Негізгі ұңғыма асты құралдары: роликті конус және ромб тәрізді қашауларды жіктеу және қолдану бойынша кешенді нұсқаулық

01 Роликті конус ұштары: формацияларға бейімделуге арналған әмбебап құралдар

1909 жылы пайда болғаннан бері роликті конус тәрізді қашаулар айналмалы бұрғылауда ең көп қолданылатын қашау түріне айналды. Олардың бірегей көп конусты құрылымдық дизайны оларға жұмсақтан өте қаттыға дейінгі әртүрлі қалыптасу жағдайларына бейімделуге мүмкіндік береді.

Құрылымдық құрамы және негізгі технологиялар

Роликті конус ұшы бес негізгі компоненттен тұрады:

• Қаптама корпусы: үш конус аяғы бір-біріне дәнекерленген, жоғарғы бөлігінде қосылыс бұрандалары бар.
• Роликті конустар: бетінде фрезерленген тістері немесе кірістіру тістері бар конус тәрізді металл корпустар.
• Мойынтіректер жүйесі: Төрт мойынтіректер жиынтығынан тұрады: үлкен, орташа, кіші және тарту мойынтіректер.
• Саптамалар: Әдетте 3-4 дана, диаметрі 7-14 мм.
• Майды сақтау және тығыздау жүйесі: қысымды өтеу құрылғыларымен біріктірілген резеңке немесе металл тығыздау сақиналары.

Осылардың ішінде мойынтіректерді тығыздау технологиясы роликті конус тәрізді қашауларға арналған негізгі технологиялық серпіліс болып табылады. Қазіргі заманғы қашаулар май сақтау қысымын өтеу жүйесін қабылдайды, ол мойынтірек қуысындағы май қысымы мен ұңғыма астындағы бұрғылау сұйықтығы бағанының қысымы арасындағы динамикалық тепе-теңдікті қысым беру тесіктері, қысымды өтеу диафрагмалары және май тостағандары сияқты компоненттер арқылы сақтайды.

Жіктеу жүйесі және IADC кодтау

Бұрғылау мердігерлерінің халықаралық қауымдастығы (IADC) үш таңбалы кодтау жүйесін қолдана отырып, роликті конус қашауларына арналған жаһандық бірыңғай жіктеу стандартын әзірледі:

Бірінші сан: Тіс түрі және қолданылатын түзілім

1: Фрезерленген тістер, жұмсақ түзілімдер

2: Орташа және орташа қаттылықтағы фрезерленген тістер

3: Фрезерленген тістер, қатты және абразивті түзілімдер

5: Тістерді салыңыз, жұмсақтан орташаға дейін түзілімдер

6: Тістерді салу, орташа қаттылықтағы түзілімдер

7: Тістерді, қатты және абразивті түзілімдерді салыңыз

8: Тістерді салу, өте қатты және өте абразивті түзілімдер

Екінші сан: Қалыптасу қаттылығының бөлімшесі (1-4 дәреже; жоғары сандар қаттырақ қабаттасуларды көрсетеді)

Үшінші сан: Биттің құрылымдық сипаттамалары

4: Тығыздалған роликті мойынтіректер

6: Тығыздалған сырғанайтын мойынтіректер

7: Тығыздалған сырғанайтын мойынтіректер + кірістіру өлшеуіш қорғанысы

8: Бағытталған бұрғылауға арналған бұрғылау қашаулары

Роликті конус ұштарына арналған жеңілдетілген IADC жіктеу жүйесі

Тас сындыру механизмі және қозғалыс сипаттамалары

Жұмыс кезінде роликті конус ұшы үш түрлі құрама қозғалысты көрсетеді:

• Төңкеріс: Конустар бүкіл кескішпен сағат тілімен айналады.
• Айналу: Тістер конус осі айналасында сағат тіліне қарсы айналады.
• Сырғанау: радиалды және тангенциалды сырғанау.

Бұл құрама қозғалыс қос тасты сындыру әсеріне қол жеткізеді:

1.Соққымен ұсақтау әсері: Жалғыз және қос тістердің төменгі тесікпен кезектесіп жанасуы бойлық діріл тудырады, бұл соққы жүктемелерін тудырады.

2.Сырғанау ығысу әсері: Тау жыныстарын ығыстыруға асып түсетін, қос конусты және ығысқан құрылымдарды жобалау арқылы қол жеткізіледі.

Таңдау стратегиясы және қалыптастыруды сәйкестендіру 

Тастардың қасиеттеріне негізделген роликті конус ұштарын таңдаудың негізгі принциптері:

• Жұмсақ құрылымдар: Биік, кең және сирек фрезерленген немесе ендірмелі тістермен жабдықталған, ығысқан, салбыраған және қос конусты құрылымдары бар таңдамалы қашаулар.
• Орташа қатты формациялар: ығысу, салбырау және қос конус мәндерін азайтыңыз; қысқа, тар және тығыз тістерді пайдаланыңыз.
• Қатты және абразивті құрылымдар: Салбырауы немесе ығысуы жоқ, шар тәрізді немесе конус тәрізді шар тәрізді тістермен жабдықталған бір конусты роликтерді қолданыңыз.
• Ауыстыруға бейім түзілімдер: ығысуы жоқ немесе кіші ығысуы бар және калибрлі тістері жоқ қысқа тісті кескіштерді таңдаңыз.
• Қабатаралық жұмсақ және қатты формациялар: Қатты жынысқа негізделген қашау түрлерін таңдаңыз және бұрғылау кезінде параметрлерді динамикалық түрде реттеңіз.

Арнайы жұмыс жағдайларына жауап

• Кішкентай ұңғымалар (<177 мм): Беріктігі жоғары болу үшін үлкенірек конустары, тістері және мойынтіректері бар бір роликті конус ұштарын пайдаланыңыз.
• Бағыт бойынша бұрғылау: IADC кодының үшінші саны 8 болатын арнайы бұрғылау қашауларын таңдаңыз. 

02 Алмаз кесектері: Қатты құрылымдарға арналған қуатты құралдар 

Табиғаттағы ең қатты материал ретінде алмас Моос бойынша 10-сыныпты қаттылыққа, сығымдау беріктігіне 8800 МПа дейін және болатқа қарағанда 9000 есе тозуға төзімділікке ие. Осы қасиетті пайдалана отырып, алмас кесектері қатты түзілімдерді жоюдың ең жақсы құралына айналды.

Жіктеу жүйесі және технологиялық эволюция

Қазіргі заманғы алмаз кесектері негізінен үш түрге бөлінеді:

1.Беткі қабатқа орнатылған гауһар кесектер

• Алмаз бөлшектері матрица бетінде ашық қалады.
• Орташа қаттылықтан қатты формацияларға жарамды.
• Алмаз бөлшектерінің өлшемінің жіктелуі:
• Жұмсақ түзілімдер: бір каратқа 2 дән (gpc) (бөлшектердің өлшемі шамамен 4 мм)
• Орташа қаттылықтағы түзілімдер: 3-4 gpc (бөлшектердің өлшемі шамамен 3,6 мм)
• Қатты түзілімдер: 10-15 gpc (бөлшектердің өлшемі шамамен 2,0 мм)

2.Сіңірілген гауһар кесектері

• Гауһарлар матрицаның ішіне сіңірілген (60-400 gpc).
• Қатты және абразивті түзілімдерге (мысалы, шақпақ тас, кремнийлі доломит) жарамды.
• Алмаздың өздігінен қайралуы матрицаның тозуы арқылы жүзеге асырылады.

3.PDC биттері (поликристалды гауһар ықшам биттері)

• Алғаш рет 1973 жылы Америка Құрама Штаттарының General Electric (GE) компаниясы енгізді.
• Ықшам құрылым: Алмаз қабаты + цементтелген карбидті негіз.
• Жұмсақтан орташа қаттылыққа дейінгі біртекті түзілімдерге жарамды.

Құрылымдық дизайн және негізгі параметрлер

Алмаз кесектері қозғалмалы бөлшектері жоқ, негізінен мыналарды қамтитын интегралды дизайнды қабылдайды:

• Болат корпус: Орташа көміртекті болаттан жасалған, жоғарғы бөлігінде қосылыс бұрандалары бар.
• Матрица: вольфрам карбиді ұнтағы + мыс негізіндегі байланыстырушы металл, қаттылық дәрежесі HRC 30-45.
• Кесу элементтері: Табиғи/синтетикалық гауһар тастар немесе PDC тығыздағыштары.
• Гидравликалық құрылым: Су ағындары мен ағын арналары (радиалды, спиральды және т.б.).

Негізгі дизайн параметрлері

• Алмаз концентрациясы: Қалыптасу абразивтілігіне байланысты реттеледі; абразивті түзілімдер үшін жоғары концентрация.
• Шығыңқы биіктігі:
• Жұмсақ түзілімдер: бөлшектер мөлшерінің 1/3 бөлігі
• Қатты түзілімдер: бөлшектер мөлшерінің 1/6-1/10 бөлігі
• Ерін пішіні:
• Жалпақ түбі бар: біртекті түзілімдер үшін
• Иілген: Қатты формациялар үшін
• Тісті: абразивті түзілімдер үшін

Тастарды бұзу механизмі және түзілу реакциясы

Алмаз кесектерін тау жыныстарын сындыру әдісі қалыптасу қасиеттеріне байланысты өзгереді:

Пластикалық түзілімдер (мысалы, балшық тас, гипс): «Жер жырту» процесіне ұқсас; алмастар түзілімге еніп, тау жыныстарының пластикалық ағынын тудырады.

Сынғыш түзілімдер (мысалы, кварц құмтасы): Көлемді ұсақтау шұңқырлары жасалады, олардың кесу өлшемдері гауһардың шығыңқы жерінен 2-4 есе үлкен, бұл жоғары тиімділікке әкеледі.

Қатты жыныстар (мысалы, шақпақ тас, кремнийлі жыныс): сіңірілген кесектер қолданылады, ал жыныстың сынуы тегістеу дөңгелегінің абразиясына ұқсас микрокесу және сызу арқылы жүзеге асырылады.

PDC биттерінің техникалық артықшылықтары мен шектеулері

Алмаз кескіштер тұқымдасындағы революциялық өнім ретінде PDC кескіштерінің ерекше артықшылықтары бар:

Құрылымдық ерекшеліктері

Болат корпусты PDC ұштары: беткі беріктендіру өңделген интегралды орташа көміртекті болат.

Матрицалық корпус PDC биттері: жоғарғы болат корпус + төменгі вольфрам карбидті матрицасы, жақсырақ өнімділік ұсынады.

Профиль дизайны

Параболалық: Жұмсақ формациялар үшін, жоғары кадрлар мен бұрғылау жылдамдығын қамтамасыз етеді.

Дөңгелек: айналмалы үстелді бұрғылауға арналған, қатты аралық қабаттардың енуін жеңілдетеді.

Конус тәрізді: жоғары жылдамдықты бұрғылауға арналған, жақсы ену өнімділігімен.

Қолданба шектеулері

Қиыршық тасты және қабатаралық жұмсақ-қатты қабаттарға жарамсыз.

Температураға төзімділік шегі (тозу 350℃ жоғарыда күшейеді; беріктіктің төмендеуі 700℃ кезінде орын алады).

Соққыға төзімділігі нашар; жаңа кесектердің шеттерінің сынуы мүмкін.

Алмаз кесектеріне қолданылатын формациялардың салыстырмалы кестесі

03 Ғылыми іріктеу нұсқаулығы: Формулаларды және пайдалану талаптарын сәйкестендіру

Роликті конусты кескішті таңдаудың алтын ережелері

Қалыптасу қаттылығын сәйкестендіру

Жұмсақ құрылымдар: сына тәрізді немесе қасық тәрізді тістері бар, жоғары ығысуы, салбырауы және қос конус тәрізді құрылымы бар таңдамалы кескіштер.

Қатты түзілімдер: Бір конусты, ығыспайтын құрылымдарды қабылдаңыз, шар тәрізді немесе конус тәрізді шар тәрізді тістермен жабдықталған.

Абразивтілікке жауап

Абразивті түзілімдер үшін калибрлі тістері бар кескіштерді пайдаланыңыз.

Егер сыртқы қатардағы тістер дөңгелектеніп, ал ортаңғы тістер аз тозса, келесі кесінді күшейтілген калибрлеу қорғанысымен жасалуы керек.

Ерекше жұмыс жағдайларына қарсы шаралар

Ауытқуға бейім түзілімдер: ығысуы жоқ немесе кіші ығысуы бар қысқа тісті кескіштерді таңдаңыз; түзілуге ​​бейімделу нақты түзілімге қарағанда сәл жұмсақ болуы керек.

Қабатаралық жұмсақ-қатты түзілімдер: Қатты жынысқа негізделген қашаларды таңдаңыз және бұрғылау кезінде параметрлерді динамикалық түрде реттеңіз.

Терең ұңғыманы бұрғылау: Кесу уақытының жоғалуын өтеу үшін жалпы ұзындығы жоғары қашауларды пайдаланыңыз.

Алмаз кесектерін таңдау стратегиясы

PDC биттері үшін қолданылатын шарттар

Оңтайлы сценарийлер: Ұзын біртекті жұмсақтан орташа қаттылыққа дейінгі түзілімдер (мысалы, тақтатас, балшық тас, гипс).

Тыйым салынған сценарийлер: қиыршық тас түзілімдері, шақпақ тас қабаттары, қабаттар арасындағы жұмсақ-қатты түзілімдер.

Параметрлерді орнату: Төмен WOB (30-60 кН), жоғары RPM (100-300 RPM), үлкен ағын жылдамдығы.

Табиғи/синтетикалық алмас кесектеріне қолданылатын шарттар

Қаттыдан өте қаттыға дейінгі түзілімдер (мысалы, гранит, кварц құмтасы).

Жоғары абразивті түзілімдер (мысалы, шақпақ тас, кремнийлі доломит).

Турбина бұрғылау, терең/өте терең ұңғымалар және өзек алу операциялары.

Негізгі биттерге қойылатын арнайы талаптар

Роликті конус өзегінің ұштары: Төрт роликті конус (конустық/цилиндрлік) немесе алты роликті конус (толық цилиндрлік) конструкциясы.

Алмаз өзекшелері: Тозуға төзімділігі бірдей және симметриялы түрде таралған кесу жиектерін қажет етеді.

Негізгі көрсеткіш: Өзектің сопақшалануын болдырмау үшін ішкі тесік пен сыртқы шеңбер арасындағы концентрлік.

Ұңғыма астындағы аномалияны бағалау және өңдеу

Роликті конусты кескіштің жұмыс жағдайын анықтау

Мойынтіректің зақымдануы: Айналмалы үстелдің мезгіл-мезгіл шайқалуы, жоғары WOB кезінде күшеюі, бұрғылау жылдамдығының төмендеуі, бірақ сорғы қысымының қалыпты болуы.

Конустың жоғалуы: бұрғылау кезінде қатты жабысып қалу, салмақ көрсеткішінің күрт ауытқуы, бұрғылау колоннасын тартқан кезде бұрғылау тереңдігінің өзгеруі.

Тіс тозуы: Айналмалы үстелге түсетін жүктеме азайды, секіру жоқ, бұрғылау жылдамдығының айтарлықтай төмендеуі.

Алмаз кесектерін пайдаланудағы тыйымдар

Металл қалдықтарының қалмауын қамтамасыз ету үшін кескішті іске қоспас бұрын, төменгі тесікті тазалау қажет.

«Бұзып кіру» үшін бұрғылауды кішігірім WOB және төмен айналым/мин көмегімен бастаңыз (ұңғыма түбін 0,5 м күйге келтіру).

Қайрау операцияларынан аулақ болыңыз; қажет болса, біркелкі жұмыс істеу үшін төмен WOB және төмен RPM пайдаланыңыз.

Байланыс:Джесси Чжоу
Ұялы телефон/WhatsApp:+0086-18109206861
Веб:www.landrilltools.com