Bore- og produktionsteknologi | Hvad er borehastighed – øger værktøjerne? Hvordan forbedrer man effektivt boreeffektiviteten og reducerer omkostningerne?

1Høj temperaturbestandig skruebøring med samme vægtykkelse – øget teknologi

Den højtemperaturbestandige skrue med lige vægtykkelse er et hastighedsforøgende værktøj, der er specielt designet til at opfylde behovene for høj ydeevne og høj pålidelighed i boreindustrien. Under brug af traditionelle boreskruer opstår der ofte alvorlig slitage og udmattelsesskader på grund af det høje temperaturmiljø og komplekse arbejdsforhold, hvilket fører til et fald i boreeffektiviteten. Den højtemperaturbestandige skrue med lige vægtykkelse har dog fremragende højtemperaturresistens, som kan opretholde stabile mekaniske egenskaber i et højtemperaturmiljø, reducere udstyrsfejl forårsaget af høje temperaturer og dermed forbedre borehastigheden.

1.1 Teknisk princip

Borehulsmotoren driver direkte borekronen for at bryde sten og bore, hvilket mere effektivt kan overføre kraft til borekronen, reducere energitab og optimere borehulsværktøjernes ydeevne. Dette skyldes, at motoren driver borekronen direkte, hvilket kan undgå effekttab forårsaget af tab af transmissionssystemet, så der bruges mere energi til boring i sten, hvilket forbedrer borehastigheden og effektiviteten. For yderligere at forbedre udstyrets højtemperaturbestandighed anvender den højtemperaturbestandige skrue med lige godstykkelse nogle specielle højtemperaturbestandige materialer og overfladebehandlingsteknologier. For eksempel anvendes højlegeret stål som hovedmateriale, eller udstyrets overflade underkastes varmebehandling eller belægningsbehandling for at forbedre udstyrets højtemperaturbestandighed. Da statoren anvender en præfabrikeret stålskal med en specifik tværsnitsform og derefter sprøjtes med lim for at danne et tyndt og lige tykt gummilag, har motoren et større drejningsmoment og kan tilpasse sig forskellige komplekse geologiske forhold. Denne struktur gør afstanden mellem stator og motorens rotor mindre, hvilket reducerer friktion og slid og forbedrer udstyrets levetid og pålidelighed. Værktøjet anvender også en mekanisk låse- eller friktionsreducerende mekanisme for at forbedre udstyrets rotationsnøjagtighed og stabilitet og undgå fald i boreeffektivitet forårsaget af skruevibrationer eller excentricitet.

1.2 Analyse af tilpasningsevne

Med hensyn til ydeevne er den højtemperaturbestandige skrue med samme vægtykkelseboreværktøjhar ikke kun alle karakteristika for almindelige skruemotorer, men har også karakteristika som stort drejningsmoment, nem opstart og stærk overbelastningsmodstand, hvilket gør den mere velegnet til boreoperationer i dybe højtemperaturformationer. Ved at bruge en lige skrue med et lille pendulboreværktøj i formationer med høje dykkerpunkter kan der opnås høj borehastighed med lavt boretryk, og der kan opnås en betydelig effekt med hensyn til at reducere og forhindre afvigelser. Samtidig kan designet af den lige skrue også give en stabil støttekraft for at forhindre borekronen i at afvige i formationer med høje dykkerpunkter, hvorved borestabiliteten forbedres. Både teoretisk forskning og anvendelser på stedet viser, at den hurtige boreteknologi, der bruger højtemperaturbestandige skruer med samme vægtykkelse, kan øge borekronens rotationshastighed betydeligt i bunden af ​​brønden, tilpasse sig det høje temperaturmiljø nede i borehullet og effektivt optimere kvalitetskontrollen af ​​borehullet. Samtidig kan det også reducere topdrevbelastningen og boreværktøjets drejningsmoment og forlænge boreværktøjets levetid. Sammenlignet med den konventionelle PDC-boreværktøjsenhed kan denne metode forbedre boreeffektiviteten betydeligt og vise fremragende omfattende økonomiske og tekniske effekter.

2Turbine + Imprægneret diamantborehastighed – Øget teknologi

En turboboremaskine er et elværktøj til boring i hullet, der kan omdanne væskens hydrauliske energi til rotationsmekanisk energi, hvorved borekronen roterer og rammer, hvilket muliggør boring med høj hastighed og effektivitet. Den består hovedsageligt af tre dele: turbinesektionen, universalakslen og transmissionsakslen. Den imprægnerede diamantboremaskine er en type diamantboremaskine. Dens matrix er fremstillet ved at sintre polykrystallinske diamantpartikler på ydersiden af ​​matrixen, hvilket gør borekronen mere aggressiv. Matrixen har en vis højde, dens ydre diameter er lidt større end borekronens ydre diameter, og dens indre diameter er lidt mindre end borekronens indre diameter. Ydersiden, indersiden og bunden af ​​matrixen er alle forsynet med vandspor til at udlede stenaffald og køle borekronen gennem skyllevæsken. Matrixen har tilstrækkelig tryk- og slagstyrke samt høj hårdhed og slidstyrke. Turboboremaskinen og den imprægnerede diamantboremaskine er vigtige værktøjer i olieboreprocessen, og deres kombinerede anvendelse kan i fællesskab forbedre boreeffektiviteten og borekvaliteten.

2.1 Teknisk princip

Turbinesektionen er kernekomponenten i turboboremaskinen, som består af turbinestatorer og -rotorer, centraliserende lejer, hovedaksler og huse. Den kan omdanne borevæskens energi til mekanisk energi fra hovedakslens rotation. Dens interne struktur omfatter flere trin af parrede statorer og rotorer. Når borevæsken kommer ind i statoren langs boreværktøjet, vil statoren styre borevæsken i en bestemt retning og hastighed og derefter trænge ind i rotoren. I rotoren vil borevæsken ramme bladene for at generere en bestemt trykforskel, hvilket vil få rotoren til at rotere. Gennem denne mekanisme omdannes borevæskens energi til mekanisk energi, der driver turbineakslen til at rotere.

Den primære stenbrydningsmetode for det imprægnerede diamantborehoved er slibende stenbrydning, det vil sige, at diamantpartikler kontinuerligt sliber, ridses og slider stenen under påvirkning af aksial kraft og drejningsmoment for at opnå formålet med at bryde stenen. Diamantborehovedet, der primært bruger denne stenbrydningsmetode, har høj slidstyrke, som effektivt kan håndtere de meget slibende sten i hårde til ekstremt hårde slibende formationer og forbedre boreeffektiviteten og borekronens levetid.

2.2 Analyse af tilpasningsevne

Turboboret + det imprægnerede diamantbor har en helmetalstruktur, der har højere højtemperaturresistens og mere stabil boreeffekt, hvilket gør det muligt at arbejde stabilt selv i ekstreme miljøer. Dette er især vigtigt ved boring af dybe brønde og ultradybe brønde. Denne værktøjskombination har fremragende aksial balance, som kan reducere lateral vibration, generere en jævn borebane, reducere skader på brøndvæggen og derved beskytte borekronen og andre borehulsværktøjer, og er gavnlig for efterfølgende operationer. På grund af turboborets højhastighedsrotationsegenskaber kan kombinationen af ​​det imprægnerede diamantbor og højhastighedsturbinen udvise ekstremt høj boreeffektivitet i dybe formationer med høj hårdhed og stærk slidstyrke og forbedre borekapaciteten betydeligt.

3Momentslagborehastighed – Øget teknologi

Momentslaglegemet er et rent mekanisk elværktøj, der primært bruges til ekstra stenbrydning af PDC-borehoveder. Værktøjet genererer et trykfald gennem en variabel flowdyse, hvilket danner en højtrykszone og en lavtrykszone indeni. Når trykforskellen påvirker værktøjet, skifter flowkanalen for at få slaghammeren og starthammeren inde i værktøjet til at reversere med høj hastighed. Slaghammeren rammer kontinuerligt slagfladen og overfører derved slagkraften til borekronen, hvilket danner et højfrekvent pulsmoment. Den omdanner intelligent borevæskens væskeenergi til torsionel, højfrekvent, ensartet og stabil mekanisk slagenergi og overfører den direkte til PDC-borekronen, hvilket holder borekronen og bunden af ​​brønden kontinuerlige til enhver tid.

3.1 Teknisk princip

Den højfrekvente stabile slagkraft på 750 gange/min til 1500 gange/min, som momentslaglegemet leverer, svarer til at skære formationen flere gange i minuttet. Dette gør det muligt for borekronen at skære formationen uden at vente på, at torsionen akkumulerer tilstrækkelig energi, hvilket fuldstændigt ændrer borekronens driftstilstand. På dette tidspunkt har borekronen to kræfter til at skære formationen: den ene er drejningsmomentet leveret af rotationsbordet, og den anden er slagkraften leveret af momentslaglegemet. Disse to kræfter overføres direkte til selve borekronen, således at det drejningsmoment, der overføres af borerøret, fuldt ud kan bruges til at skære formationen uden spild. Den kombinerede virkning af dette drejningsmoment og slagkraft kan ikke kun forbedre borehastigheden betydeligt, men også effektivt reducere eller eliminere den skadelige vibration fra borekronen under boring i hårde formationer, beskytte borekronen, forlænge borekronens levetid og samtidig reducere udmattelsesstyrken af ​​andre boreværktøjer og forlænge levetiden af ​​andre boreværktøjer. Figur 1 viser spændingstilstanden for borestrengen i borehullet på det konventionelle boreværktøj og momentslaglegemet.

3.2 Analyse af tilpasningsevne

Som et avanceret boreværktøj har momentslaglegemet en rimelig intern mekanisk struktur, ingen gummidele og elektroniske komponenter og få dele. Selv hvis det skulle svigte, svarer det kun til et bor, der roterer kontinuerligt sammen med PDC-boret uden at påvirke den kontinuerlige boring, og der er ikke behov for at udløse boret, så det har høj pålidelighed. Momentslaglegemet er velegnet til forskellige komplekse formationer, især magmatiske bjergartsformationer med stærk slidstyrke og dårlig borbarhed. Samtidig er værktøjet nemt at betjene. Når momentslaglegemet bruges, behøver det kun at være direkte forbundet til det roterende eller retningsbestemte boreværktøj, hvilket er enkelt og bekvemt at betjene.

4Sammensat slaglegeme

Den sammensatte slaglegeme er et avanceret boreudstyr med en indbygget energikonverteringsenhed, der kan omdanne borevæskens væskeenergi til pulserende slagenergi og derved generere stabile højfrekvente omkreds- og aksiale slagkræfter. Denne arbejdsmetode forbedrer borekronens stenbrydningseffektivitet betydeligt, løser effektivt problemerne med stick-slip og trykholdning under boring og opnår dermed målet om hastighedsforøgelse. Den sammensatte slaglegeme har ikke kun torsionsslagegenskaberne og fordelene ved momentslaglegemet, men kombinerer også innovativt den aksiale slagfunktion..

sammensat slaglegeme

4.1 Teknisk princip

Den interne struktur af den sammensatte slaglegeme består af rent metalmaskineri. Det omdanner borevæskens væskeenergi til højfrekvent og stabil omkreds- og aksial slagenergi gennem en reverseringsmekanisme. Under boreprocessen med den konventionelle boreværktøjsenhed, efter at PDC-boret er kommet ind i formationen, skal energiakkumuleringen i det øvre boreværktøj overstige en vis kritisk værdi for at starte forskydningsklippebrydning. I modsætning hertil omdanner den sammensatte slaglegeme borevæskens væskeenergi til slagenergi, hvilket giver en højfrekvent og stabil slagkraft til borekronen. På denne måde kan klippebrudspændingen hurtigt nå den kritiske spænding for formationsforskydning, hvilket forbedrer PDC-borets forskydningseffektivitet betydeligt. Samtidig er det på grund af reduktionen i udsvingene i klippebrudspænding og drejningsmoment fordelagtigt for borekronen at udføre ensartet skæring i bunden af ​​brønden, hvilket eliminerer den øjeblikkelige ekstremt høje belastning på PDC-boret under konventionelle boreværktøjer. Derfor bliver belastningen på borekronen mere ensartet og stabil, hvilket forlænger PDC-borets levetid og øger arbejdslængden for et enkelt bor.

4.2 Analyse af tilpasningsevne

Sammenlignet med momentslaglegemet øger det sammensatte slaglegeme energien fra det langsgående slag. Teoretisk set er dets stenbrydningseffektivitet højere, og det er mere egnet til brug i trange formationer. Ved samme størrelse er det optimale boretryk for det sammensatte slaglegeme lidt højere end for momentslaglegemet. For det sammensatte slaglegeme skal det anvendte borehoved have stærkere slagmodstand, og der er stødabsorberende tænder fordelt ved siden af ​​borekronens hovedskærende tænder, hvilket effektivt beskytter borekronen. Ved boring i hårde formationer og meget slidende formationer kan valg af HPM-seriens PDC-bor opnå en perfekt balance mellem borehastighed og længde.

5Konklusioner og udsigter

Denne artikel undersøger og introducerer almindelige værktøjer til borehastighedsforøgelse. Gennem analyse af principperne, egenskaberne og anvendelsesområderne for disse værktøjer viser resultaterne, at forskellige typer værktøjer til borehastighedsforøgelse er egnede til forskellige geologiske forhold og borekrav. Samtidig skal valget af værktøjer til borehastighedsforøgelse på grund af de forskellige brugsomkostninger for forskellige værktøjer også overvejes ud fra et økonomisk perspektiv.

Til fremtidig forskning foreslås det at udføre følgende aspekter: yderligere undersøgelse af borehastighedens funktionsmekanisme – øge antallet af værktøjer, optimering af værktøjsdesign og forbedring af deres tilpasningsevne og effektivitet; kombination af teknologier som kunstig intelligens og big data for at realisere intelligens og fjernovervågning af borehastighed – øge antallet af værktøjer og forbedre sikkerheden og effektiviteten af ​​boreoperationer; udvidelse af anvendelsen af ​​borehastighed – øge antallet af værktøjer på andre områder, såsom vandbrønde, gasbrønde og geotermiske brønde, for at imødekomme behovene for social og økonomisk udvikling.

Kontakt: Jessie Zhou

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