Асноўныя свідравальныя інструменты: поўнае кіраўніцтва па класіфікацыі і прымяненні шарошкападобных і алмазных долатаў

01 Роліка-шарушныя долаты: універсальныя інструменты для адаптацыі да фармацый

З моманту свайго з'яўлення ў 1909 годзе шарошатыя долаты сталі найбольш шырока выкарыстоўваным тыпам долатаў у ратацыйным свідраванні. Іх унікальная шматшаловая канструкцыя дазваляе ім адаптавацца да розных умоў пласта, ад мяккіх да надзвычай цвёрдых.

Структурны склад і асноўныя тэхналогіі

Ролікавы шарошкавы долат складаецца з пяці асноўных кампанентаў:

• Корпус долаты: тры звараныя разам конусныя ножкі з разьбой у верхняй частцы.
• Ролікавыя конусы: канічныя металічныя целы з фрэзераванымі зуб'ямі або ўстаўнымі зуб'ямі на паверхні.
• Сістэма падшыпнікаў: складаецца з чатырох камплектаў падшыпнікаў: вялікіх, сярэдніх, малых і ўпорных.
• Сопла: звычайна 3-4, дыяметрам 7-14 мм.
• Сістэма захоўвання і герметызацыі нафты: гумовыя або металічныя ўшчыльняльныя кольцы ў спалучэнні з прыладамі кампенсацыі ціску.

Сярод іх тэхналогія ўшчыльнення падшыпнікаў уяўляе сабой ключавы тэхналагічны прарыў для шарошкападобных долатаў. Сучасныя долаты выкарыстоўваюць сістэму кампенсацыі ціску захоўвання алею, якая падтрымлівае дынамічны баланс паміж ціскам алею ў паражніне падшыпніка і ціскам у слупе буравой вадкасці ў свідравіне праз такія кампаненты, як адтуліны для перадачы ціску, дыяфрагмы для кампенсацыі ціску і алейныя чашы.

Сістэма класіфікацыі і кадаванне IADC

Міжнародная асацыяцыя буравых падрадчыкаў (IADC) распрацавала глабальна адзіны стандарт класіфікацыі шарошкападобных долатаў з выкарыстаннем трохзначнай сістэмы кадавання:

Першая лічба: тып зуба і адпаведная форма

1: Фрэзераваныя зубы, мяккія ўтварэнні

2: Фрэзераваныя зубы, фармацыі сярэдняй і сярэдняй цвёрдасці

3: Фрэзераваныя зубы, цвёрдыя і абразіўныя ўтварэнні

5: Устаўце зубы, мяккія і сярэднія формы

6: Устаўныя зубцы, фармацыі сярэдняй цвёрдасці

7: Устаўце зубы, цвёрдыя і абразіўныя ўтварэнні

8: Устаўныя зубы, надзвычай цвёрдыя і высокаабразіўныя ўтварэнні

Другая лічба: Падраздзяленне цвёрдасці пласта (клас 1-4; большыя лічбы паказваюць больш цвёрдыя пласты)

Трэцяя лічба: Структурныя характарыстыкі біта

4: Герметычныя ролікавыя падшыпнікі

6: Герметычныя падшыпнікі слізгацення

7: Герметычныя падшыпнікі слізгацення + абарона ўстаўных калібраў

8: Адхіляльныя долаты для накіраванага бурэння

Спрошчаная сістэма класіфікацыі IADC для шарошаткавых долат

Механізм разбурэння горных парод і характарыстыкі руху

Падчас працы шарошаткавае долата дэманструе тры тыпы складанага руху:

• Рэвалюцыя: Конусы круцяцца па гадзіннікавай стрэлцы разам з усім долатам.
• Кручэнне: зубцы круцяцца супраць гадзіннікавай стрэлкі вакол восі конуса.
• Слізгаценне: у тым ліку радыяльнае і тангенцыяльнае слізгаценне.

Гэты складаны рух дасягае двайнога эфекту разбурэння горных парод:

1.Эфект ударнага раздушвання: чаргаванне кантакту адзінарных і падвойных зуб'яў з ніжняй адтулінай стварае падоўжную вібрацыю, ствараючы ўдарныя нагрузкі.

2.Эфект слізгальнага зруху: зрух горных парод дасягаецца за кошт праектавання навіслых, падвойных конусных і зрушаных канструкцый.

Стратэгія выбару і супастаўленне фармацый 

Асноўныя прынцыпы выбару шарошаткавых долатаў у залежнасці ад уласцівасцей горных парод:

• Мяккія фармацыі: выбірайце долаты са зрушанай, навіслай і падвойнай конуснай канструкцыяй, абсталяваныя высокімі, шырокімі і рэдкімі фрэзераванымі або ўстаўнымі зуб'ямі.
• Сярэднецвёрдыя фармацыі: паменшыце значэнні зрушэння, навісі і падвойнага конусу; выкарыстоўвайце кароткія, вузкія і шчыльныя зуб'і.
• Цвёрдыя і абразіўныя ўтварэнні: выкарыстоўвайце аднаконусныя ролікі без выступу або зрушэння, абсталяваныя шарыкавымі або канічнымі шарыкавымі зуб'ямі.
• Схільныя да прагіну фармацыі: выбірайце кароткія зуб'і без зрушэння або з малым зрушэннем і без калібравальных зуб'яў.
• Пераслаёныя мяккія і цвёрдыя фармацыі: выбірайце тыпы долатаў у залежнасці ад больш цвёрдай пароды і дынамічна карэктуйце параметры падчас бурэння.

Рэакцыя на асаблівыя ўмовы працы

• Малыя адтуліны (<177 мм): выкарыстоўвайце аднаролікавыя канічныя долаты, якія маюць большыя канусы, зуб'і і падшыпнікі для большай трываласці.
• Накіраванае бурэнне: выбірайце спецыяльныя адхіляльныя долаты з трэцяй лічбай кода IADC, роўнай 8. 

02 Алмазныя долаты: магутныя інструменты для цвёрдых фармацый 

Як самы цвёрды матэрыял у прыродзе, алмаз мае цвёрдасць па шкале Мооса 10-га класа, трываласць на сціск да 8800 МПа і зносаўстойлівасць у 9000 разоў вышэйшую за сталь. Выкарыстоўваючы гэтую ўласцівасць, алмазныя долаты сталі найлепшым інструментам для барацьбы з цвёрдымі пластамі.

Сістэма класіфікацыі і тэхналагічная эвалюцыя

Сучасныя алмазныя долаты ў асноўным падзяляюцца на тры тыпы:

1.Алмазныя свердзелы з паверхневай апрацоўкай

• Алмазныя часціцы знаходзяцца на паверхні матрыцы.
• Падыходзіць для фармацый сярэдняй і цвёрдай цвёрдасці.
• Класіфікацыя памераў часціц алмазаў:
• Мяккія ўтварэнні: 2 гранулы на карат (gpc) (памер часціц прыблізна 4 мм)
• Сярэднецвёрдыя ўтварэнні: 3-4 гпк (памер часціц прыблізна 3,6 мм)
• Цвёрдыя ўтварэнні: 10-15 гпк (памер часціц прыблізна 2,0 мм)

2.Прасякнутыя алмазныя свердзелы

• Алмазы прапітваюцца ўнутр матрыцы (60-400 гпк).
• Падыходзіць для цвёрдых і абразіўных парод (напрыклад, крэмень, крэменяпадобны даламіт).
• Самазавострыванне алмазаў дасягаецца за кошт зносу матрыцы.

3.PDC-біты (кампактныя полікрышталічныя алмазныя біты)

• Упершыню быў прадстаўлены амерыканскай кампаніяй General Electric (GE) у 1973 годзе.
• Кампактная структура: алмазны пласт + цвёрдасплаўная падкладка.
• Падыходзіць для мяккіх і сярэдне-цвёрдых аднародных утварэнняў.

Структурны праект і асноўныя параметры

Алмазныя долаты маюць інтэгральную канструкцыю без рухомых частак, у асноўным у тым ліку:

• Сталёвы корпус: выраблены з сярэдняй вугляродзістай сталі, з разьбовым злучэннем у верхняй частцы.
• Матрыца: парашок карбіду вальфраму + звязальны метал на аснове медзі, цвёрдасць HRC 30-45.
• Рэжучыя элементы: натуральныя/сінтэтычныя алмазы або кампактныя свідравіны PDC.
• Гідратэхнічныя збудаванні: вадацёкі і рэчышчы пратокаў (радыяльныя, спіральныя і г.д.).

Асноўныя параметры праектавання

• Канцэнтрацыя алмазаў: карэктуецца ў залежнасці ад абразіўнасці пласта; больш высокая канцэнтрацыя для больш абразіўных пластоў.
• Вышыня выступу:
• Мяккія ўтварэнні: 1/3 памеру часціц
• Цвёрдыя ўтварэнні: 1/6-1/10 ад памеру часціц
• Форма вуснаў:
• Плоскадонныя: для аднародных утварэнняў
• Выгнутая: для цвёрдых фармацый
• Зубчасты: для абразіўных утварэнняў

Механізм разбурэння горных парод і рэакцыя пласта

Спосаб разбурэння горных парод алмазнымі долатамі адрозніваецца ў залежнасці ад уласцівасцей пласта:

Пластычныя ўтварэнні (напрыклад, аргіліт, гіпс): падобныя да працэсу «ўорвання»; алмазы пранікаюць у фармацыю, выклікаючы пластычны паток горнай пароды.

Далікатныя ўтварэнні (напрыклад, кварцавы пясчанік): утвараюцца аб'ёмныя ямы для драбнення з памерамі рэжучых частак у 2-4 разы большымі, чым выступаючыя алмазы, што прыводзіць да высокай эфектыўнасці.

Цвёрдыя пароды (напрыклад, крэмень, крэменяносная парода): выкарыстоўваюцца прасякнутыя свідры, і разбурэнне пароды дасягаецца шляхам мікрарэзання і драпін, падобна абразіўнаму шліфавальнаму колу.

Тэхнічныя перавагі і абмежаванні біт PDC

Як рэвалюцыйны прадукт у сямействе алмазных долат, долаты PDC маюць унікальныя перавагі:

Структурныя асаблівасці

Сталёвы корпус PDC-бітаў: Цэласная сталь сярэдняга вугляроду з павярхоўнай загартоўкай.

Матрычна-корпусныя PDC-біты: верхні сталёвы корпус + ніжняя матрыца з карбіду вальфраму, што забяспечвае лепшую прадукцыйнасць.

Дызайн профілю

Парабалічны: для мяккіх формацый, што дазваляе атрымаць вялікую метраж і хуткасць бурэння.

Круглая: для свідравання на паваротным стале, што палягчае пранікненне ў цвёрдыя прамежкавыя пласты.

Канічны: для хуткаснага свідравання з добрай пранікальнай здольнасцю.

Абмежаванні прыкладанняў

Не падыходзіць для жвіровых фармацый і пераслаёных мякка-цвёрдых фармацый.

Мяжа тэмпературнай устойлівасці (знос узмацняецца пры тэмпературы вышэй за 350℃; разбурэнне трываласці адбываецца пры 700℃).

Дрэнная ўдаратрываласць; схільныя да сколаў па краях новых наканечнікаў.

Параўнальная табліца прыдатных фармацый для алмазных долатаў

03 Кіраўніцтва па навуковым адборы: супастаўленне фарміраванняў і эксплуатацыйных патрабаванняў

Залатыя правілы выбару ролікавага шарошкавага долата

Падбор цвёрдасці пласта

Мяккія фармацыі: выбірайце долаты з вялікім зрушэннем, выступаючымі і падвойнымі конуснымі канструкцыямі, абсталяванымі клінападобнымі або лыжкападобнымі зуб'ямі.

Цвёрдыя фармацыі: прымаюць аднаконічныя, незрушаныя структуры, абсталяваныя шарыкавымі або канічнымі шарыкавымі зубцамі.

Рэакцыя на абразіўнасць

Для абразіўных утварэнняў выкарыстоўвайце ўстаўныя свердзелы з калібравальнымі зуб'ямі.

Калі зуб'і вонкавага рада закругленыя, а сярэднія зуб'і маюць невялікі знос, наступную долару варта распрацаваць з палепшанай абаронай ад калібра.

Контрмеры для асаблівых умоў працы

Схільныя да прагінаў пласты: выбірайце каротказубыя долаты без зрушэння або з невялікім зрушэннем; адаптацыя пласта павінна быць крыху мякчэйшай, чым фактычны пласт.

Пераслаёныя мяккія і цвёрдыя пароды: выбірайце долаты ў залежнасці ад цвёрдай пароды і дынамічна карэктуйце параметры падчас бурэння.

Бурэнне глыбокіх участкаў свідравін: выкарыстоўвайце долаты з вялікай агульнай метражом, каб кампенсаваць страты часу спуску.

Стратэгія выбару алмазных свердзелаў

Прыдатныя ўмовы для бітаў PDC

Аптымальныя сцэнары: доўгія аднародныя ад мяккіх да сярэдняй цвёрдасці ўтварэнні (напрыклад, сланец, аргіліт, гіпс).

Забароненыя сцэнарыі: жвіровыя ўтварэнні, праслойкі крэменю, праслойкі мяккіх і цвёрдых утварэнняў.

Налада параметраў: нізкі WOB (30-60 кН), высокія абаротныя ...

Дзеючыя ўмовы для свердзелаў з натуральных/сінтэтычных алмазаў

Цвёрдыя да надзвычай цвёрдых утварэнняў (напрыклад, граніт, кварцавы пясчанік).

Моцнаабразіўныя ўтварэнні (напрыклад, крэмень, крэменяпадобны даламіт).

Бурэнне турбін, глыбокія/звышглыбокія свідравіны і аперацыі па адборы керна.

Спецыяльныя патрабаванні да свердзелаў-кернаў

Ролікавыя конусныя бурыльныя долаты: канструкцыя з чатырма ролікамі (канічная/цыліндрычная) або шасцю ролікамі (цалкам цыліндрычная).

Алмазныя свердзелы: патрабуюць сіметрычна размеркаваных рэжучых краёў з аднолькавай зносаўстойлівасцю.

Ключавы паказчык: канцэнтрычнасць паміж унутранай адтулінай і вонкавай акружнасцю, каб пазбегнуць авалізацыі стрыжня.

Ацэнка і апрацоўка анамалій у свідравіне

Ідэнтыфікацыя працоўнага стану ролікавага конуснага долата

Пашкоджанне падшыпніка: перыядычныя трэсціны паваротнага стала, якія пагаршаюцца пры высокім наканечніку, зніжэнне хуткасці свідравання, але нармальны ціск помпы.

Страта конуса: моцнае захрасанне свідравіны, рэзкія ваганні індыкатара вагі, змена глыбіні спуску пры выцягванні бурыльнай калоны.

Знос зуб'яў: Зніжэнне нагрузкі на паваротны стол, адсутнасць трэсканняў, значнае зніжэнне хуткасці свідравання.

Табу па выкарыстанні алмазных свердзелаў

Перад тым, як спускаць долата ў свідравіну, неабходна ачысціць задняе адтуліну, каб пераканацца ў адсутнасці металічных рэшткаў.

Пачніце свідраванне з малой нагрузкай і нізкімі абаротамі для «абкаткі» (падрыхтоўка забою 0,5 м).

Пазбягайце развёртвання; пры неабходнасці выкарыстоўвайце нізкія абароты на нагрузках і нізкія абаротныя хуткасці для раўнамернай працы.

Кантакт:Джэсі Чжоу
Мабільны/Whatsapp:+0086-18109206861
Вэб:www.landrilltools.com