Чаму вальфрам настолькі важны для бурэння нафты і газу?

Важнасць вальфраму (асабліва карбіду вальфраму) у бурэнні нафты можна параўнаць з тым, што ён з'яўляецца«Прамысловыя зубы»аперацыі. Ён забяспечвае свідравальныя інструментывырашальная здольнасць бесперапынна, эфектыўна і надзейна разбураць горныя пароды, адначасова абараняючы сябе ў экстрэмальных геалагічных умовахГэтаідэальнае спалучэнне цвёрдасці, трываласці, устойлівасці да высокіх тэмператур і зносаўстойлівасціробіць яго стратэгічна важным і ў цяперашні час незаменным матэрыялам. Менавіта таму ваганні цэн на вальфрам непасрэдна ўплываюць на ўсю нафтавую галіну.

Ніжэй прыведзены падрабязны аналіз асноўных прычын:

I. Ключавы матэрыял для пераадолення экстрэмальных умоў эксплуатацыі

Бурэнне нафты, асабліва глыбокіх свідравін, звышглыбокіх свідравін, гарызантальных свідравін для здабычы сланцавага газу і марскога бурэння, сутыкаецца з трыма асноўнымі «экстрэмальнымі» праблемамі:

1. Экстрэмальны ціск і тэмператураНа глыбіні некалькіх кіламетраў тэмпература можа перавышаць 200°C, а ціск дасягае соцень атмасфер.
2. Экстрэмальная абразіяБуравыя долаты павінны прабіваць цвёрдыя і абразіўныя парод (напрыклад, граніт, крэмень, кварцавы пясчанік).
3. Экстрэмальная карозіяБуравыя растворы могуць утрымліваць агрэсіўныя хімічныя рэчывы, расол і серавадарод.

Рашэнне вальфраму: цвёрды сплаў карбіду вальфраму

• Непераўзыдзеная цвёрдасць і зносаўстойлівасцьКарбід вальфраму саступае па цвёрдасці толькі алмазу, але валодае значна лепшай ударатрываласцю і трываласцю ў параўнанні з алмазам. Гэта дазваляе яму дзейнічаць як «прамысловыя зубы», бесперапынна праразаючы пароду пры хуткасным кручэнні і вялікай нагрузцы, пры гэтым тэрмін службы ў дзясяткі і сотні разоў даўжэйшы, чым у звычайнай сталі.
• Выдатная цвёрдасць у гарачым станеЁн захоўвае высокую цвёрдасць нават пры падвышаных тэмпературах (да ~1000°C), у адрозненне ад многіх металаў, якія хутка размякчаюцца і руйнуюцца.
• Добрая хімічная стабільнасцьЁн устойлівы да карозіі ад буравых раствораў і падземных вадкасцей.

II. Асноўныя сферы прымянення ў сістэмах бурэння

Вальфрам (у асноўным у выглядзе карбіду вальфраму і вальфрамавых сплаваў) з'яўляецца неад'емнай часткай многіх крытычна важных аспектаў буравых аперацый:

1. «Зубы» і рэжучыя краю свердзелаў:

• Конусныя біты«Зубы», убудаваныя ў кожны конус, пераважна зроблены з карбіду вальфраму. Яны знаходзяцца на пярэдняй лініі кантакту і разбурэння горнай пароды.
• Біты з фіксаванымі рэжучымі часткаміУ той час як у долатах PDC (кампактныя полікрышталічныя алмазныя свердзелы) выкарыстоўваюцца алмазныя фрэзы для рэзкі вялікай плошчы,трымеры калібра, зубцы пяткі і ўзмацняльныя ўстаўкі ў крытычных зонахчаста спадзяюцца на карбід вальфраму, каб прадухіліць знос корпуса долаты.
• Спецыяльныя біты«Алмазныя прасякнутыя долаты», якія выкарыстоўваюцца ў самых цвёрдых фармацыях, утрымліваюць вялікую колькасць часціц карбіду вальфраму ў матрыцы, якія служаць як абразіўным матэрыялам, так і апорнай структурай.

1. Зносаўстойлівыя кампаненты для крытычна важных інструментаў:

• Свідравінные інструментыЗнешнія паверхні інструментаў MWD/LWD, стабілізатараў і разгортак часта пакрываюцца цвёрдацельнымі часціцамі карбіду вальфраму або пакрытыя ўстаўкамі з карбіду вальфраму, каб супрацьстаяць моцнаму зносу ад свідравіны.
• Кампаненты бурыльнай калоныЗносаўстойлівыя палосы на злучэннях інструментаў бурыльных труб і цяжкіх бурыльных трубах пакрытыя карбідам вальфраму, каб значна паменшыць трэнне і знос аб абсадную трубу, абараняючы дарагія трубы.

1. Высокашчыльны абцяжарвальны матэрыял:

• Вольфрам-нікель-жалезныя сплавывыкарыстоўваюцца для вымярэння вагі ў дакладных каротажных прыладах, такіх як MWD/LWD. Іхвысокая шчыльнасць (≈18 г/см³)дазваляе выкарыстоўваць значную масу ў абмежаванай прасторы, эфектыўна стабілізуючы інструменты і забяспечваючы дакладны збор дадзеных.

III. Прамыя выгады — чаму гэта «незаменна»

1. Павышаная эфектыўнасць бурэнняБольш цвёрдыя, больш зносаўстойлівыя вальфрамавыя кампаненты прыводзяць дабольш высокія хуткасці пранікнення (ROP)ібольшы кадр на адзін біт, што непасрэдна скарачае час будаўніцтва свідравіны.
2. Гарантаваная бяспека і надзейнасць эксплуатацыіРаптоўны выхад з ладу долаты або інструмента на глыбіні тысяч метраў можа прывесці да дарагіх прамысловых работ або нават да страты свідравіны. Выключная надзейнасць вальфрамавых кампанентаў з'яўляецца ключом да бесперапыннасці працы.
3. Ніжэйшы агульны коштНягледзячы на ​​тое, што вальфрамавыя матэрыялы дарагія, іх перавагі...скарочаны час спуску для змены долатаў, ніжэйшыя паказчыкі адмоваў і большы агульны аб'ём бурэння—прывесці да значнага зніжэння кошту метра на працягу ўсяго тэрміну службы.
4. Забяспечвае экстрэмальныя аперацыіБез цвёрдых сплаваў на аснове вальфраму бурэнне многіх сучасных свідравін глыбінёй больш за 5000 метраў (глыбокія/звышглыбокія свідравіны) і свідравін са складанай геаметрыяй было б тэхнічна або эканамічна немэтазгодным.