Հորատանցքային բանալիների գործիքներ. գլանաձև կոնաձև և ադամանդե գլանաձև գլխիկների դասակարգման և կիրառման ամբողջական ուղեցույց

Նավթի հորատման գործողություններում հորատման սայրը ապարը կոտրելու հիմնական գործիքն է, և դրա աշխատանքը անմիջականորեն ազդում է հորատման արդյունավետության և արժեքի վրա: Բարդ և փոփոխական ձևավորման պայմանների առջև կանգնած՝ գլանաձև կոնաձև և ադամանդե սայրերի ճիշտ ընտրությունը դարձել է հորատման ինժեներների համար հիմնական խնդիր:

01 Գլանաձև կոնաձև գլխիկներ. բազմակողմանի գործիքներ, որոնք հարմարվում են ձևավորումներին

1909 թվականին իրենց ներդրումից ի վեր, գլանաձև կոնաձև գլխիկները դարձել են պտտական ​​հորատման մեջ ամենատարածված գլխիկների տեսակը: Դրանց եզակի բազմակոնաձև կառուցվածքը թույլ է տալիս դրանց հարմարվել տարբեր ձևավորման պայմաններին` փափուկից մինչև չափազանց կարծր:

Կառուցվածքը և հիմնական տեխնոլոգիան

Գլանաձև կոնաձև գլխիկը բաղկացած է հինգ հիմնական բաղադրիչներից՝

· Գիթի մարմին՝ երեք կոնաձև ոտքեր, որոնք եռակցված են միասին, վերևում միացնող թելով։

· Կոններ՝ կոնաձև մետաղական մարմիններ՝ մակերեսին ֆրեզերային ատամներով կամ վոլֆրամի կարբիդային ներդիրներով (TCI):

· Կրողային համակարգ. Ներառում է կրողների չորս հավաքածու՝ մեծ, միջին, փոքր և հրող։

· Ծայրակալներ. Սովորաբար 3.4 ծայրակալներ՝ 7.14 մմ տրամագծով։

· Քսման և կնքման համակարգ. Ռետինե կամ մետաղական կնիքներ՝ զուգակցված ճնշման փոխհատուցման սարքի հետ։

Կրողային կնքման տեխնոլոգիան գլանաձև կոնաձև գլխիկների ոլորտում կարևոր առաջընթաց է: Ժամանակակից գլխիկները օգտագործում են ճնշման փոխհատուցմամբ քսման համակարգ, որը պահպանում է դինամիկ հավասարակշռություն կրողային խցիկում քսանյութի ճնշման և հորատանցքի հորատման հեղուկի սյան ճնշման միջև՝ ճնշման փոխանցման անցուղու, ճնշման փոխհատուցման թաղանթի և քսանյութի բաժակի միջոցով:

Դասակարգման համակարգ և IADC կոդ

Հորատման կապալառուների միջազգային ասոցիացիան (IADC) մշակել է գլանաձև կոնաձև գլխիկների դասակարգման համաշխարհային ստանդարտ՝ օգտագործելով եռանիշ կոդային համակարգ.

· Առաջին նիշը՝ ատամի տեսակը և համապատասխան կազմավորումը

· 1: Ֆրեզավորված ատամ, փափուկ կազմավորում

· 2: Ֆրեզավորված ատամ, միջինից մինչև միջին կարծրության կառուցվածք

· 3: Ֆրեզավորված ատամ, կոշտ, հղկող կազմավորում

· 5: TCI, փափուկից մինչև միջին կազմավորում

· 6: TCI, միջին կարծրության դասավորություն

· 7: TCI, կոշտ, հղկող կազմավորում

· 8: TCI, չափազանց կարծր, խիստ հղկող կազմավորում

· Երկրորդ նիշը՝ ձևավորման կարծրության ենթաշերտ (1·4, ավելի մեծ թիվը ցույց է տալիս ավելի կարծր ձևավորում)

· Երրորդ նիշ. Բիթերի կառուցվածքային առանձնահատկություններ

· 4: Հերմետիկ գլանային կրող

· 6: Հերմետիկ փականի կրող

· 7: Հերմետիկ փականի կրող + TCI-ով ջրաչափի պաշտպանություն

· 8: Ուղղորդված հորերի մեկնարկային բիթ

Պարզեցված IADC դասակարգման համակարգ գլանաձև կոնաձև գլխիկների համար

Ժայռերի կոտրման մեխանիզմը և շարժման բնութագրերը

Երբ գլանաձև կոնաձև գլխիկը գործում է, այն ցուցաբերում է երեք բարդ շարժում.

· Պտտում. Կոնները պտտվում են ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ՝ գլխիկի մարմնի հետ միասին։

· Պտտում. ատամները պտտվում են ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ կոնի առանցքի շուրջը։

· Սահող. Ներառում է ճառագայթային և շոշափողական սահողությունը։

Այս բարդ շարժումը առաջացնում է կրկնակի ժայռաբեկորային էֆեկտ.

1. Հարվածային ջախջախում. Միակ և կրկնակի ատամների հերթագայող շփումը ստեղծում է ուղղահայաց թրթռում, առաջացնելով հարվածային բեռնվածություն:

2. Սղոցման կտրում. իրականացվում է ելուստի, տեղաշարժի և բազմակոնային երկրաչափության միջոցով, ինչը հնարավորություն է տալիս ապարների սղոցումը կատարել։

Բիթերի ընտրության ռազմավարություն և ձևավորման համապատասխանեցում

Գլանաձև կոնաձև գլխիկների ընտրության հիմնական սկզբունքները՝ ըստ ժայռի հատկությունների.

· Փափուկ ձևավորումներ. Ընտրեք շեղված, կախված և բազմակոնաձև դիզայնով գլխիկներ, որոնք հագեցած են բարձր, լայն, լայնորեն տարածված ֆրեզավորված ատամներով կամ TCI-ով։

· Միջին կարծրության կազմավորումներ. նվազեցրեք շեղման, ելուստի և բազմակոնային արժեքները. օգտագործեք կարճ, նեղ, մոտ հեռավորությամբ ատամներ։

· Կարծր և հղկող կազմավորումներ. Օգտագործեք միակոնաձև երկրաչափություն, առանց ելուստի, առանց շեղման. հագեցրեք գնդաձև կամ կոնաձև-գնդաձև TCI-ով։

· Ծռված անցքերի հակված կազմավորումներ. Ընտրեք կարճ ատամներով գլխիկներ՝ քիչ կամ ընդհանրապես շեղումով և առանց չափիչի պաշտպանության, և ընտրեք իրական կազմավորումից մի փոքր ավելի փափուկ։

· Միջշերտավորված փափուկ-կարծր կազմավորումներ. ընտրեք գայլը՝ հիմնվելով կարծր ապարի վրա և դինամիկ կերպով կարգավորեք հորատման պարամետրերը։

Հատուկ պայմանների արձագանքներ.

· Նեղ անցքեր (<177 մմ): Օգտագործեք միակոնաձև գլխիկներ, որոնք ունեն ավելի մեծ կոներ, ատամներ և կրողներ՝ ավելի բարձր ամրության համար:

· Ուղղորդված հորատում. Ընտրեք IADC երրորդ նիշ 8-ով բիտեր (նվիրված մեկնարկային բիտեր):

02 Ադամանդե ֆրեզերային սղոցներ. Կարծր կազմավորումների համար լավագույն գործիքը

Ադամանդն ունի ամենաբարձր բնական կարծրությունը (Մոհսի կարծրություն 10, սեղմման դիմադրություն մինչև 8800 ՄՊա, մաշվածության դիմադրություն պողպատից 9000 անգամ ավելի): Ադամանդե գանգրացնողները օգտագործում են այս հատկությունը՝ դառնալով կարծր կազմավորումների դեմ պայքարի լավագույն զենքը:

Դասակարգում և տեխնոլոգիական զարգացում

Ժամանակակից ադամանդի բիտերը հիմնականում բաժանված են երեք տեսակի՝

1. Մակերեսային ադամանդե ֆրեզեր

· Ադամանդի մասնիկներ, որոնք բացվում են պսակի մակերեսին։

· Հարմար է միջինից մինչև կարծր կազմավորումների համար։

· Ադամանդի չափի դասակարգում.

· Փափուկ կազմավորումներ՝ 2 քար/կարատ (մոտավորապես 4 մմ տրամագիծ)

· Միջին կարծրության կազմավորումներ՝ 3-4 քար/կարատ (մոտավորապես 3.6 մմ)

· Կարծր կազմավորումներ՝ 10-15 քար/կարատ (մոտավորապես 2.0 մմ)

2. Ներծծված ադամանդե բիտեր

· Մատրիցայի մեջ ներդրված ադամանդներ (60-400 քար/կարատ):

· Հարմար է շատ կարծր և հղկող կազմավորումների համար (խեժաքար, սիլիկատային դոլոմիտ և այլն):

· Ինքնասրացում, որն իրականացվում է մատրիցային մաշվածության միջոցով։

3. PDC բիթեր (պոլիկրիստալային ադամանդե կոմպակտ)

· Առաջին անգամ ներկայացվել է General Electric-ի կողմից 1973 թվականին։

· Կտրիչի կառուցվածքը՝ ադամանդե շերտ + վոլֆրամի կարբիդային հիմք։

· Կիրառելի կազմավորումներ՝ փափուկից մինչև միջին կարծրության միատարր կազմավորումներ։

Կառուցվածքը և հիմնական նախագծային պարամետրերը

Ալմաստե գլխիկները ունեն ամբողջական մարմին՝ առանց շարժական մասերի, որը հիմնականում բաղկացած է.

· Պողպատե կորպուս՝ միջին խտության ածխածնային պողպատ, պտուտակավոր վերին մասով։

· Մատրից՝ վոլֆրամի կարբիդի փոշի + պղնձի վրա հիմնված կապակցող մետաղ, կարծրություն HRC 30-45։

· Կտրող տարրեր՝ բնական/սինթետիկ ադամանդներ կամ PDC կտրիչներ։

· Հիդրավլիկ նախագծում. Ծորակներ, ջրային ուղիներ (ճառագայթային, պարուրաձև և այլն):

Հիմնական նախագծման պարամետրերը.

· Ադամանդի կոնցենտրացիա. Կարգավորեք ձևավորման հղկողականությանը համապատասխան՝ ավելի բարձր կոնցենտրացիա՝ ավելի հղկող կազմավորումների համար։

· Էքսպոզիցիայի բարձրություն՝

· Փափուկ կազմավորումներ՝ ադամանդի տրամագծի 1/3-ը

· Կարծր կազմավորումներ՝ ադամանդի տրամագծի 1/6-1/10-ը

· Պսակի ձևը՝ հարթ (միատարր կազմավորումներ), կլոր (կարծր կազմավորումներ), ատամնավոր (հղկող կազմավորումներ):

Ապարի կոտրման մեխանիզմը և ձևավորման արձագանքը

Ալմաստի կտորների ապարահատման ռեժիմը փոխվում է ձևավորման հատկությունների հետ մեկտեղ՝

· Պլաստիկ կազմավորումներ (ցեխաքար, գիպս և այլն) – Նման է «հողագործության» գործընթացին. ադամանդները թափանցում են ապարների մեջ և առաջացնում պլաստիկ հոսք։

· Փխրուն կազմավորումներ (քվարցային ավազաքար և այլն) – Առաջացնում է ծավալային մանրացման փոսեր. հատումների չափը ադամանդի բացվածքից 2-4 անգամ մեծ է, շատ արդյունավետ է։

· Կարծր ապարներ (քարած, սիլիկատային ապար) – Օգտագործեք ներծծված կտորներ. կոտրումը կատարվում է միկրոկտրման և քերծման միջոցով, նման անիվով հղկմանը։

PDC բիթերի առավելություններն ու սահմանափակումները

Որպես ադամանդե գլխիկների ընտանիքի հեղափոխական արտադրանք, PDC գլխիկներն ունեն եզակի առավելություններ.

Կառուցվածքային առանձնահատկություններ.

· Պողպատե կորպուսով PDC գլխիկ՝ միաձույլ միջին ածխածնային պողպատ, մակերեսով կարծրացված։

· Մատրիցային կորպուսով PDC գլխիկ. Վերին պողպատե կորպուս + ստորին վոլֆրամի կարբիդային մատրից՝ ավելի լավ աշխատանք։

Պրոֆիլի դիզայն՝

· Պարաբոլիկ. Փափուկ կազմավորումներ, բարձր կադրեր, բարձր ROP։

· Կլոր. Հարմար է պտտվող սեղանի վրա հորատման համար, օգնում է թափանցել կոշտ միջադիրների միջով։

· Կոնաձև. Բարձր արագությամբ հորատում, լավ թափանցելիություն։

Սահմանափակումներ՝

· Հարմար չէ խճաքարե շերտերի կամ փափուկ-կարծր միջշերտային կազմավորումների համար։

· Ջերմաստիճանի սահմանափակում (350°C-ից բարձր մաշվածությունը արագանում է, 700°C-ում ամրությունը ձախողվում է):

· Ավելի ցածր հարվածային դիմադրություն. նոր կտրիչները հակված են եզրերի ճաքճքմանը։

Ալմաստի բիտերի կիրառման համեմատությունը ըստ ձևավորման

03 Գիտական ​​ընտրության ուղեցույց. Կրթական և գործառնական կարիքների համապատասխանեցում

Գլանաձև կոնաձև գլխիկի ընտրության ոսկե կանոններ

1. Ձևավորման կարծրության համապատասխանեցում

· Փափուկ կազմավորումներ. ընտրեք բարձր շեղումով, ելուստով, բազմակոնաձև և սեպաձև կամ գնդաձև ատամներով գլխիկներ։

· Կարծր կազմավորումներ. օգտագործեք միակոնաձև, առանց շեղման և գնդաձև կամ կոնաձև-գնդաձև ատամներ։

2. Հղկողության կառավարում

· Հղկող կազմավորումների համար ընտրեք TCI գլխիկներ՝ չափիչ պաշտպանությամբ։

· Եթե արտաքին շարքի ատամները կլորացված են, մինչդեռ ներքին ատամները քիչ մաշվածություն ունեն, մեծացրեք հաջորդ գլխիկի տրամագծի պաշտպանությունը։

3. Հատուկ պայմանների արձագանքներ

· Ծուռ անցքերի հակված կազմավորումներ. ընտրեք կարճ ատամներով սղոցներ՝ քիչ կամ առանց շեղման. ընտրեք իրական կազմավորումից մի փոքր ավելի փափուկ։

· Փափուկ-կարծր միջադիր շերտեր. ընտրեք բիծը՝ հիմնվելով կարծր ապարի վրա, դինամիկ կերպով կարգավորեք պարամետրերը։

· Խորը կտրվածքներ. ընտրեք մեծ ընդհանուր երկարությամբ կտորներ՝ անջատման ժամանակի կորուստը փոխհատուցելու համար։

Ադամանդի բիտերի ընտրության ռազմավարություն

1. Ե՞րբ օգտագործել PDC բիթերը

· Լավագույն կիրառում՝ երկար, միատարր, փափուկից մինչև միջին կարծրության կազմավորումներ (թերթաքար, ցեխաքար, գիպս և այլն):

· Արգելված կիրառություններ՝ խճաքարային շերտեր, խճաքարե միջշերտեր, փափուկ-կարծր միջշերտային կազմավորումներ։

· Պարամետրերի կարգավորում՝ ցածր WOB (30-60 կՆ), բարձր պտույտ/րոպե (100-300 պտույտ/րոպե), բարձր հոսքի արագություն։

2. Ե՞րբ օգտագործել բնական/սինթետիկ ադամանդե գլխիկներ

· Կարծրից մինչև շատ կարծր կազմավորումներ (գրանիտ, քվարցային ավազաքար և այլն):

· Բարձր հղկող կազմավորումներ (խեժաքար, սիլիկատային դոլոմիտ):

· Տուրբոհորատում, խորը և գերխորը հորատանցքեր, միջուկահանման գործողություններ։

3. Միջուկային բիտերի հատուկ պահանջներ

· Գլանաձև կոնաձև միջուկահանման գլխիկներ՝ չորս կոնաձև (կոնաձև/գլանաձև) կամ վեց կոնաձև (լիարժեք փողային) դիզայնով։

· Ադամանդե միջուկահանման սայրեր. կտրիչները պետք է սիմետրիկորեն դասավորված լինեն՝ ապահովելով կայուն մաշվածության դիմադրություն:

· Հիմնական ցուցիչ՝ ներքին անցքը համակենտրոն է արտաքին տրամագծի հետ՝ էլիպտիկ միջուկից խուսափելու համար։

Հորատանցքային անոմալիաների ախտորոշում և վարում

Գլանաձև կոնաձև գլխիկի աշխատանքային պայմանների որոշում.

· Կրողակալի անսարքություն. ցիկլիկ պտտվող սեղանը ցատկում է, վատանում է բարձր WOB-ի ազդեցության տակ, ROP-ը նվազում է, բայց պոմպի ճնշումը նորմալ է։

· Կորած կոն. պտտող մոմենտի լուրջ տատանումներ, քաշի ցուցիչը կտրուկ տատանվում է, լարի երկարության փոփոխություն՝ բարձրացնելիս։

· Ատամների հարթ մաշվածություն. պտտվող սեղանի բեռի նվազում, ցատկերի բացակայություն, ROP-ի կտրուկ անկում:

Ադամանդի բիտերի օգտագործման արգելքները.

· Ստորին անցքը պետք է մաքուր լինի անցքը մտցնելուց առաջ. համոզվեք, որ մետաղական աղբ չկա։

· Սկսեք հորատումը թեթև WOB-ով, ցածր պտույտ/րոպեով՝ «մուտքի» համար (0.5 մ ներքևի անցքի պրոֆիլավորում):

· Խուսափեք լայնացումից. անհրաժեշտության դեպքում կատարեք թեթև WOB-ով, ցածր պտույտների հաճախականությամբ և կայուն աշխատանքով։

04 Առաջադեմ միտումներ և դաշտային պրակտիկայի կետեր

Տեխնոլոգիական նորարարության ուղղություններ

Բարձր ճնշման շիթային հորատման տեխնոլոգիա.

· Օգտագործում է գերբարձր ճնշման շիթեր (150-200 ՄՊա)՝ ապարների կոտրմանը նպաստելու համար։

· Հորատանցքային ուժեղացուցիչները հետազոտությունների և զարգացման ուշադրության կենտրոնում են. փորձարկումները ցույց են տալիս, որ ROP-ը կարող է մեծանալ 3-5 անգամ։

· Տեխնիկական մարտահրավերների թվում են գերբարձր ճնշման տակ կնքումը և փոխանցման տուփը։

Ինտելեկտուալ բիթային համակարգեր.

· Ներկառուցված սենսորները վերահսկում են բիթերի վիճակը իրական ժամանակում:

· Կտրման պարամետրերի հարմարվողական կարգավորում՝ ձևավորման փոփոխություններին համապատասխանելու համար։

· Մեծ տվյալների վերլուծություն՝ բիթերի ընտրությունը օպտիմալացնելու և ծառայության ժամկետը կանխատեսելու համար։

Ոսկե կանոններ դաշտում

1. Որոշել, թե երբ պետք է դուրս գալ փոսից

· ROP-ի անընդհատ անկում (միատարր կազմավորումներում):

· ROP-ի հանկարծակի անկում՝ անարդյունավետ ուղղիչ միջոցառումների դեպքում (ձևավորման փոփոխություն):

· Պտտման մոմենտի կտրուկ աճ, որը ուղեկցվում է ROP-ի անկմամբ (կծիկի վնասում):

· Պոմպի ճնշման հանկարծակի անկում (կորած ծայրակալ կամ լվացված հորատման լար):

2. Միջոցառումներ՝ բիտերի կյանքը երկարացնելու համար

· Նոր բիտը գործարկեք թեթև WOB-ով և ցածր պտույտներով՝ ներկառուցելու համար։

· Օգտագործեք գլխիկի պաշտպանիչ (հակացատկող սարք):

· Պարբերաբար կարճատև ուղևորություններ՝ հատակի փոսի բեկորները մաքրելու համար։

· Խուսափեք հատակի վրա չափազանց պտտվելուց։

3. Տնտեսական վերլուծություն

· Հաշվարկել մեկ մետրի արժեքը = (բիտի արժեքը + հորատման ժամանակի արժեքը) / մետրի վրա։

· Չնայած PDC գլխիկների միավորի արժեքն ավելի բարձր է, համապատասխան կառուցվածքներում մեկ PDC գլխիկը կարող է հորատել գլանաձև կոնաձև գլխիկի չափսից 3-5 անգամ ավելի մեծ հեռավորություն։

· Խորը հատվածներում առաջնահերթություն տվեք բարձր ընդհանուր տեսադաշտ ունեցող հատվածներին՝ անջատման ժամանակի կորուստը փոխհատուցելու համար։

Գլխիկների ընտրությունը ճշգրիտ տեխնոլոգիա է, որը համատեղում է գիտական ​​տեսությունը և դաշտային փորձը: Գլանաձև կոնաձև գլանիկները, իրենց լայն հարմարվողականությամբ, այսօր մնում են ամենատարածված գլանիկների տեսակը: Ալմաստե գլանիկները, մասնավորապես PDC գլանիկները, ցուցաբերում են անգերազանցելի արդյունավետություն որոշակի կազմավորումներում:

IADC դասակարգման համակարգի յուրացումը, տարբեր փորվածքների ապարների կոտրման մեխանիզմների ըմբռնումը և լիթոլոգիայի, հորատանցքի կոնֆիգուրացիայի և շահագործման պահանջների համապարփակ գնահատումը կապահովի փորվածքի և ձևավորման միջև կատարյալ համապատասխանություն: Հորատանցքային սենսորների, մեծ տվյալների վերլուծության և արհեստական ​​բանականության կիրառման շնորհիվ փորվածքների ընտրությունը փորձի վրա հիմնված որոշումներից անցնում է ինտելեկտուալ ճշգրիտ համապատասխանեցման՝ անընդհատ խթանելով հորատման արդյունավետության հեղափոխական բարելավումները:

Կապ՝ Ջեսի Չժոու

Բջջային/Whatsapp: +0086-18109206861

Email: energy@landrilltools.com