Технология за сондиране и производство | Какво представляват инструментите за увеличаване на скоростта на сондиране? Как ефективно да се подобри ефективността на сондирането и да се намалят разходите?

1Високотемпературна устойчивост, еднаква дебелина на стената, скорост на пробиване на винтове – нарастваща технология

Високотемпературният винт с еднаква дебелина на стената е инструмент за увеличаване на скоростта, специално проектиран да отговори на нуждите от висока производителност и висока надеждност в сондажната индустрия. При използването на традиционни сондажни винтове, поради високотемпературната среда и сложните условия на работа, често се получава силно износване и повреди от умора, което води до намаляване на ефективността на пробиване. Въпреки това, високотемпературният винт с еднаква дебелина на стената има отлична устойчивост на високи температури, което му позволява да поддържа стабилни механични свойства във високотемпературна среда, да намалява повреди на оборудването, причинени от високи температури, и по този начин да подобрява скоростта на пробиване.

1.1 Технически принцип

Сондажният двигател директно задвижва свредлото за разбиване на скалата и пробиване, което може по-ефективно да предава мощност към сондажа, да намалява загубите на енергия и да оптимизира работните характеристики на сондажните инструменти. Това е така, защото двигателят директно задвижва свредлото, което може да избегне загубата на мощност, причинена от загубата на предавателна система, така че да се използва повече енергия за пробиване за разбиване на скалата, подобрявайки скоростта и ефективността на пробиване. За да се подобри допълнително устойчивостта на високи температури на оборудването, устойчивият на високи температури винт с еднаква дебелина на стените използва някои специални устойчиви на високи температури материали и технологии за повърхностна обработка. Например, като основен материал се използва високолегирана стомана или повърхността на оборудването се подлага на термична обработка или покритие, за да се подобри устойчивостта на високи температури. Тъй като статорът приема предварително изработена стоманена обвивка със специфична форма на напречното сечение, след което се инжектира с лепило, за да се образува тънък и еднакво дебел гумен слой, двигателят има по-голям изходен въртящ момент и може да се адаптира към различни сложни геоложки условия. Тази структура намалява разстоянието между статора и ротора на двигателя, като по този начин намалява триенето и износването и подобрява експлоатационния живот и надеждността на оборудването. Инструментът използва и механизъм за механично заключване или намаляване на триенето, за да подобри точността на въртене и стабилността на оборудването и да избегне намаляването на ефективността на пробиване, причинено от вибрации или ексцентричност на винта.

1.2 Анализ на адаптивността

По отношение на производителността, устойчивият на висока температура винт с еднаква дебелина на стенатаинструмент за пробиванеНе само притежава всички характеристики на обикновените винтови двигатели, но също така притежава характеристиките на голям въртящ момент, лесно стартиране и силна устойчивост на претоварване, което го прави по-подходящ за сондажни операции в дълбоки високотемпературни формации. Чрез използване на прав винт с малък махален сондажен инструмент във формации с голям наклон, може да се постигне висока скорост на пробиване с ниско налягане при пробиване и значителен ефект от намаляване и предотвратяване на отклоненията. В същото време, дизайнът на правия винт може също да осигури стабилна опорна сила, за да предотврати отклонението на свредлото във формации с голям наклон, като по този начин подобри стабилността на пробиването. Както теоретичните изследвания, така и приложенията на място показват, че технологията за бързо пробиване, използваща високотемпературни винтове с еднаква дебелина на стената, може значително да увеличи скоростта на въртене на свредлото на дъното на сондажа, да се адаптира към високотемпературната среда в сондажа и ефективно да оптимизира контрола на качеството на сондажа. В същото време, може също да намали натоварването на горния задвижващ механизъм и въртящия момент на сондажния инструмент, както и да удължи експлоатационния живот на сондажния инструмент. В сравнение с конвенционалния PDC сондажен инструмент, този метод може значително да подобри ефективността на пробиване и да покаже отлични всеобхватни икономически и технически ефекти.

2Турбина + Импрегнирано диамантено свредло Скорост – Повишаване на технологията

Турбобордът е сондажен електрически инструмент, който може да преобразува хидравличната енергия на флуида в ротационна механична енергия, като по този начин задвижва свредлото да се върти и удари, и осъществявайки високоскоростно и ефективно пробиване. Състои се основно от три части: турбинна секция, универсален вал и трансмисионен вал. Импрегнираният диамантено-свредел е вид диамантено-свредел. Матрицата му е изработена чрез синтероване на диамантени поликристални частици от външната страна на матрицата, което прави свредлото по-агресивно. Матрицата има определена височина, външният ѝ диаметър е малко по-голям от външния диаметър на тялото на свредлото, а вътрешният ѝ диаметър е малко по-малък от вътрешния диаметър на тялото на свредлото. Външната страна, вътрешната страна и дъното на матрицата са снабдени с водни канали за отвеждане на скални отпадъци и охлаждане на свредлото чрез промивната течност. Матрицата има достатъчна якост на натиск и удар, както и висока твърдост и износоустойчивост. Турбобордът и импрегнираният диамантено-свредел са важни инструменти в процеса на добиване на нефт и комбинираното им използване може да подобри ефективността на пробиване и качеството на пробиване.

2.1 Технически принцип

Турбинната секция е основният компонент на турбосондата, съставен от статори и ротори на турбината, центриращи лагери, главни валове и корпуси. Тя може да преобразува енергията на сондажния флуид в механична енергия на въртенето на главния вал. Вътрешната ѝ структура включва множество етапи на сдвоени статори и ротори. Когато сондажният флуид навлезе в статора по протежение на сондажния инструмент, статорът ще го насочи в определена посока и скорост, след което ще навлезе в ротора. В ротора сондажният флуид ще въздейства върху лопатките, за да генерира определена разлика в налягането, което ще предизвика въртене на ротора. Чрез този механизъм енергията на сондажния флуид се преобразува в механична енергия, която задвижва вала на турбината да се върти.

Основният метод за разрушаване на скали с импрегнираното диамантено свредло е абразивното разрушаване на скали, т.е. използването на диамантени частици за непрекъснато шлайфане, надраскване и абразиране на скалата под действието на аксиална сила и въртящ момент, за да се постигне целта на разрушаване на скалата. Диамантеното свредло, използващо главно този метод на разрушаване на скали, има висока износоустойчивост, което му позволява ефективно да се справи с високоабразивни скали в твърди до изключително твърди абразивни формации, подобрявайки ефективността на пробиване и удължавайки експлоатационния живот на свредлото.

2.2 Анализ на адаптивността

Турбобордът + импрегнираното диамантено свредло имат изцяло метална конструкция, която има по-висока устойчивост на високи температури и по-стабилен сондажен ефект, което му позволява да работи стабилно дори в екстремни условия. Това е особено важно при сондажни операции на дълбоки и ултрадълбоки кладенци. Тази комбинация от инструменти има отлични аксиални балансиращи характеристики, което може да намали страничните вибрации, да генерира плавна траектория на сондажа, да намали повредите по стената на сондажа, като по този начин предпазва свредлото и другите инструменти в сондажа, и е от полза за последващите операции. Благодарение на характеристиките на високоскоростно въртене на турбоборда, комбинацията от импрегнираното диамантено свредло и високоскоростната турбина може да постигне изключително висока ефективност на сондиране в дълбоки формации с висока твърдост и силна абразивност и значително да подобри капацитета на сондиране.

3Скорост на пробиване с ударен двигател с въртящ момент – Повишаване на технологиите

Ударният чук е чисто механичен инструмент, използван главно за спомагателно разбиване на скали с PDC дюзи. Инструментът генерира спад на налягането през дюза с променлив поток, образувайки зона с високо налягане и зона с ниско налягане вътре в нея. Когато разликата в налягането действа върху инструмента, каналът на потока превключва, за да накара ударния чук и стартовия чук вътре в инструмента да се въртят назад с висока скорост. Ударният чук непрекъснато въздейства върху ударната повърхност, като по този начин предава ударната сила на свредлото, образувайки високочестотен импулсен въртящ момент. Той интелигентно преобразува енергията на сондажния флуид в торсионна, високочестотна, равномерна и стабилна механична ударна енергия и я предава директно на PDC длетото, поддържайки свредлото и дъното на сондажа непрекъснати през цялото време.

3.1 Технически принцип

Високочестотната стабилна ударна сила от 750 пъти/мин до 1500 пъти/мин, осигурена от импактора, е еквивалентна на многократно рязане на формацията в минута. Това позволява на свредлото да реже формацията, без да чака торсионното напрежение да натрупа достатъчно енергия, променяйки напълно работното състояние на свредлото. В този момент свредлото има две сили за рязане на формацията: едната е въртящият момент, осигурен от въртящата се маса, а другата е ударната сила, осигурена от импактора. Тези две сили се предават директно на самото свредло, така че въртящият момент, предаван от сондажната тръба, може да се използва напълно за рязане на формацията без загуба. Комбинираното действие на този въртящ момент и ударна сила може не само значително да подобри скоростта на пробиване, но и ефективно да намали или елиминира вредните вибрации на свредлото по време на пробиване в твърди формации, да предпази свредлото, да удължи експлоатационния му живот и същевременно да намали якостта на умора на други сондажни инструменти и да удължи експлоатационния им живот. Фигура 1 показва състоянието на напрежение на сондажната колона на конвенционалния сондажен инструмент и импактора.

3.2 Анализ на адаптивността

Като усъвършенстван инструмент за пробиване, импакторът с въртящ момент има разумна вътрешна механична структура, без гумени части и електронни компоненти, и с малко части. Дори и да се повреди, той е еквивалентен само на преходник на свредло, въртящ се непрекъснато заедно с PDC бита, без да се влияе на непрекъснатото пробиване, и няма нужда да се изключва свредлото, така че е с висока надеждност. Импакторът с въртящ момент е подходящ за различни сложни формации, особено за магмени скални образувания със силна абразивност и лоша пробиваемост. В същото време инструментът е лесен за работа. Когато се използва импакторът с въртящ момент, той трябва само да бъде директно свързан към въртящия се или насочен сондажен инструмент, което е лесно и удобно за работа.

4Слоен импактор

Съставният импактор е усъвършенствано сондажно оборудване с вградено устройство за преобразуване на енергия, което може да преобразува енергията на сондажния флуид в импулсна ударна енергия, като по този начин генерира стабилни високочестотни периферни и аксиални ударни сили. Този метод на работа значително подобрява ефективността на разрушаване на скалата от свредлото, ефективно решава проблемите със залепването и приплъзването и задържането на налягане по време на пробиване и по този начин постига целта за увеличаване на скоростта. Съставният импактор не само притежава характеристиките на торсионен удар и предимствата на въртящия се импактор, но също така иновативно комбинира функцията на аксиален удар..

сложен импактор

4.1 Технически принцип

Вътрешната структура на комбинирания импактор е изградена от чисто метален механизъм. Той преобразува флуидната енергия на сондажния флуид във високочестотна и стабилна периферна и аксиална ударна енергия чрез механизъм за обръщане. По време на процеса на пробиване с конвенционалния сондажен инструмент, след като PDC дюзата навлезе във формацията, натрупаната енергия от горния сондажен инструмент трябва да надвиши определена критична стойност, за да започне разрушаването на скалата. За разлика от това, комбинираният импактор преобразува флуидната енергия на сондажния флуид в ударна енергия, осигурявайки високочестотна и стабилна ударна сила за свредлото. По този начин напрежението при разрушаване на скалата може бързо да достигне критичното напрежение за срязване на формацията, което значително подобрява ефективността на срязване на PDC дюзата. В същото време, поради намаляването на колебанията в напрежението при разрушаване на скалата и въртящия момент, е полезно свредлото да извършва равномерно рязане на дъното на сондажа, елиминирайки моментното изключително високо напрежение върху PDC дюзата при конвенционалните сондажни инструменти. Следователно, напрежението върху свредлото става по-равномерно и стабилно, като по този начин се удължава експлоатационният живот на PDC дюзата и се увеличава работният метър на едно свредло.

4.2 Анализ на адаптивността

В сравнение с торсионния импактор, комбинираният импактор увеличава енергията на надлъжния удар. Теоретично, ефективността му на разрушаване на скали е по-висока и е по-подходящ за използване в плътни формации. При същия размер, оптималното налягане на пробиване на комбинирания импактор е малко по-високо от това на торсионния импактор. При комбинирания импактор, използваното свредло трябва да има по-силна устойчивост на удар, а освен основните режещи зъби на свредлото има абсорбиращи удара зъби, разпределени до основните режещи зъби, което ефективно го предпазва. При пробиване в твърди формации и силно абразивни формации, изборът на PDC битове от серията HPM може да постигне перфектен баланс между скоростта на пробиване и дължината на пробиване.

5Заключения и перспективи

Тази статия изследва и представя често срещани инструменти за увеличаване на скоростта на пробиване. Чрез анализ на принципите, характеристиките и обхвата на приложение на тези инструменти, резултатите показват, че различните видове инструменти за увеличаване на скоростта на пробиване са подходящи за различни геоложки условия и изисквания за сондиране. В същото време, поради различните разходи за използване на различните инструменти, изборът на инструменти за увеличаване на скоростта на пробиване трябва да се разглежда и от икономическа гледна точка.

За бъдещи изследвания се предлага да се проведат от следните аспекти: по-нататъшно проучване на механизма на работа на инструментите за увеличаване на скоростта на пробиване, оптимизиране на дизайна на инструментите и подобряване на тяхната адаптивност и ефективност; комбиниране на технологии като изкуствен интелект и големи данни, за да се реализира интелигентност и дистанционно наблюдение на инструментите за увеличаване на скоростта на пробиване и подобряване на безопасността и ефективността на сондажните операции; разширяване на приложението на инструментите за увеличаване на скоростта на пробиване в други области, като например водни кладенци, газови кладенци и геотермални кладенци, за да се отговори на нуждите на социалното и икономическото развитие.

Контакт: Джеси Джоу

Мобилен/Whatsapp: +0086-18109206861
Имейл:landrill@landrilltools.com
Уеб:www.landrilltools.com