Phân Tích So sánh của con lăn bit và PDC bit

Công việc khoan là một kỹ thuật hệ thống phức tạp và đa dạng. Để đảm bảo hoàn thành thành công, cần có sự phối hợp và hợp tác của nhiều hệ thống, trong đó lựa chọn bit hợp lý là điều kiện tiên quyết để đảm bảo hoàn thành công việc khoan chất lượng cao và hiệu quả. Ngày nay, các bit được sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật khoan là bit lăn và bit Composite kim cương (PDC). Bài báo này phân tích ứng dụng của mũi lăn vàMũi PDCTrong kỹ thuật khoan.

1. Định nghĩa của con lăn bit và PDC

CáiMũi lănLà mũi khoan được sử dụng rộng rãi nhất. Khi bit hoạt động, răng cắt xen kẽ tiếp xúc với đáy giếng, mô-men xoắn phá đá nhỏ, vùng tiếp xúc giữa răng cắt và đáy giếng nhỏ, áp suất cụ thể cao, và dễ dàng đào sâu vào đội hình; Tổng chiều dài của cạnh làm việc lớn, do đó độ mòn tương đối giảm. Mũi hình nón có thể thích ứng với nhiều tầng khác nhau từ mềm đến cứng. Theo số lượng hình nón, nó có thể được chia thành bit hình nón đơn, ba bit hình nón và bit hình nón đa lắp ráp. Theo vật liệu cắt, nó có thể được chia thành răng thép (Răng phay) và bit hình nón răng chèn.

Mũi khoan PDC là mũi khoan chip composite Kim Cương đa tinh thể, và dùng để chỉ chữ viết tắt của đầu. Hình dạng của chip Composite là một dụng cụ cắt tròn được khảm và hàn trên xi lanh, và dụng cụ cắt được khảm trên thân khoan để trở thành mũi khoan PDC. Bit PDC rẻ hơn nhiều so với bit kim cương tự nhiên, nhưng nó chỉ phù hợp để tạo hình mềm đến trung bình.Bit PDCPhát triển nhanh chóng sau khi được sản xuất và sử dụng thành công vào đầu những năm 1970. Nó có thể được sử dụng với wob thấp và tốc độ quay cao, cảnh quay bit cao và chi phí cảnh quay đơn vị thấp. Trong một số mỏ dầu của Trung Quốc, chip Composite đa tinh thể kim cương được sử dụng để khảm và hàn trên máy cạo, và thu được hiệu quả tuyệt vời.

Hiện tại, các bit PDC được thiết kế với cánh cắt. Với sự gia tăng số lượng cánh cắt, tải trọng tác động lên răng cắt giảm, khả năng kiểm soát của bit tăng lên và tuổi thọ của bit kéo dài. Ngược lại, với việc giảm số lượng cánh cắt, hiệu suất khoan của bit được cải thiện và Bit có Tốc độ khoan cao hơn. Nói chung, sức mạnh hình thành càng lớn thì số lượng Răng cắt càng nhiều và số lượng cánh cắt nói chung càng nhiều. Số lượng cánh bit PDC không dưới 3, nhưng có nhiều hơn 10.

2. Phân Tích So Sánh cơ chế phá đá giữa bit lăn và bit PDC

Cơ chế phá đá bằng mũi lăn. Dưới tác động của áp lực bit và xoay dây khoan, răng nghiền nát và đào sâu vào đá, đồng thời tạo ra một số loại đá trượt và cắt nhất định. Khi hình nón lăn ở đáy giếng, răng trên hình NÓn Liên tiếp tác động và ấn vào hình. Hiệu ứng này có thể nghiền nát một phần của đá đáy và cắt phần còn lại của đá giữa các răng bằng hiệu ứng cắt do con lăn trượt mang lại, để đá đáy bị vỡ hoàn toàn và giếng có thể được mở rộng.

Cơ chế phá đá của bit PDC. Nguyên lý hoạt động của bit PDC Về cơ bản giống với bit cạp.

(1) khi khoan PDC vào một số hình dạng cứng, nó ép đá dưới tác động của wob, làm cho đá tiếp xúc với kim cương ở trạng thái căng thẳng rất cao và làm cho đá có vẻ dẻo.

(2) trong quá trình hình thành nhựa (hoặc đá là nhựa chịu áp lực), kim cương đào sâu vào sự hình thành và làm cho đá phía trước bị vỡ hoặc chảy nhựa dưới tác động của Mô-men xoắn bit, tách ra khỏi ma trận đá và tạo thành các mảnh vụn đá.

(3) trong đá có độ giòn cao, ứng suất được tạo ra dưới tác động của wob và mô-men xoắn làm cho đá bị gãy giòn, có nghĩa là, đá bị phá hủy bởi lực cắt và sức căng. Trong trường hợp này, tốc độ phá vỡ đá của bit Kim Cương cao hơn và khối lượng phá vỡ đá lớn hơn nhiều so với độ dịch chuyển sau khi đào kim cương.

(4) trong đá cứng, do sức mạnh của kim cương bị giới hạn, áp lực bit lên viên kim cương kích thước lớn hơn không đủ để gây biến dạng dẻo trong đá, vì vậy, viên kim cương với các hạt mịn thường được sử dụng để tạo ra mũi kim cương ngâm tẩm để khoan, Được đặc trưng bởi cắt vi mô, chạm khắc và các cách khác để phá vỡ đá tùy thuộc vào góc của kim cương. Các phần cắt do đó được tách ra Về cơ bản là bột hạt mịn, và hiệu quả làm việc và tuổi thọ của bit rất thấp.

3. Điều kiện áp dụng của mũi khoan đá quay và mũi khoan PDC

Phạm vi áp dụng củaMũi khoan đá quayĐược sử dụng rộng rãi nhất trong khoan dầu khí và khoan địa chất. Mũi khoan đá quay có tác dụng tác động, nghiền và cắt đá hình thành khi nó quay. Do đó, mũi khoan đá quay có thể thích ứng với nhiều hình dạng khác nhau, mềm, trung bình và cứng. Đặc biệt là sau sự xuất hiện của đầu lăn hình nón phản lực và đầu lăn hình nón vòi phun dài. Tốc độ khoan của mũi khoan hình nón được tăng lên rất nhiều. Đây là một cuộc cách mạng lớn trong lịch sử phát triển của các bit hình nón con lăn. Theo loại răng, bit hình nón con lăn có thể được chia thành răng nghiền (Răng thép) bit hình nón con lăn và chèn (bit hình nón con lăn răng hợp kim cứng được lắp đặt trên hình nón con lăn; theo số lượng nón lăn, chúng có thể được chia thành mũi khoan đá quay đơn vàMũi khoan triconeVà lắp ráp nhiều đầu hình nón. Mũi khoan tricone được sử dụng rộng rãi nhất trong và ngoài nước.

Phạm vi ứng dụng của bit PDC hiện nay, thường sử dụng phần tốt, bùn gốc dầu, hoặc bùn gốc nước được sử dụng trong phần giếng không giảm khi mũi khoan cần hoạt động trong một thời gian dài ở đáy giếng. PDC bit cũng có lợi thế trong các công cụ khoan tốc độ cao, chẳng hạn như máy khoan cánh quạt, máy khoan trục vít hoặc phần lệch.

Bit PDC thường được sử dụng trong quá trình tạo hình với cường độ nén thấp, xi măng kém, độ mài mòn thấp hoặc lớp xen kẽ mỏng, chẳng hạn như đá muối, đá thạch cao, Marl, đá vôi, v. v., và sự hình thành với cường độ nén trung bình, độ mài mòn và độ giòn nhất định, chẳng hạn như đá sa thạch, đá phiến Silic, Đá cacbonat xốp và đá thạch cao. Nhưng bit PDC có cường độ nén cao, xi măng chặt như đá sa thạch mài mòn, chert và đá granit, Corundum, Pyrite và Grave, hiệu quả không tốt.

Nhiều công ty dịch vụ và nhà thầu khoan sử dụng phần mềm phân tích cường độ nén đá để xác định độ cứng của sự hình thành. Những mô hình phân tích máy tính của cường độ nén đá này sử dụng công nghệ phân tích khai thác gỗ để phân tích và xác định cường độ nén ba trục của sự hình thành. Phần mềm phân tích cường độ nén đá có thể giúp nhà thầu khoan xác định phần giếng khoan của bit PDC, tối ưu hóa lựa chọn bit và xác định các thông số Khoan tối ưu. Việc phát triển và ứng dụng phần mềm này có thể thúc đẩy việc sử dụng bit PDC.

4. Ưu điểm và nhược điểm của bit con lăn và bit PDC

Ưu điểm và disadvantagES của con lăn bit

(1) bit hình nón phù hợp với các tầng lớp khác nhau, vì vậy nó là bit được sử dụng rộng rãi nhất.

(2) các phần cắt đá được tạo ra bởi đá vỡ của bit hình nón lớn hơn, rất hữu ích để phân biệt các phần cắt đá và đánh giá các điều kiện địa chất chính xác hơn.

(3) tuổi thọ của bit hình nón không đủ dài và cảnh quay nhỏ, làm tăng thời gian vấp ngã và ảnh hưởng đến toàn bộ tiến độ xây dựng. Hơn nữa, việc vấp ngã thường xuyên kéo dài thời gian ngâm bùn vào bình chứa dầu và khí đốt, gây thiệt hại nghiêm trọng cho bình chứa dầu và khí đốt và ảnh hưởng đến việc khai thác dầu khí.

(4) không thể tái sử dụng lõi của mũi hình nón, làm tăng chi phí khoan ở một mức độ nhất định.

(5) do giới hạn về đặc điểm cấu trúc của nó, bit hình nón dễ rơi xuống đáy giếng và gây ra tai nạn downhole.

Ưu điểm và nhược điểm của bit PDC

(1) bit PDC phù hợp với tốc độ cao, độ dịch chuyển cao và độ phân giải thấp, vì vậy yêu cầu của thiết bị tương đối cao.

(2) nguyên tắc làm việc của PDC bit Về cơ bản giống như bit cạp, vì vậy nó thường đòi hỏi wob thấp hơn và tốc độ quay cao hơn. Áp suất bit của bit PDC thường là 20-40% so với cùng kích thước bit khi sử dụng tại chỗ.

(3) bit PDC bao gồm ma trận bit và tấm Composite kim cương. Khi cắt đá, tấm Composite chủ yếu tiếp xúc với đá. Ma Trận Về cơ bản sẽ không bị hỏng, vì vậy ma trận có thể được sử dụng lại. Ở một mức độ nhất định, chi phí khoan được tiết kiệm.

(4) bit PDC không được sử dụng tốt trong đá sa thạch mài mòn, chert và đá granit, Corundum, Pyrite và sỏi với cường độ nén cao và xi măng chặt chẽ.

(5) khi khoan bit PDC, việc cắt vi mô được thực hiện bằng góc cạnh của kim cương. Để phá vỡ đá bằng cách chạm khắc, vv các phần cắt được tách ra theo cách này về cơ bản là bột hạt mịn. Không dễ để đánh giá chính xác tình hình downhole khi sử dụng khai thác cắt tại hiện trường.

(6) do một số đặc điểm của bit PDC, nó gây ra các vấn đề về độ lệch và điều khiển phương vị trong định hướng tốt, vì vậy nó thường được sử dụng trong định hướng trường tốt.

5. Triển Vọng phát triển của 5 bit hình nón và bit PDC

Ưu điểm của mũi lăn và mũi PDC rất rõ ràng trong quá trình khoan. Con lăn PDC hỗn hợp bit ra và được sử dụng trong lĩnh vực khoan, và đạt được kết quả đáng chú ý. Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, sẽ ngày càng có nhiều cấu trúc bit và công nghệ khoan tiên tiến hơn.