Нүхний гүний гол хэрэгслүүд: Роллер конус болон алмазан хошууны ангилал ба хэрэглээний бүрэн гарын авлага

Газрын тосны өрөмдлөгийн үйл ажиллагаанд өрмийн хошуу нь чулуулгийг бутлах гол хэрэгсэл бөгөөд түүний гүйцэтгэл нь өрөмдлөгийн үр ашиг, өртөгт шууд нөлөөлдөг. Нарийн төвөгтэй, хувьсах формацийн нөхцөлтэй тулгарч буй энэ үед өнхрөх конус болон алмазан хошууг зөв сонгох нь өрөмдлөгийн инженерүүдийн гол ажил болжээ.

01 Роллер конус хошуу: Бүтэцэд дасан зохицох олон талын хэрэгсэл

1909 онд нэвтэрснээс хойш өнхрөх конус хэлбэрийн өрөмдлөг нь эргэлтэт өрөмдлөгт хамгийн өргөн хэрэглэгддэг өрөмдлөгийн төрөл болсон. Тэдний өвөрмөц олон конус бүтэц нь зөөлөнөөс маш хатуу хүртэл янз бүрийн үүсэх нөхцөлд дасан зохицох боломжийг олгодог.

Бүтэц ба гол технологи

Роллер конусын бит нь таван үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ.

· Битийн их бие: Гурван конус хөлийг хооронд нь гагнаж, дээд хэсэгт нь холболтын утастай.

· Конус: Гадаргуу дээрээ тээрэмдсэн шүдтэй эсвэл вольфрамын карбидын оруулгатай (TCI) конус хэлбэртэй металл биетүүд.

· Холхивчийн систем: Том, дунд, жижиг болон түлхэгч гэсэн дөрвөн багц холхивчийг багтаасан.

· Цорго: Ихэвчлэн 7·14 мм диаметртэй 3·4 цорго байдаг.

· Тосолгоо болон битүүмжлэлийн систем: Даралтын нөхөн олговрын төхөөрөмжтэй хослуулсан резинэн эсвэл металл битүүмжлэл.

Холхивчийн битүүмжлэлийн технологи нь булны конус хэлбэрийн хошуунд гарсан гол нээлт юм. Орчин үеийн хошуунууд нь даралтын дамжуулалтын суваг, даралтын нөхөн олговрын мембран болон тосолгооны аягаар дамжуулан холхивчийн камер дахь тосолгооны даралт болон нүхний өрөмдлөгийн шингэний баганын даралтын хооронд динамик тэнцвэрийг хадгалдаг даралтын нөхөн олговрын тосолгооны системийг ашигладаг.

Ангиллын систем ба IADC код

Олон улсын өрөмдлөгийн гэрээт гүйцэтгэгчдийн холбоо (IADC) нь гурван оронтой кодын системийг ашиглан өнхрөх конусын хошууг ангилах дэлхийн стандартыг тогтоосон:

· Эхний цифр: Шүдний төрөл ба холбогдох хэлбэр

· 1: Тээрэмдсэн шүд, зөөлөн бүтэцтэй

· 2: Тээрэмдсэн шүд, дунд зэргээс дунд зэргийн хатуу бүтэцтэй

· 3: Тээрэмдсэн шүд, хатуу, зүлгүүрийн формаци

· 5: TCI, зөөлөнөөс дунд зэргийн формацтай

· 6: TCI, дунд зэргийн хатуу формац

· 7: TCI, хатуу, зүлгүүрийн формаци

· 8: TCI, маш хатуу, маш их үрэлттэй формацитай

· Хоёр дахь цифр: Хатуулаг үүсэх дэд зэрэг (1·4, том тоо нь илүү хатуулаг үүсэхийг илтгэнэ)

· Гурав дахь цифр: Битийн бүтцийн онцлогууд

· 4: Битүүмжилсэн гулсмал холхивч

· 6: Битүүмжилсэн логоны холхивч

· 7: Битүүмжилсэн дэрний холхивч + TCI бүхий хэмжигч хамгаалалт

· 8: Чиглэлийн худгийн эхлэлийн хошуу

Роллер конусын битүүдийн хялбаршуулсан IADC ангиллын систем

Чулуулгийг хагалах механизм ба хөдөлгөөний шинж чанарууд

Роллер конусын өрөм ажиллах үед гурван нийлмэл хөдөлгөөн үзүүлдэг:

· Эргэлт: Конусууд нь битийн биетэй хамт цагийн зүүний дагуу эргэлддэг.

· Эргэлт: Шүд нь конусын тэнхлэгийг тойрон цагийн зүүний эсрэг эргэлддэг.

· Гулсах: Радиаль болон тангенциал гулсах үйлдлийг багтаана.

Энэхүү нийлмэл хөдөлгөөн нь давхар чулуулгийг хагалах эффектийг бий болгодог:

1. Цохилтот бутлалт: Дан болон давхар шүдний ээлжлэн шүргэлдэх нь босоо чичиргээ үүсгэж, цохилтын ачааллыг үүсгэдэг.

2. Хэрчих зүсэлт: Чулуулгийг хяргах боломжийг олгодог давхцал, офсет болон олон конус геометрийн тусламжтайгаар хийгддэг.

Бит сонгох стратеги ба формацийн тохируулга

Чулуулгийн шинж чанарын дагуу өнхрөх конусын хошууг сонгох үндсэн зарчим:

· Зөөлөн бүтэц: Өндөр, өргөн, өргөн зайтай тээрэмдсэн шүд эсвэл TCI-ээр тоноглогдсон, офсет, унжсан болон олон конус хэлбэртэй хошууг сонгоно уу.

· Дунд зэргийн хатуулагтай формациуд: Хөндлөн огтлолцол, унжсан болон олон конус хэлбэрийн утгыг багасгах; богино, нарийн, ойрхон зайтай шүд ашиглах.

· Хатуу ба зүлгүүрийн формаци: Дан конус хэлбэрийн геометрийг ашиглана, хэтэрсэн, хазайлтгүй; бөмбөрцөг буюу конус хэлбэрийн бөмбөрцөг хэлбэрийн TCI-ээр тоноглоно.

· Муруй нүхтэй хэлбэртэй хэлбэрүүд: Бага зэрэг гажуудалтай эсвэл огт гажуудалгүй, хэмжигч хамгаалалтгүй богино шүдтэй зүсэгчийг сонгож, бодит хэлбэрээс арай зөөлөн зүсэгчийг сонгоно уу.

· Зөөлөн-хатуу давхарга хоорондын тогтоц: Илүү хатуу чулуулагт үндэслэн өрөм сонгож, өрөмдлөгийн параметрүүдийг динамикаар тохируулна.

Тусгай нөхцөл байдлын хариу урвал:

· Нарийхан нүхнүүд (<177 мм): Илүү бат бөх байхын тулд том конус, шүд, холхивчтой дан конус хэлбэрийн хошуу ашиглана уу.

· Чиглэлтэй өрөмдлөг: IADC гурав дахь оронтой 8 (тусгай эхлэлийн өрөм) бүхий өрөмдлөгийг сонгоно уу.

02 Алмазан өрөм: Хатуу формацийн хамгийн шилдэг хэрэгсэл

Алмаз нь хамгийн өндөр байгалийн хатуулагтай (Мохсын хатуулаг 10, шахалтын бат бэх нь 8800 МПа хүртэл, элэгдэлд тэсвэртэй нь гангийнхаас 9000 дахин их). Алмазын хошуу нь энэ шинж чанарыг ашиглан хатуу формацийг даван туулах хамгийн дээд зэвсэг болдог.

Ангилал ба технологийн хувьсал

Орчин үеийн алмазан өрөм нь үндсэндээ гурван төрөлд хуваагддаг:

1. Гадаргуу дээр тогтсон алмазан өрөм

· Титэм гадаргуу дээр ил гарсан алмазан хэсгүүд.

· Дунд зэргийн хатуулаг болон хатуу формацид тохиромжтой.

· Алмазны хэмжээг ангилах:

· Зөөлөн формаци: 2 чулуу/карат (ойролцоогоор 4 мм диаметртэй)

· Дунд зэргийн хатуулагтай формаци: 3-4 чулуу/карат (ойролцоогоор 3.6 мм)

· Хатуу формац: 10-15 чулуу/карат (ойролцоогоор 2.0 мм)

2. Шингээсэн алмазан хошуу

· Матрицад шигтгэгдсэн очир алмааз (60‑400 чулуу/карат).

· Маш хатуу ба зүлгүүрийн формацид (черт, цахиурын доломит гэх мэт) тохиромжтой.

· Матрицын элэгдэлд орсноор өөрөө ирлэх боломжтой.

3. PDC битүүд (Поликристалл Алмаз Компакт)

· Анх 1973 онд General Electric компани нэвтрүүлсэн.

· Таслагчийн бүтэц: алмазан давхарга + вольфрамын карбидын суурь.

· Холбогдох формацууд: зөөлөнөөс дунд зэргийн хатуулагтай нэгэн төрлийн формацууд.

Бүтэц ба дизайны гол параметрүүд

Алмазан хошуу нь хөдөлгөөнгүй хэсгүүдгүй салшгүй биетэй бөгөөд голчлон дараахь зүйлсээс бүрдэнэ.

· Ган их бие: Дунд зэргийн нүүрстөрөгчийн ган, эрчилсэн оройтой.

· Матриц: Вольфрамын карбидын нунтаг + зэс суурьтай холбогч металл, хатуулаг HRC 30-45.

· Зүсэх элементүүд: Байгалийн/нийлэг алмааз эсвэл PDC зүсэгч.

· Гидравлик дизайн: Хошуу, усан зам (радиаль, спираль гэх мэт).

Гол дизайны параметрүүд:

· Алмазны концентраци: Үүссэн үрэлтээс хамааран тохируулна - илүү их үрэлт үүсгэхийн тулд илүү өндөр концентрацийг хэрэглэнэ.

· Гэрлийн өндөр:

· Зөөлөн формаци: алмазан диаметрийн 1/3

· Хатуу формац: алмазан диаметрийн 1/6‑1/10

· Титэм хэлбэр: Хавтгай (нэгэн төрлийн формаци), дугуй (хатуу формаци), шүдтэй (зүлгүүрийн формаци).

Чулуулгийн хагарлын механизм ба формацийн хариу урвал

Алмазан өрөмний чулуулгийг хагалах хэлбэр нь үүсэх шинж чанараас хамааран өөрчлөгддөг:

· Хуванцар формаци (шавар чулуу, гипс гэх мэт) – “хагалах” үйл явцтай төстэй; алмааз нь нэвчиж, чулуулгийн хуванцар урсгалыг үүсгэдэг.

· Хэврэг формаци (кварцын элсэн чулуу гэх мэт) – Эзэлхүүнтэй бутлах нүх үүсгэдэг; шорооны хэмжээ нь алмазын өртөлтөөс 2-4 дахин их бөгөөд маш үр ашигтай.

· Хатуу чулуулаг (цахилгаан чулуулаг, цахиурлаг чулуулаг) – Шингээсэн ховил ашиглана; бутлахдаа дугуйгаар нунтаглахтай адил бичил зүсэлт, маажилтаар хийдэг.

PDC битийн давуу болон хязгаарлалтууд

Алмазан өрмийн гэр бүлийн хувьсгалт бүтээгдэхүүн болох PDC өрөм нь өвөрмөц давуу талуудтай:

Бүтцийн онцлогууд:

· Ган их биетэй PDC хошуу: Нэг ширхэг дунд зэргийн нүүрстөрөгчийн ган, гадаргуу нь хатуурсан.

· Матриц-биеийн PDC хошуу: Дээд ган их бие + доод вольфрамын карбидын матриц – илүү сайн гүйцэтгэлтэй.

Профайлын дизайн:

· Параболик: Зөөлөн формаци, өндөр бичлэг, өндөр ROP.

· Дугуй: Эргэлдэгч ширээний өрөмдлөг хийхэд тохиромжтой, хатуу завсрын давхаргыг нэвтлэхэд тусалдаг.

· Конус хэлбэртэй: Өндөр хурдтай өрөмдлөг, сайн нэвтрэлттэй.

Хязгаарлалтууд:

· Хайрган давхарга эсвэл зөөлөн-хатуу давхарга хоорондын тогтоцод тохиромжгүй.

· Температурын хязгаарлалт (350°C-аас дээш элэгдэл хурдасдаг; 700°C-д бат бэх чанар нь буурдаг).

· Цохилтын эсэргүүцэл бага; шинэ зүсэгч нь ирмэг хагарах хандлагатай байдаг.

Алмазан битийн хэрэглээг формацаар харьцуулах

03 Шинжлэх ухааны сонголтын гарын авлага: Байгууллага болон үйл ажиллагааны хэрэгцээг тохируулах

Роллер конус бит сонгох алтан дүрэм

1. Хатуулаг үүсэх хэлбэрийг тохируулах

· Зөөлөн бүтэц: өндөр гажилттай, унжсан, олон конус хэлбэртэй, шаантаг хэлбэртэй эсвэл хүрд хэлбэртэй шүдтэй зүсэгчийг сонгоно уу.

· Хатуу формаци: дан конус хэлбэртэй, нүүлгэн шилжүүлэлтгүй, бөмбөрцөг буюу конус хэлбэртэй бөмбөрцөг хэлбэртэй шүд ашиглана.

2. Зүлгүүрийн чанарыг зохицуулах

· Зүлгүүрийн формацийн хувьд хэмжигч хамгаалалттай TCI хошууг сонгоно уу.

· Хэрэв гадна эгнээний шүднүүд бөөрөнхий, дотор шүднүүд элэгдэл багатай бол дараагийн зүсэлт дээрх хэмжигч хамгаалалтыг нэмэгдүүлнэ.

3. Тусгай нөхцөл байдлын хариу үйлдэл

· Муруй нүхтэй хэлбэр: бага зэрэг хазайлттай эсвэл огт хазайлтгүй богино шүдтэй зүсэгчийг сонгоно уу; бодит хэлбэрээс арай зөөлөн зүсэгчийг сонгоно уу.

· Зөөлөн-хатуу давхаргатай давхаргууд: илүү хатуу чулуулаг дээр үндэслэн өрөм сонгож, параметрүүдийг динамикаар тохируулна.

· Гүн хэсгүүд: Аяллын хугацааны алдагдлыг нөхөхийн тулд нийт бичлэг өндөртэй хэсгүүдийг сонгоно уу.

Алмазан өрөм сонгох стратеги

1. PDC битүүдийг хэзээ ашиглах вэ

· Хамгийн сайн хэрэглээ: зөөлөн ба дунд зэргийн хатуулагтай урт нэгэн төрлийн формац (занар, шаварлаг чулуу, гипс гэх мэт).

· Хориглосон хэрэглээ: хайрган давхарга, чулуун завсрын давхарга, зөөлөн-хатуу давхаргын давхарга.

· Параметрийн тохиргоо: бага WOB (30‑60 кН), өндөр RPM (100‑300 rpm), өндөр урсгалын хурд.

2. Байгалийн/нийлэг алмазан өрөм хэзээ ашиглах вэ

· Хатуугаас маш хатуу тогтоцтой (боржин чулуу, кварцын элсэн чулуу гэх мэт).

· Өндөр үрэлттэй формациуд (черт, цахиурын доломит).

· Турбо өрөмдлөг, гүний болон хэт гүний худаг, цөм гаргах үйл ажиллагаа.

3. Цөмлөх битүүдэд тавигдах тусгай шаардлага

· Роллер конус хэлбэрийн цөмлөх хошуу: дөрвөн конус (конус/цилиндр хэлбэртэй) эсвэл зургаан конус (бүтэн торхтой) загвар.

· Алмазан цөмт хошуу: зүсэгч нь тэгш хэмтэй байрлалтай, элэгдэлд тэсвэртэй байх ёстой.

· Гол үзүүлэлт: эллипс цөмөөс зайлсхийхийн тулд дотор нүх нь концентрик бөгөөд гадна диаметртэй.

Нүхний гүний аномалийн оношлогоо, эмчилгээ

Булны конус хэлбэрийн битийн ажиллах нөхцөлийг тодорхойлох:

· Холхивчийн эвдрэл: Циклээр эргэлддэг ширээ үсрэх, өндөр WOB-ийн үед муудаж, ROP буурах боловч насосны даралт хэвийн байна.

· Алдагдсан конус: Эргүүлэх хүч огцом хэлбэлзэж, жингийн индикатор огцом савлаж, өргөхөд уяаны урт өөрчлөгдөнө.

· Шүд элэгдэж хавтгайрсан: Эргэлдэгч ширээний ачаалал багассан, үсрэлтгүй, ROP огцом буурсан.

Алмазан өрөм ашиглахыг хориглох заалтууд:

· Нүхэнд орохоос өмнө ёроолын нүхийг цэвэрхэн байх ёстой; металл хог хаягдал байхгүй эсэхийг шалгаарай.

· Өрөмдлөгийг хөнгөн WOB ашиглан эхлүүлж, бага эргэлттэй эргэлтээр “нэвтрэх” боломжтой (0.5 м ёроолын нүхний профайл).

· Урсгал хийхээс зайлсхий; шаардлагатай бол хөнгөн WOB, бага эргэлтийн хурдтай, тогтвортой ажиллагаатайгаар гүйцэтгэнэ.

04 Хамгийн сүүлийн үеийн чиг хандлага ба хээрийн дадлагын цэгүүд

Технологийн инновацийн чиглэлүүд

Өндөр даралтын тийрэлтэт өрөмдлөгийн технологи:

· Чулуулгийг бутлахад туслахын тулд хэт өндөр даралтын тийрэлтэт онгоц (150-200 МПа) ашигладаг.

· Нүхний гүний эрчимжүүлэгч нь судалгаа, хөгжүүлэлтийн гол анхаарал хандуулдаг зүйл юм; туршилтууд нь ROP-ийг 3-5 дахин нэмэгдүүлэх боломжтойг харуулж байна.

· Техникийн сорилтуудад хэт өндөр даралтын битүүмжлэл болон дамжуулалт орно.

Ухаалаг битийн системүүд:

· Суулгагдсан мэдрэгчүүд нь битийн нөхцөл байдлыг бодит цаг хугацаанд хянадаг.

· Үүсэлтийн өөрчлөлттэй нийцүүлэн зүсэлтийн параметрүүдийг дасан зохицох тохируулга.

· Битийн сонголтыг оновчтой болгох, үйлчилгээний хугацааг урьдчилан таамаглахын тулд их өгөгдлийн шинжилгээ хийх.

Талбай дээрх алтан дүрэм

1. Нүхнээс хэзээ гарахаа шийдэх

· ROP-ийн тасралтгүй бууралт (нэг төрлийн формацид).

· Үр дүнгүй залруулах арга хэмжээ (бүлгийн өөрчлөлт) бүхий гэнэтийн ROP уналт.

· ROP уналт (битийн гэмтэл) дагалдсан эргүүлэх хүч огцом нэмэгдэнэ.

· Насосны даралтын гэнэтийн уналт (алдагдмал цорго эсвэл угаасан өрмийн утас).

2. Битийн ашиглалтын хугацааг уртасгах арга хэмжээ

· Шинэ битийг бага хурдтайгаар ажиллуулж, нэвтрэн ороорой.

· Битийн хамгаалалт (үсрэлтийн эсрэг төхөөрөмж) ашиглана уу.

· Нүхний ёроолын хог хаягдлыг цэвэрлэхийн тулд үе үе богино аялал хийх.

· Доод хэсэгт хэт их эргэлдэхээс зайлсхий.

3. Эдийн засгийн шинжилгээ

· Нэг метр тутамд ногдох өртгийг тооцоолох = (битийн өртөг + өрөмдлөгийн хугацааны өртөг) / бичлэг.

· PDC хошуу нь нэгжийн өртөг өндөр байдаг ч тохиромжтой хэлбэрт нэг PDC хошуу нь өнхрөх конусын хошуунаас 3-5 дахин том хэмжээтэй өрөмдөж чадна.

· Гүн хэсгүүдэд аяллын хугацааны алдагдлыг нөхөхийн тулд нийт бичлэг өндөртэй хэсгүүдийг эрэмбэлэх.

Өрөм сонгох нь шинжлэх ухааны онол болон хээрийн туршлагыг хослуулсан нарийн технологи юм. Өргөн хүрээтэй дасан зохицох чадвартай өнхрөх конус өрөм нь өнөөдөр хамгийн түгээмэл өрөмний төрөл хэвээр байна. Алмазан өрөм, ялангуяа PDC өрөм нь тодорхой формацид хосгүй үр ашгийг харуулдаг.

IADC ангиллын системийг эзэмших, янз бүрийн өрмийн чулуулгийн хагалах механизмыг ойлгох, литологи, худгийн тохиргоо болон үйл ажиллагааны шаардлагыг цогцоор нь үнэлэх нь өрөм болон формацийн хооронд төгс тохирох байдлыг бий болгоно. Нүхний гүний мэдрэгч, том өгөгдлийн аналитик болон хиймэл оюун ухааныг ашигласнаар өрмийн сонголт нь туршлагад суурилсан шийдвэрээс ухаалаг нарийвчлалтай тохирох байдал руу шилжиж, өрөмдлөгийн үр ашгийг тасралтгүй хувьсгалт сайжруулалтад хүргэж байна.

Холбоо барих: Жесси Жоу

Гар утас/Whatsapp:+0086-18109206861

Email: energy@landrilltools.com