, reduir els danys a la paret del pou, protegint així la broca i altres eines de fons de pou, i és beneficiosa per a operacions posteriors. A causa de les característiques de rotació d'alta velocitat de la turboperadera, la combinació de la broca de diamant impregnada i la turbina d'alta velocitat pot exercir una eficiència de perforació extremadament alta en formacions profundes amb alta duresa i forta abrasivitat, i millorar considerablement la capacitat de perforació.

3Velocitat de perforació amb impactador de parell: tecnologia creixent

L'impactador de parell és una eina elèctrica purament mecànica que s'utilitza principalment per a la ruptura auxiliar de roques de broques PDC. L'eina genera una caiguda de pressió a través d'una boquilla de flux variable, formant una zona d'alta pressió i una zona de baixa pressió a l'interior. Quan la diferència de pressió actua sobre l'eina, el canal de flux canvia per fer que el martell d'impacte i el martell d'arrencada dins de l'eina s'inverteixin a alta velocitat. El martell d'impacte impacta contínuament la superfície d'impacte, transmetent així la força d'impacte a la broca, formant un parell de pols d'alta freqüència. Converteix intel·ligentment l'energia del fluid de perforació en energia d'impacte mecànic torsional, d'alta freqüència, uniforme i estable i la transmet directament a la broca PDC, mantenint la broca i el fons del pou continus en tot moment.

3.1 Principi tècnic

La força d'impacte estable d'alta freqüència de 750 a 1500 vegades/min proporcionada per l'impactador de parell equival a tallar la formació diverses vegades per minut. Això permet que la broca talli la formació sense esperar que la torsió acumuli prou energia, canviant completament l'estat de funcionament de la broca. En aquest moment, la broca té dues forces per tallar la formació: una és el parell proporcionat per la taula giratòria i l'altra és la força d'impacte proporcionada per l'impactador de parell. Aquestes dues forces es transmeten directament a la mateixa broca, de manera que el parell transmès pel tub de perforació es pot utilitzar completament per tallar la formació sense residus. L'acció combinada d'aquest parell i força d'impacte no només pot millorar significativament la velocitat de perforació, sinó que també redueix o elimina eficaçment la vibració nociva de la broca durant la perforació en formacions dures, protegeix la broca, allarga la vida útil de la broca i, alhora, redueix la resistència a la fatiga d'altres eines de perforació i allarga la vida útil d'altres eines de perforació. La figura 1 mostra l'estat d'estrès de la cadena de perforació de fons de pou de l'eina de perforació convencional i l'impactador de parell.

3.2 Anàlisi d'adaptabilitat

Com a eina de perforació avançada, l'impactor de parell té una estructura mecànica interna raonable, sense peces de goma ni components electrònics, i amb poques peces. Fins i tot si falla, només equival a una broca que gira contínuament juntament amb la broca PDC sense afectar la perforació contínua, i no cal disparar la broca, de manera que té una alta fiabilitat. L'impactor de parell és adequat per a diverses formacions complexes, especialment les formacions de roques ígnies amb forta abrasivitat i poca perforabilitat. Al mateix temps, l'eina és fàcil d'operar. Quan s'utilitza l'impactor de parell, només cal connectar-lo directament a l'eina de perforació rotativa o direccional, cosa que és senzilla i convenient d'operar.

4Impactor compost

L'impactador compost és un equip de perforació avançat amb un dispositiu de conversió d'energia dissenyat a l'interior, que pot convertir l'energia del fluid de perforació en energia d'impacte de pols, generant així forces d'impacte circumferencials i axials d'alta freqüència estables. Aquest mètode de treball millora significativament l'eficiència de trencament de roca de la broca, resol eficaçment els problemes d'enganxament i lliscament i de retenció de pressió durant la perforació, i així aconsegueix l'objectiu d'augmentar la velocitat. L'impactador compost no només té les característiques d'impacte torsional i els avantatges de l'impactador de parell, sinó que també combina de manera innovadora la funció d'impacte axial..

impactador compost

4.1 Principi tècnic

L'estructura interna de l'impactador compost està composta per maquinària de metall pur. Converteix l'energia del fluid de perforació en energia d'impacte circumferencial i axial d'alta freqüència i estable mitjançant un mecanisme d'inversió. Durant el procés de perforació del conjunt d'eines de perforació convencionals, després que la broca PDC entri a la formació, l'acumulació d'energia de l'eina de perforació superior ha de superar un cert valor crític per iniciar la ruptura de roca de cisallament. En canvi, l'impactador compost converteix l'energia del fluid de perforació en energia d'impacte, proporcionant una força d'impacte d'alta freqüència i estable per a la broca. D'aquesta manera, la tensió de ruptura de roca pot assolir ràpidament la tensió crítica per al cisallament de la formació, millorant considerablement l'eficiència de cisallament de la broca PDC. Al mateix temps, a causa de la reducció de la fluctuació de la tensió de ruptura de roca i el parell, és beneficiós que la broca realitzi un tall uniforme al fons del pou, eliminant la tensió instantània extremadament alta a la broca PDC sota les eines de perforació convencionals. Per tant, la tensió a la broca es torna més uniforme i estable, allargant així la vida útil de la broca PDC i augmentant el temps de treball d'una sola broca.

4.2 Anàlisi d'adaptabilitat

En comparació amb l'impactador de parell, l'impactador compost augmenta l'energia d'impacte longitudinal. Teòricament, la seva eficiència de trencament de roca és més alta i és més adequat per al seu ús en formacions compactes. Amb la mateixa mida, la pressió de perforació òptima de l'impactador compost és lleugerament superior a la de l'impactador de parell. Per a l'impactador compost, la broca utilitzada hauria de tenir una resistència a l'impacte més forta i hi hauria dents absorbents d'impactes distribuïdes al costat de les dents de tall principals de la broca, cosa que la protegeix eficaçment. Quan es perfora en formacions dures i formacions altament abrasives, la selecció de broques PDC de la sèrie HPM pot aconseguir un equilibri perfecte entre la velocitat de perforació i el temps de perforació.

5Conclusions i perspectives

Aquest article estudia i introdueix les eines comunes d'augment de la velocitat de perforació. Mitjançant l'anàlisi dels principis, les característiques i els àmbits d'aplicació d'aquestes eines, els resultats mostren que els diferents tipus d'eines d'augment de la velocitat de perforació són adequades per a diferents condicions geològiques i requisits de perforació. Al mateix temps, a causa dels diferents costos d'ús de diverses eines, la selecció de les eines d'augment de la velocitat de perforació també s'ha de considerar des d'una perspectiva econòmica.

Per a futures investigacions, es suggereix dur a terme els següents aspectes: estudiar més a fons el mecanisme de funcionament de la velocitat de perforació, augmentant les eines, optimitzar el disseny de les eines i millorar la seva adaptabilitat i eficiència; combinar tecnologies com la intel·ligència artificial i el big data per aconseguir la intel·ligència i el monitoratge remot de la velocitat de perforació, augmentant les eines, i millorar la seguretat i l'eficiència de les operacions de perforació; ampliar l'aplicació de la velocitat de perforació, augmentant les eines, en altres camps, com ara pous d'aigua, pous de gas i pous geotèrmics, per satisfer les necessitats del desenvolupament social i econòmic.

Contacte: Jessie Zhou

Mòbil/Whatsapp: +0086-18109206861
Correu electrònic:landrill@landrilltools.com
Web:www.landrilltools.com