Sleutelgereedskap vir ondergat: 'n Volledige gids vir die klassifikasie en toepassing van rolkeëlboorpunte en diamantboorpunte

In olieboorbedrywighede is die boorpunt die kerngereedskap vir die breek van rots, en die werkverrigting daarvan beïnvloed direk die boordoeltreffendheid en koste. Gekonfronteer met komplekse en veranderlike formasietoestande, het die korrekte keuse van rolkeëlboorpunte en diamantboorpunte 'n sleuteltaak vir booringenieurs geword.

01 Rolkeëlboorpunte: Veelsydige gereedskap wat by formasies aanpas

Sedert hul bekendstelling in 1909, het rolkeëlboorpunte die mees gebruikte boortipe in roterende boorwerk geword. Hul unieke multikeëlstruktuur laat hulle toe om aan te pas by verskeie formasietoestande, van sag tot uiters hard.

Struktuur en Kerntegnologie

'n Rolkeëlboorpunt bestaan ​​uit vyf hoofkomponente:

· Boorliggaam: Drie keëlpote aanmekaargesweis, met 'n verbindingsdraad bo-op.

· Keëls: Tapsvormige metaalliggame met gefreesde tande of wolframkarbied-insetsels (TCI) op die oppervlak.

· Laerstelsel: Sluit vier stelle laers in: groot, medium, klein en stootlaers.

· Spuitstukke: Tipies 3·4 spuitstukke met diameters van 7·14 mm.

· Smering- en seëlstelsel: Rubber- of metaalseëls gekombineer met 'n drukkompensasietoestel.

Die laerseëltegnologie is 'n belangrike deurbraak in rolkeëlboorpunte. Moderne boorpunte gebruik 'n drukgekompenseerde smeerstelsel wat 'n dinamiese balans handhaaf tussen die smeermiddeldruk in die laerkamer en die boorvloeistofkolomdruk in die boorgat deur 'n drukoordragkanaal, 'n drukkompensasiemembraan en 'n smeermiddelbeker.

Klassifikasiestelsel en IADC-kode

Die Internasionale Vereniging van Boorkontrakteurs (IADC) het 'n wêreldwye standaard vasgestel vir die klassifikasie van rolkeëlboorpunte, met behulp van 'n driesyferkodestelsel:

· Eerste syfer: Tandtipe en toepaslike formasie

· 1: Gefreesde tand, sagte formasie

· 2: Gefreesde tand, medium tot medium harde formasie

· 3: Geslypte tand, harde, skuurvorming

· 5: TCI, sagte tot medium formasie

· 6: TCI, mediumharde formasie

· 7: TCI, harde, skuurvorming

· 8: TCI, uiters harde, hoogs skuurende formasie

· Tweede syfer: Formasiehardheid-ondergrond (1·4, groter getal dui harder formasie aan)

· Derde syfer: Strukturele kenmerke van die bis

· 4: Verseëlde rollager

· 6: Verseëlde joernaallaer

· 7: Verseëlde joernaallaer + meterbeskerming met TCI

· 8: Afskoppunt vir rigtingsputte

Vereenvoudigde IADC-klassifikasiestelsel vir rolkeëlboute

Rotsbreekmeganisme en bewegingseienskappe

Wanneer 'n rolkeëlboorpunt werk, vertoon dit drie saamgestelde bewegings:

· Omwenteling: Die keëls roteer kloksgewys saam met die boorpuntliggaam.

· Rotasie: Die tande roteer antikloksgewys om die keëlas.

· Gly: Sluit radiale en tangensiale gly in.

Hierdie saamgestelde beweging produseer 'n dubbele rotsbrekende effek:

1. Impakvergruising: Afwisselende kontak van enkel- en dubbeltande skep vertikale vibrasie, wat impaklas genereer.

2. Skuifsny: Bereik deur oorhang, verstelling en multi-keëlgeometrie, wat rotsskuif moontlik maak.

Bitseleksiestrategie en Formasie-ooreenstemming

Basiese beginsels vir die seleksie van rolkeëlboorpunte volgens rotseienskappe:

· Sagte formasies: Kies boorpunte met 'n verstelling, oorhang en multi-keëlontwerp; toegerus met lang, wye, wyd gespasieerde gefreesde tande of TCI.

· Medium-harde formasies: Verminder verstelling, oorhang en multi-keëlwaardes; gebruik kort, smal, nou gespasieerde tande.

· Harde en skuurformasies: Gebruik enkelkeëlgeometrie, geen oorhang, geen verstelling nie; rus toe met sferiese of konies-sferiese TCI.

· Formasies wat geneig is tot skewe gat: Kies korttandboorpunte met min of geen verstelling en geen maatbeskerming nie, en kies 'n bietjie effens sagter as die werklike formasie.

· Ingebedde sagte-harde formasies: Kies boorpunt gebaseer op die harder rots en pas boorparameters dinamies aan.

Spesiale voorwaardelike reaksies:

· Slanke gate (<177 mm): Gebruik enkelkeëlboorpunte, wat groter keëls, tande en laers het vir hoër sterkte.

· Rigtingboorwerk: Kies boorpunte met IADC derde syfer 8 (toegewyde afskopboorpunte).

02 Diamantboorpunte: Die Ultieme Gereedskap vir Harde Formasies

Diamant het die hoogste natuurlike hardheid (Mohs-hardheid 10, druksterkte tot 8800 MPa, slytasieweerstand 9000 keer dié van staal). Diamantboorpunte benut hierdie eienskap om die uiteindelike wapen te word vir die aanpak van harde formasies.

Klassifikasie en Tegnologiese Evolusie

Moderne diamantpunte word hoofsaaklik in drie tipes verdeel:

1. Oppervlakgesette diamantboorpunte

· Diamantdeeltjies wat op die kroonoppervlak blootgestel is.

· Geskik vir medium-harde tot harde formasies.

· Diamantgroottegradering:

· Sagte formasies: 2 stene/karaat (ongeveer 4 mm deursnee)

· Medium-harde formasies: 3-4 stene/karaat (ongeveer 3.6 mm)

· Harde formasies: 10‑15 stene/karaat (ongeveer 2.0 mm)

2. Geïmpregneerde diamantpunte

· Diamante ingebed in die matriks (60‑400 stene/karaat).

· Geskik vir baie harde en skuurende formasies (chert, silikahoudende dolomiet, ens.).

· Selfskerping bereik deur matriksslytasie.

3. PDC-boorstukke (Polikristaliese Diamant Kompakte)

· Eerste keer bekendgestel deur General Electric in 1973.

· Snyerstruktuur: diamantlaag + wolframkarbiedsubstraat.

· Toepaslike formasies: sagte tot medium-harde homogene formasies.

Struktuur en sleutelontwerpparameters

Diamantpunte het 'n integrale liggaam sonder bewegende dele, hoofsaaklik bestaande uit:

· Staalliggaam: Medium koolstofstaal, geskroefde bokant.

· Matriks: Wolframkarbiedpoeier + kopergebaseerde bindmetaal, hardheid HRC 30‑45.

· Sny-elemente: Natuurlike/sintetiese diamante of PDC-snyers.

· Hidrouliese ontwerp: Spuitstukke, waterweë (radiaal, spiraal, ens.).

Belangrike ontwerpparameters:

· Diamantkonsentrasie: Pas aan volgens die formasie se skuurvermoë – hoër konsentrasie vir meer skuurende formasies.

· Blootstellingshoogte:

· Sagte formasies: 1/3 van diamantdeursnee

· Harde formasies: 1/6‑1/10 van diamantdeursnee

· Kroonvorm: Plat (homogene formasies), rond (harde formasies), getand (skuurformasies).

Rotsbrekingsmeganisme en Formasierespons

Die rotsbreekmodus van diamantboorpunte verander met die formasie-eienskappe:

· Plastiese formasies (moddersteen, gips, ens.) – Soortgelyk aan 'n "ploeg"-proses; diamante dring deur en veroorsaak plastiese vloei van die rots.

· Bros formasies (kwartsandsteen, ens.) – Lewer volumetriese breekgate; die snygrootte is 2-4 keer die diamantblootstelling, baie doeltreffend.

· Harde gesteentes (chert, silikahoudende gesteente) – Gebruik geïmpregneerde boorpunte; breek is deur mikrosny en krap, soortgelyk aan slyp met 'n wiel.

Voordele en Beperkings van PDC Bits

As 'n revolusionêre produk binne die diamantboorstelfamilie, het PDC-boorstelle unieke voordele:

Strukturele kenmerke:

· Staalliggaam PDC-boorpunt: Eenstuk medium koolstofstaal, oppervlakverhard.

· Matriksliggaam PDC-boorpunt: Boonste staalliggaam + onderste wolframkarbiedmatriks – beter werkverrigting.

Profielontwerp:

· Parabolies: Sagte formasies, hoë voetafdruk, hoë ROP.

· Rond: Geskik vir roterende tafelboorwerk, help om harde tussenlaag te penetreer.

· Konies: Hoëspoedboorwerk, goeie penetrasie.

Beperkings:

· Nie geskik vir gruisbeddings of sagte-harde tussenlaagformasies nie.

· Temperatuurbeperking (bo 350°C versnel slytasie; by 700°C faal sterkte).

· Laer impakweerstand; nuwe snyers is geneig tot randafskilfering.

Vergelyking van diamantboorpunttoepaslikheid volgens formasie

03 Wetenskaplike Seleksiegids: Ooreenstemming tussen Formasie- en Operasionele Behoeftes

Goue Reëls vir die Keuse van Rolkeëlboorpunte

1. Ooreenstemming van vormingshardheid

· Sagte formasies: kies boorpunte met hoë offset, oorhang, multi-keël, en wigvormige of skepvormige tande.

· Harde formasies: gebruik enkelkeëlvormige, geen verstelling nie, en sferiese of konies-sferiese tande.

2. Hantering van skuurkrag

· Vir skuurformasies, kies TCI-boorpunte met maatbeskerming.

· Indien die buitenste ry tande afgerond is terwyl die binneste tande min slytasie het, verhoog die maatbeskerming op die volgende boorpunt.

3. Reaksies op spesiale voorwaardes

· Formasies wat geneig is tot skewe gat: kies korttandboorpunte met min of geen verstelling nie; kies 'n boorpunt effens sagter as die werklike formasie.

· Sagte-harde tussenlaaglae: kies boorpunt gebaseer op die harder rots, pas parameters dinamies aan.

· Diep snitte: kies boorpunte met 'n hoë totale voetafdruk om te kompenseer vir die verlies aan uitskakeltyd.

Diamantboorpuntkeusestrategie

1. Wanneer om PDC-bitte te gebruik

· Beste toepassing: lang homogene sagte tot mediumharde formasies (skalie, moddersteen, gips, ens.).

· Verbode toepassings: gruisbeddings, chert-tussenlae, sagte-harde tussenlaagformasies.

· Parameterinstelling: lae WOB (30‑60 kN), hoë RPM (100‑300 rpm), hoë vloeitempo.

2. Wanneer om natuurlike/sintetiese diamantboorpunte te gebruik

· Harde tot baie harde formasies (graniet, kwartsandsteen, ens.).

· Hoogs skuurende formasies (chert, silikahoudende dolomiet).

· Turboording, diep en ultra-diep putte, kernboorbedrywighede.

3. Spesiale vereistes vir kernbore

· Rolkeëlkernboorpunte: vierkeël- (konies/silindries) of seskeël- (volloop-) ontwerp.

· Diamantkernboorpunte: snyers moet simmetries gerangskik wees met konsekwente slytasieweerstand.

· Sleutelaanwyser: binneste boor konsentries met buitenste deursnee om elliptiese kern te vermy.

Diagnose en Hantering van Afwykings in die Boorgat

Identifisering van rolkeëlboorpunt-bedryfstoestande:

· Laerversaking: Sikliese roterende tafel bons, vererger onder hoë WOB, ROP daal maar pompdruk normaal.

· Verlore keël: Ernstige wringkragfluktuasie, gewigaanwyser swaai wild, verandering in snaarlengte wanneer opgetel.

· Tande platgeslyt: Verminderde draaitafelbelasting, geen bons, skerp ROP-afname.

Verbod op die gebruik van diamantboorpunte:

· Die onderste gat moet skoon wees voordat daar in die gat geloop word; maak seker dat daar geen metaalrommel is nie.

· Begin boor met ligte WOB, lae RPM vir "inbreek" (0.5 m onderste gatprofilering).

· Vermy ruiming; indien nodig, voer uit met ligte WOB, lae RPM en bestendige werking.

04 Baanbrekende tendense en veldpraktykpunte

Tegnologiese innovasierigtings

Hoëdruk-straalboortegnologie:

· Gebruik ultrahoëdrukstrale (150-200 MPa) om rotsbreking te help.

· Onderputversterkers is 'n fokus van O&O; toetse toon dat ROP 3-5 keer kan toeneem.

· Tegniese uitdagings sluit in ultrahoëdruk-verseëling en -transmissie.

Intelligente bitstelsels:

· Ingeboude sensors monitor die boorpunttoestand intyds.

· Aanpasbare aanpassing van snyparameters om by formasieveranderinge te pas.

· Groot data-analise om boorpuntkeuse te optimaliseer en dienslewe te voorspel.

Goue Reëls in die Veld

1. Besluit wanneer om uit die gat te trek

· Deurlopende ROP-afname (in homogene formasies).

· Skielike ROP-daling met ondoeltreffende korrektiewe maatreëls (formasieverandering).

· Skerp wringkragtoename gepaard met ROP-daling (boorpuntskade).

· Skielike pompdrukval (verlore spuitstuk of uitgespoelde boorstring).

2. Maatreëls om die boorlewe te verleng

· Laat die nuwe boorpunt met 'n ligte WOB en lae RPM loop om in te breek.

· Gebruik 'n bitbeskermer (anti-bonstoestel).

· Periodieke kort ritte om puin van die bodemgat skoon te maak.

· Vermy oormatige rotasie aan die onderkant.

3. Ekonomiese analise

· Bereken koste per meter = (boorpuntkoste + boortydkoste) / voetstuk.

· Alhoewel PDC-boorpunte hoër eenheidskoste het, kan 'n enkele PDC-boorpunt in geskikte formasies 3-5 keer die voete van 'n rolkeëlboorpunt boor.

· In diep gedeeltes, prioritiseer boorpunte met 'n hoë totale voetafdruk om te vergoed vir verliese aan uitskakeltyd.

Boiseleksie is 'n presiese tegnologie wat wetenskaplike teorie en veldervaring kombineer. Rolkeëlboorpunte, met hul wye aanpasbaarheid, bly vandag die mees algemene boortipe. Diamantboorpunte, veral PDC-boorpunte, toon ongeëwenaarde doeltreffendheid in spesifieke formasies.

Deur die IADC-klassifikasiestelsel te bemeester, die rotsbreekmeganismes van verskillende boorpunte te verstaan, en litologie, boorgatkonfigurasie en operasionele vereistes omvattend te evalueer, sal die perfekte ooreenstemming tussen boorpunt en formasie bereik word. Met die toepassing van boorgatsensors, groot data-analise en kunsmatige intelligensie, beweeg boorpuntkeuse van ervaringsgebaseerde besluite na intelligente presisie-ooreenstemming, wat voortdurend revolusionêre verbeterings in boordoeltreffendheid dryf.

Kontak: Jessie Zhou

Selfoon/Whatsapp: +0086-18109206861

Email: energy@landrilltools.com