Borr- och produktionsteknik | Vad är borrhastighet – ökar verktygen? Hur kan man effektivt förbättra borreffektiviteten och minska kostnaderna?

1Hög temperaturbeständighet Lika väggtjocklek Skruvborrningshastighet – Ökad teknologi

Den högtemperaturbeständiga skruven med lika godstjocklek är ett hastighetsökningsverktyg som är speciellt utformat för att möta behoven av hög prestanda och hög tillförlitlighet inom borrindustrin. Vid användning av traditionella borrskruvar uppstår ofta allvarliga slitage- och utmattningsskador på grund av den höga temperaturmiljön och komplexa arbetsförhållandena, vilket leder till en minskad borreffektivitet. Den högtemperaturbeständiga skruven med lika godstjocklek har dock utmärkt högtemperaturbeständighet, vilket kan bibehålla stabila mekaniska egenskaper i en högtemperaturmiljö, minska utrustningsfel orsakade av höga temperaturer och därmed förbättra borrhastigheten.

1.1 Teknisk princip

Borrhålsmotorn driver borrkronan direkt för att bryta berg och borra, vilket kan överföra kraft till borrkronan mer effektivt, minska energiförluster och optimera borrhålsverktygens prestanda. Detta beror på att motorn driver borrkronan direkt, vilket kan undvika effektförluster orsakade av förlust av transmissionssystemet, så att mer energi används för bergbrytande borrning, vilket förbättrar borrhastigheten och effektiviteten. För att ytterligare förbättra utrustningens högtemperaturbeständighet använder den högtemperaturbeständiga skruven med lika väggtjocklek några speciella högtemperaturbeständiga material och ytbehandlingstekniker. Till exempel används höglegerat stål som huvudmaterial, eller så utsätts utrustningens yta för värmebehandling eller beläggningsbehandling för att förbättra utrustningens högtemperaturbeständighet. Eftersom statorn använder ett prefabricerat stålskal med en specifik tvärsnittsform och sedan injiceras med lim för att bilda ett tunt och lika tjockt gummilager, har motorn ett större vridmoment och kan anpassa sig till olika komplexa geologiska förhållanden. Denna struktur gör gapet mellan statorn och motorns rotor mindre, vilket minskar friktion och slitage och förbättrar utrustningens livslängd och tillförlitlighet. Verktyget använder också en mekanisk låsnings- eller friktionsreducerande mekanism för att förbättra utrustningens rotationsnoggrannhet och stabilitet, och undvika minskad borreffektivitet orsakad av skruvvibrationer eller excentricitet.

1.2 Anpassningsbarhetsanalys

Prestandamässigt är den högtemperaturbeständiga skruven med samma väggtjocklekborrverktyghar inte bara alla egenskaper hos vanliga skruvmotorer, utan har även egenskaper som stort vridmoment, enkel start och stark överbelastningsbeständighet, vilket gör den mer lämplig för borroperationer i djupa högtemperaturformationer. Genom att använda en rak skruv med ett litet pendelborrverktyg i höga doppformationer kan hög borrhastighet uppnås med lågt borrtryck, och en betydande effekt av att minska och förhindra avvikelser kan uppnås. Samtidigt kan den raka skruvens design också ge en stabil stödkraft för att förhindra att borrkronan avviker i höga doppformationer, vilket förbättrar borrstabiliteten. Både teoretisk forskning och tillämpningar på plats visar att snabbborrningstekniken med högtemperaturbeständiga skruvar med samma väggtjocklek avsevärt kan öka borrkronans rotationshastighet i botten av brunnen, anpassa sig till högtemperaturmiljön nere i borrhålet och effektivt optimera kvalitetskontrollen av borrhålet. Samtidigt kan det också minska den övre drivbelastningen och borrverktygets vridmoment och förlänga borrverktygets livslängd. Jämfört med konventionella PDC-borrverktygsaggregat kan denna metod avsevärt förbättra borreffektiviteten och visa utmärkta omfattande ekonomiska och tekniska effekter.

2Turbin + Impregnerad diamantborrkrona – Ökad teknologi

En turboborr är ett kraftverktyg för borrning i borrhål som kan omvandla vätskans hydrauliska energi till rotationsmekanisk energi, vilket driver borrkronan att rotera och slå, och möjliggör höghastighets- och effektiv borrning. Den består huvudsakligen av tre delar: turbinsektionen, universalaxeln och transmissionsaxeln. Den impregnerade diamantborrkronan är en typ av diamantborrkrona. Dess matris tillverkas genom att sintra polykristallina diamantpartiklar på utsidan av matrisen, vilket gör borrkronan mer aggressiv. Matrisen har en viss höjd, dess ytterdiameter är något större än borrkronans ytterdiameter och dess innerdiameter är något mindre än borrkronans innerdiameter. Matrisens yttersida, insida och botten är alla försedda med vattenspår för att avleda bergkaks och kyla borrkronan genom spolvätskan. Matrisen har tillräcklig tryck- och slaghållfasthet, samt hög hårdhet och slitstyrka. Turboborrkronan och den impregnerade diamantborrkronan är viktiga verktyg i oljeborrningsprocessen, och deras kombinerade användning kan tillsammans förbättra borreffektiviteten och borrkvaliteten.

2.1 Teknisk princip

Turbinsektionen är kärnkomponenten i turboborrmaskinen, som består av turbinstatorer och rotorer, centrallager, huvudaxlar och höljen. Den kan omvandla borrvätskans energi till mekanisk energi från huvudaxelns rotation. Dess interna struktur inkluderar flera steg av parade statorer och rotorer. När borrvätskan kommer in i statorn längs borrverktyget, kommer statorn att styra borrvätskan i en viss riktning och hastighet, och sedan in i rotorn. I rotorn kommer borrvätskan att träffa bladen för att generera en viss tryckskillnad, vilket kommer att få rotorn att rotera. Genom denna mekanism omvandlas borrvätskans energi till mekanisk energi som driver turbinaxeln att rotera.

Den huvudsakliga bergbrytningsmetoden för den impregnerade diamantborren är slipande bergbrytning, det vill säga att man använder diamantpartiklar för att kontinuerligt slipa, repa och nöta berget under inverkan av axialkraft och vridmoment, för att uppnå syftet att bryta berget. Diamantborren som huvudsakligen använder denna bergbrytningsmetod har hög slitstyrka, vilket effektivt kan hantera mycket slipande bergarter i hårda till extremt hårda slipande formationer och förbättra borreffektiviteten och borrkronans livslängd.

2.2 Anpassningsbarhetsanalys

Turboborren + den impregnerade diamantborren har en helmetallstruktur, som har högre högtemperaturbeständighet och en mer stabil borreffekt, vilket gör att den kan arbeta stabilt även i extrema miljöer. Detta är särskilt viktigt vid borroperationer av djupa brunnar och ultradjupa brunnar. Denna verktygskombination har utmärkt axiell balansprestanda, vilket kan minska sidovibrationer, generera en jämn borrbana, minska skador på brunnsväggen och därigenom skydda borrkronan och andra borrhålsverktyg, och är fördelaktigt för efterföljande operationer. På grund av turboborrens höghastighetsrotationsegenskaper kan kombinationen av den impregnerade diamantborren och höghastighetsturbinen utöva extremt hög borreffektivitet i djupa formationer med hög hårdhet och stark slipkraft, och avsevärt förbättra borrkapaciteten.

3Momentslagborrningshastighet – Ökad teknologi

Momentslagdonet är ett rent mekaniskt kraftverktyg som huvudsakligen används för extra bergbrytning av PDC-borrkronor. Verktyget genererar ett tryckfall genom ett variabelt flödesmunstycke, vilket bildar en högtryckszon och en lågtryckszon inuti det. När tryckskillnaden verkar på verktyget växlar flödeskanalen så att slaghammaren och starthammaren inuti verktyget reverseras med hög hastighet. Slaghammaren träffar kontinuerligt slagytan och överför därigenom slagkraften till borrkronan, vilket bildar ett högfrekvent pulsmoment. Den omvandlar på ett smart sätt borrvätskans fluidenergi till vridande, högfrekvent, enhetlig och stabil mekanisk slagenergi och överför den direkt till PDC-borrkronan, vilket håller borrkronan och botten av brunnen kontinuerliga hela tiden.

3.1 Teknisk princip

Den högfrekventa stabila slagkraften på 750 gånger/min till 1500 gånger/min som momentslagdonet tillhandahåller motsvarar att skära formationen flera gånger per minut. Detta gör det möjligt för borrkronan att skära formationen utan att vänta på att vridningen ska ackumulera tillräckligt med energi, vilket helt förändrar borrkronans drifttillstånd. Vid denna tidpunkt har borrkronan två krafter för att skära formationen: den ena är vridmomentet som tillhandahålls av rotationsbordet, och den andra är slagkraften som tillhandahålls av momentslagdonet. Dessa två krafter överförs direkt till själva borrkronan, så att vridmomentet som överförs av borröret kan användas fullt ut för att skära formationen utan spill. Den kombinerade verkan av detta vridmoment och denna slagkraft kan inte bara avsevärt förbättra borrhastigheten, utan också effektivt minska eller eliminera borrkronans skadliga vibrationer under borrning i hårda formationer, skydda borrkronan, förlänga borrkronans livslängd och samtidigt minska utmattningshållfastheten hos andra borrverktyg och förlänga livslängden för andra borrverktyg. Figur 1 visar spänningstillståndet för borrsträngen i borrhålet hos det konventionella borrverktyget och momentslagdonet.

3.2 Anpassningsbarhetsanalys

Som ett avancerat borrverktyg har momentslagdonet en rimlig intern mekanisk struktur, inga gummidelar och elektroniska komponenter, och få delar. Även om det går sönder motsvarar det bara en borrkrona som roterar kontinuerligt tillsammans med PDC-kronan utan att påverka den kontinuerliga borrningen, och det finns inget behov av att utlösa borren, så den har hög tillförlitlighet. Momentslagdonet är lämpligt för olika komplexa formationer, särskilt magmatiska bergformationer med stark nötningsförmåga och dålig borrbarhet. Samtidigt är verktyget enkelt att använda. När momentslagdonet används behöver det bara anslutas direkt till det roterande eller riktade borrverktyget, vilket är enkelt och bekvämt att använda.

4Sammansatt slaganordning

Den sammansatta slagkroppen är en avancerad borrutrustning med en inbyggd energiomvandlingsanordning som kan omvandla borrvätskans vätskeenergi till pulsslagenergi och därigenom generera stabila högfrekventa periferiella och axiella slagkrafter. Denna arbetsmetod förbättrar borrkronans bergbrytningseffektivitet avsevärt, löser effektivt problemen med stick-slip och tryckhållning under borrning, och uppnår därmed målet att öka hastigheten. Den sammansatta slagkroppen har inte bara vridslagegenskaperna och fördelarna med vridmomentslagkroppen, utan kombinerar också innovativt den axiella slagfunktionen..

sammansatt slagkropp

4.1 Teknisk princip

Den interna strukturen hos den sammansatta impaktoren består av ren metallisk maskin. Den omvandlar borrvätskans fluidenergi till högfrekvent och stabil perifer och axiell slagenergi genom en reverseringsmekanism. Under borrprocessen med den konventionella borrverktygsenheten, efter att PDC-borrkronan har kommit in i formationen, måste energiackumuleringen i det övre borrverktyget överstiga ett visst kritiskt värde för att börja skärbergbryta. Däremot omvandlar den sammansatta impaktoren borrvätskans fluidenergi till slagenergi, vilket ger en högfrekvent och stabil slagkraft för borrkronan. På så sätt kan bergbrottspänningen snabbt nå den kritiska spänningen för formationsskärning, vilket avsevärt förbättrar PDC-borrkronans skäreffektivitet. Samtidigt, på grund av minskningen av fluktuationerna i bergbrottspänning och vridmoment, är det fördelaktigt för borrkronan att utföra jämn skärning i botten av brunnen, vilket eliminerar den momentana extremt höga spänningen på PDC-borrkronan under konventionella borrverktyg. Därför blir spänningen på borrkronan mer jämn och stabil, vilket förlänger PDC-borrkronans livslängd och ökar arbetslängden för en enda borrkrona.

4.2 Anpassningsbarhetsanalys

Jämfört med momentslagdonet ökar den sammansatta slagdonet energin från den längsgående stöten. Teoretiskt sett är dess bergbrytningseffektivitet högre och den är mer lämplig för användning i trånga formationer. Vid samma storlek är det optimala borrtrycket för den sammansatta slagdonet något högre än för momentslagdonet. För den sammansatta slagdonet bör borrkronan som används ha starkare slagtålighet, och det finns stötdämpande tänder fördelade bredvid borrkronans huvudskärtänder, vilket effektivt skyddar borrkronan. Vid borrning i hårda formationer och mycket slipande formationer kan val av PDC-borrkronor i HPM-serien uppnå en perfekt balans mellan borrhastighet och borrlängd.

5Slutsatser och framtidsutsikter

Denna artikel studerar och introducerar vanliga verktyg för borrhastighetsökning. Genom analys av principerna, egenskaperna och tillämpningsområdena för dessa verktyg visar resultaten att olika typer av verktyg för borrhastighetsökning är lämpliga för olika geologiska förhållanden och borrkrav. Samtidigt, på grund av de olika användningskostnaderna för olika verktyg, måste valet av verktyg för borrhastighetsökning också beaktas ur ett ekonomiskt perspektiv.

För framtida forskning föreslås att följande aspekter beaktas: ytterligare studier av borrhastighetens funktionsmekanism – vilket ökar antalet verktyg, optimering av verktygens design och förbättring av deras anpassningsförmåga och effektivitet; kombination av teknik som artificiell intelligens och big data för att realisera intelligens och fjärrövervakning av borrhastigheten – vilket ökar antalet verktyg, och förbättra säkerheten och effektiviteten vid borroperationer; utökning av tillämpningen av borrhastighet – vilket ökar antalet verktyg inom andra områden, såsom vattenbrunnar, gasbrunnar och geotermiska brunnar, för att möta behoven av social och ekonomisk utveckling.

Kontakt: Jessie Zhou

Mobil/Whatsapp: +0086-18109206861
E-post:landrill@landrilltools.com
Web:www.landrilltools.com