Даследаванні інструментаў, якія павялічваюць хуткасць свідравання

У цяперашні час інструменты, якія павялічваюць хуткасць свідравання, у асноўным падзяляюцца на дзве катэгорыі: механічныя і гідраўлічныя. Механічныя інструменты выкарыстоўваюць сілу нагрузкі на долаце (WOB) для стварэння ўдарнай сілы, што эфектыўна паляпшае эфектыўнасць разбурэння горных парод у цвёрдых пластах, але існуюць такія праблемы, як моцная вібрацыя, высокае спажыванне энергіі і лёгкае пашкоджанне ад стомленасці. Гідраўлічныя інструменты выкарыстоўваюць буравую вадкасць для прывада ўдарных малаткоў, спалучаючы ўдар, кручэнне і струмень для разбурэння горных парод. Яны маюць значныя перавагі ў павелічэнні хуткасці пранікнення (ROP), кантролі адхілення свідравіны і падаўжэнні тэрміну службы долата, але звычайна маюць такія праблемы, як частата аднаго ўдару і цяжкасці ў адаптацыі да патрэб розных пластоў.

Тэхналогія ўдарнага свідравання ў асноўным падзяляецца на тры катэгорыі ў залежнасці ад спосабу дзеяння: тэхналогія круцільнага ўдару, тэхналогія восевага ўдару і тэхналогія восевага круцільнага ўдару з камбінаваным эфектам. Сутнасць ударнага свідравання для павышэння хуткасці заключаецца ў пераўтварэнні энергіі ціску газу або вадкасці ў механічную энергію восевага або круцільнага ўдару з дапамогай ударніка, які непасрэдна прыкладваецца да задняга канца долата, паляпшаючы ўмовы рэзання долатам і павялічваючы эфектыўнасць разбурэння горных парод.

Тэхналогія круцільнага ўдарнага свідравання — гэта новая тэхналогія, якая павялічвае хуткасць свідравання ў апошнія гады і ў асноўным выкарыстоўваецца для вырашэння праблемы вібрацыі, якая ўзнікае пры працы долатаў PDC. Пры выкарыстанні круцільны ўдарнік усталёўваецца ў заднім канцы долаты. Дзякуючы сваёй унутранай канструкцыі ён можа пераўтвараць гідраўлічную энергію вадкасці ў механічную энергію круцільнага ўдару. Долата разбурае пароду пад сумесным дзеяннем усталяванага крутоўнага моманту бурыльнай калоны і ўдарнага моманту, які ствараецца ўдарнікам.

У наступных прыкладах прадстаўлены два інавацыйныя інструменты

1. Інструмент для павелічэння хуткасці свідравання з рэгуляванай частатой удараў

Гідраўлічны інструмент для павелічэння хуткасці свідравання з рэгуляваннем частаты мае ўдарную структуру, якая складаецца з падшыпнікаў, ніжняга корпуса вала, поршневых пар, ударнага малатка, дросельнай фарсункі і іншых кампанентаў.

Прынцып працы:Ён выкарыстоўвае перыядычную розніцу ціску, якая ўтвараецца буравым растворам у верхняй і ніжняй камерах ударнага молата, для прывядзення ў рух ударнага молата з высокай хуткасцю, ствараючы восевую сілу ўдару, якая непасрэдна перадаецца на долата, каб дапамагчы ў разбурэнні горных парод. Ключавым фактарам з'яўляецца тое, што гэты інструмент можа рэгуляваць частату ўдараў, змяняючы колькасць сіметрычных адтулін у ніжнім корпусе вала, тым самым адаптуючыся да патрэб свідравання розных фармацый.

Ужыванне інструмента для павелічэння хуткасці свідравання з рэгуляванай частатой удараў

Палявыя выпрабаванні ў пластах сярэдняй цвёрдасці: зыходзячы з аптымальнай частаты ўдару (16 Гц), абранай шляхам лікавага мадэлявання, гэты інструмент быў пратэставаны ў свідравіне X1 нафтавага радовішча Сіньцзян. У разрэзе пласта з высокай абразіўнасцю і нізкай хуткасцю пранікнення (ROP) параўнанне з суседняй свідравінай з выкарыстаннем шрубавага бура паказвае, што пасля выкарыстання гэтага інструмента метраж за адзін спуск павялічыўся на 53%, а механічная ROP павялічылася на 27,0%, што эфектыўна скараціла колькасць рэйсаў і зэканоміла тэрміны будаўніцтва.

Палявыя выпрабаванні ў цвёрдых пластах: у адпаведнасці з аптымальнай частатой удару (18 Гц), абранай шляхам лікавага мадэлявання, гэты інструмент быў пратэставаны ў каменнавугальных андэзітавых і базальтавых пластах з дрэннай прабураемасцю ў свідравіне X3 Сіньцзянскага нафтавага радовішча.

Выснова: Вынікі паказваюць, што пасля выкарыстання гэтага інструмента механічная ROP значна павялічваецца на 103,2% у параўнанні з суседнімі свідравінамі, што эфектыўна даказвае, што ён можа значна палепшыць эфектыўнасць бурэння і скараціць цыкл бурэння ў розных пластах.

2. Распрацоўка кампазітнага інструмента для ўдарнага свідравання, які павялічвае хуткасць

Распрацаваны гідраўлічны круцільны ўдарны механізм, аснова якога складаецца з трох частак: механізму размеркавання патоку, механізму рэверсу і ўдарнага механізму.

Працэс руху: Спачатку (стан a) вадкасць пад высокім ціскам паступае ў левую поласць гідраўлічнага молата праз левы канал пратоку стрыжня рэверснага клапана, прымушаючы гідраўлічны молат і стрыжань клапана круціцца разам па гадзіннікавай стрэлцы, пакуль гідраўлічны молат не ўдарыцца аб сядло гідраўлічнага молата (стан b). Пасля ўдару вадкасць пад высокім ціскам паступае ў правую поласць, утвораную гідраўлічным молатам і стрыжнем клапана, праз правы канал кіравання пратокам, прымушаючы стрыжань клапана працягваць кручэнне па гадзіннікавай стрэлцы да становішча рэверсу (стан c), так што вадкасць пад высокім ціскам пераключаецца ў правы канал пратоку і паступае ў правую поласць гідраўлічнага молата, прымушаючы гідраўлічны молат і стрыжань клапана круціцца супраць гадзіннікавай стрэлкі (стан c). Пакуль гідраўлічны молат зноў не ўдарыцца аб сядло гідраўлічнага молата (стан d), вадкасць пад высокім ціскам паступае ў левую поласць праз левы канал кіравання пратокам, прымушаючы стрыжань клапана круціцца супраць гадзіннікавай стрэлкі для рэверсу і вяртання ў пачатковы стан (стан a). Гэта цыклічна паўтарае працэс, утвараючы высокачастотны зваротна-паступальны круцільны ўдар праз бесперапыннае рэверсаванне і ўдар, выкліканы вадкасцю.

Прынцып працы:Пасля таго, як вадкасць (бруд) паступае ў размеркавальную гільзу праз верхняе злучэнне і накіроўвальную трубу, яна размяркоўваецца па рэверсным механізме і ўдарным механізме, і два шляхі вадкасці падзяляюцца размеркавальнай пласцінай патоку. Пасля гэтага вадкасць праходзіць праз сопла ўнутры апраўкі, утвараючы зоны высокага і нізкага ціску перад ім і пасля яго. Стрыжань рэверснага клапана круціцца пад дзеяннем прывада перападу ціску, кіруючы левай і правай поласцямі гідраўлічнага молата, каб яны па чарзе злучаліся з зонамі высокага і нізкага ціску, прымушаючы гідраўлічны молат здзяйсняць зваротна-паступальны рух, удараючы аб сядло гідраўлічнага молата пад дзеяннем перападу ціску, тым самым утвараючы высокачастотны зваротна-паступальны круцільны ўдар.

1-Верхні пераўтваральнік; 2-Знешні корпус; 3-Напраўляльная труба; 4-Размеркавальная ўтулка патоку; 5-Размеркавальная пласціна патоку; 6-Ніц; 7-Верхняе апорнае кольца; 8-Сядло гідраўлічнага молата; 9-Гідраўлічны молат; 10-Стрыжань рэверснага клапана; 11-Ніжняе апорнае кольца; 12-Апраўка; 13-Ніжні пераўтваральнік;

Схематычная дыяграма структуры механізму круцільнага ўдару

Працэс руху механізму круцільнага ўдару

Распрацаваны своеасаблівы механізм восевага ўдару. Гідраўлічныя восевыя ўдарнікі ў асноўным падзяляюцца на два тыпы: клапанныя і безклапанныя. Унутраная структура ўдарнікаў клапаннага тыпу складаная, а іх надзейнасць нізкая; безклапанныя ўдарнікі ў асноўным уключаюць струменевыя і струменева-ўсмоктвальныя тыпы, сярод якіх струменевыя маюць кароткі тэрмін службы. Струменева-ўсмоктвальныя гідраўлічныя ўдарнікі маюць простую канструкцыю, рэалізуюць удар, абапіраючыся на захоп струменя і эфект ваганняў гідраўлічнага ўдару, маюць мала ўнутраных рухомых частак і не маюць уразлівых частак, і могуць лепш адаптавацца да складаных умоў у свідравіне.

1 — верхняе сядло сопла; 2 — верхняе сопла; 3 — верхні клапан; 4 — верхняя ўтулка клапана; 5 — другасная ўтулка; 6 — восевы вонкавы корпус; 7 — апорная ўтулка; 8 — ударны малаток; 9 — галоўка малатка; 10 — сядло малатка; 11 — ахоўны каўпачок; 12 — шасціграннае злучэнне. Прынцып працы восевага ўдарнага механізму.

Утварэнне пачатковага патоку і розніцы ціску: Вадкасць пад высокім ціскам утварае хуткасную струмень праз верхняе сопла. Пад сумесным дзеяннем захопу струменя і дросельнага эфекту ўтвараюцца розніцы ціску ў верхняй і ніжняй камерах верхняга клапана, а таксама паміж вонкавай верхняй камерай ударнага малатка і ніжнім канцом галоўкі малатка.

Рух кампанентаў уверх і герметызацыя праточнага канала: пад уздзеяннем адпаведных розніц ціску верхні клапан рухаецца ўверх, і ўдарныя кампаненты (дадатковае сопла, ударны малаток і галоўка малатка) таксама рухаюцца ўверх, пакуль другаснае сопла не дакранецца да верхняга клапана і не герметызуе праточны канал.

Генерацыя гідраўлічнага ўдару і рух сустава ўніз: імгненнае закрыццё канала патоку выклікае ваганні гідраўлічнага ўдару, і ціск у камеры рэзка ўзрастае, што прымушае верхні клапан і кампаненты ўдару разам паскарацца ўніз.

Інэрцыйны ўдар і аднаўленне цыклу: Пасля таго, як верхні клапан перамяшчаецца ў ніжняе гранічнае становішча, кампаненты ўдару працягваюць рухацца ўніз пад дзеяннем інэрцыі і, нарэшце, удараюцца аб сядло малатка, завяршаючы восевы ўдар. Пасля ўдару канал патоку вяртаецца да гладкага стану, і механізм перазапускаецца пад дзеяннем вагі на долаце (WOB), пачынаючы наступны цыкл.

Кантакт:Джэсі Чжоу

Мабільны/Whatsapp:+0086-18109206861
Электронная пошта:energy@landrilltools.com