Кључни алати за бушотине: Свеобухватни водич за класификацију и примену ваљкастих конусних и дијамантских бургија

01 Ваљкасто-конусне бургије: Свестрани алати за прилагођавање формацијама

Од свог појављивања 1909. године, конусне бургије са ваљцима постале су најчешће коришћени тип бургија у ротационом бушењу. Њихов јединствени вишеконусни структурни дизајн омогућава им да се прилагоде различитим условима формације, од меких до изузетно тврдих.

Структурни састав и основне технологије

Конусни бургија са ваљком састоји се од пет основних компоненти:

• Тело бита: Три конусне ноге заварене заједно, са прикључним навојем на горњем делу.
• Ваљкасти конуси: Конична метална тела са глоданим зубима или уметнутим зубима на површини.
• Систем лежајева: Састоји се од четири сета лежајева: великих, средњих, малих и аксијалних лежајева.
• Млазнице: Обично их је 3-4, пречника 7-14 мм.
• Систем за складиштење и заптивање уља: Гумени или метални заптивни прстенови комбиновани са уређајима за компензацију притиска.

Међу њима, технологија заптивања лежајева представља кључни технолошки пробој за ваљкасте конусне бургије. Модерне бургије усвајају систем за компензацију притиска складиштења уља, који одржава динамичку равнотежу између притиска уља у шупљини лежаја и притиска стуба течности за бушење у бушотини путем компоненти као што су отвори за пренос притиска, дијафрагме за компензацију притиска и чаше за уље.

Систем класификације и IADC кодирање

Међународно удружење извођача радова на бушењу (IADC) развило је глобално јединствени стандард класификације за конусне бургије са ваљцима, користећи троцифрени систем кодирања:

Прва цифра: Тип зуба и одговарајућа формација

1: Глодани зуби, меке формације

2: Глодани зуби, формације средње до средње тврдоће

3: Глодани зуби, тврде и абразивне формације

5: Уметните зубе, меке до средње формације

6: Уметните зубе, средње тврде формације

7: Уметните зубе, тврде и абразивне формације

8: Уметните зубе, изузетно тврде и веома абразивне формације

Друга цифра: Подељење тврдоће формације (степен 1-4; већи бројеви означавају тврђе формације)

Трећа цифра: Структурне карактеристике бита

4: Затворени ваљкасти лежајеви

6: Затворени клизни лежајеви

7: Затворени клизни лежајеви + заштита уметка

8: Скретна сврдла за усмерено бушење

Поједностављени IADC систем класификације за ваљкасте конусне бургије

Механизам ломљења стена и карактеристике кретања

Током рада, конусни бургија са ваљком показује три врсте композитног кретања:

• Револуција: Конуси се окрећу у смеру казаљке на сату са целим битом.
• Ротација: Зуби се окрећу у смеру супротном од казаљке на сату око осе конуса.
• Клизање: Укључујући радијално и тангенцијално клизање.

Ово сложено кретање постиже двоструки ефекат разбијања стена:

1.Ефекат ударног гњечења: Наизменични контакт једноструких и двоструких зубаца са доњом рупом генерише уздужне вибрације, стварајући ударна оптерећења.

2.Ефекат клизног смицања: Смицање стена се постиже пројектовањем препуста, двоструког конуса и офсетних структура.

Стратегија селекције и подударање формација 

Основни принципи за избор конусних бургија са ваљцима на основу својстава стена:

• Меке формације: Изаберите бургије са офсетним, препуштеним и двоструким конусним структурама, опремљене високим, широким и ретко глоданим или уметнутим зупцима.
• Средње тврде формације: Смањите вредности помака, препуста и двоструког конуса; користите кратке, уске и густе зубе.
• Тврде и абразивне формације: Усвојите ваљке са једним конусом без препуста или помака, опремљене кугличним или конусним кугличним зубима.
• Формације склоне деформацији: Изаберите бургије са кратким зупцима без помака или са малим помаком и без мерних зубаца.
• Испреплетене меке и тврде формације: Изаберите типове бургија на основу тврђе стене и динамички прилагодите параметре током бушења.

Одговор на посебне услове рада

• Мале бушотине (<177 мм): Користите конусне бургије са једним ваљком, које имају веће конусе, зубе и лежајеве за већу чврстоћу.
• Усмерено бушење: Изаберите специјалне скретне бургије са трећом цифром IADC кода 8. 

02 Дијамантска сврдла: Моћни алати за тврде формације 

Као најтврђи материјал у природи, дијамант има Мосову тврдоћу 10. степена, чврстоћу на притисак до 8800 MPa и отпорност на хабање 9000 пута већу од челика. Користећи ово својство, дијамантска бургија су постала врхунски алат за решавање тврдих формација.

Систем класификације и технолошка еволуција

Модерни дијамантски бургије су углавном подељене у три врсте:

1.Дијамантска сврдла са површинским уградњама

• Дијамантске честице су изложене на површини матрице.
• Погодно за средње тврде до тврде формације.
• Класификација величине честица дијаманта:
• Меке формације: 2 зрна по карату (gpc) (величина честица приближно 4 mm)
• Средње тврде формације: 3-4 gpc (величина честица приближно 3,6 mm)
• Тврде формације: 10-15 gpc (величина честица приближно 2,0 mm)

2.Импрегнирани дијамантски битови

• Дијаманти су импрегнирани унутар матрице (60-400 gpc).
• Погодно за тврде и абразивне формације (нпр. кремен, силицијумски доломит).
• Самооштрење дијаманата се постиже хабањем матрице.

3.PDC битови (компактни поликристални дијамантски битови)

• Први пут га је представила компанија Џенерал Електрик (Џенерал Електрик) из Сједињених Држава 1973. године.
• Компактна структура: Дијамантски слој + подлога од цементираног карбида.
• Погодно за меке до средње тврде хомогене формације.

Структурни дизајн и основни параметри

Дијамантски битови усвајају интегрални дизајн без покретних делова, углавном укључујући:

• Челично тело: Направљено од средње угљеничног челика, са прикључним навојима на горњем делу.
• Матрица: Прах волфрам карбида + везивни метал на бази бакра, са степеном тврдоће HRC 30-45.
• Елементи за сечење: Природни/синтетички дијаманти или PDC компактни челици.
• Хидраулична структура: Водотоци и канали протока (радијални, спирални, итд.).

Кључни параметри дизајна

• Концентрација дијаманта: Прилагођава се на основу абразивности формације; већа концентрација за абразивније формације.
• Висина избочине:
• Меке формације: 1/3 величине честица
• Тврде формације: 1/6-1/10 величине честица
• Облик усана:
• Равног дна: За хомогене формације
• Закривљено: За тврде формације
• Назубљени: За абразивне формације

Механизам ломљења стена и реакција формације

Метода разбијања стена дијамантским бургијама варира у зависности од карактеристика формације:

Пластичне формације (нпр. муљ, гипс): Слично процесу „орања“; дијаманти продиру у формацију и изазивају пластични ток стене.

Крхке формације (нпр. кварцни пешчар): Формирају се волуметријске јаме за дробљење, са величинама сечења 2-4 пута већим од избочења дијаманата, што резултира високом ефикасношћу.

Тврде стене (нпр. кремен, силицијумска стена): Користе се импрегнирани бургије, а разбијање стена се постиже микросечењем и гребањем, слично абразији брусног точка.

Техничке предности и ограничења PDC битова

Као револуционарни производ у породици дијамантских бургија, PDC бургије имају јединствене предности:

Структурне карактеристике

PDC бургије са челичним телом: Интегрисани средње угљенични челик са третманом површинског каљења.

Матрично тело PDC битови: Горње челично тело + доња матрица од волфрам карбида, што нуди боље перформансе.

Дизајн профила

Параболична: За меке формације, омогућава велику дужину и брзину бушења.

Округло: За бушење са ротационим столом, олакшавајући продирање тврдих међуслојева.

Конусни: За бушење великом брзином, са добрим перформансама продирања.

Ограничења апликације

Није погодно за шљунчане формације и испреплетане меко-тврде формације.

Граница отпорности на температуру (хабање се интензивира изнад 350℃; губитак чврстоће се јавља на 700℃).

Слаба отпорност на ударце; склона је појава крзања ивица нових бургија.

Упоредна табела одговарајућих формација за дијамантске бургије

03 Научни водич за избор: Усклађивање формација и оперативних захтева

Златна правила за избор конусног бургије са ваљком

Усклађивање тврдоће формације

Меке формације: Изаберите бургије са великим помаком, препустом и двоструким конусним структурама, опремљене клинастим или кашикастим зубима.

Тврде формације: Усвојите једноконусне, неофсетне структуре, опремљене кугличним или конично-кугличним зубима.

Реакција на абразију

За абразивне формације, користите уметке са мерним зупцима.

Ако су зуби спољашњег реда заобљени, док средњи зуби показују мало хабања, следећи наставак треба да буде пројектован са побољшаном заштитом калибра.

Противмере за посебне услове рада

Формације склоне деформацији: Изаберите бургије са кратким зупцима без помака или са малим помаком; прилагодљивост формације треба да буде нешто блажа од стварне формације.

Испреплетене меко-тврде формације: Изаберите бургије на основу тврђе стене и динамички прилагодите параметре током бушења.

Бушење дубоких секција бушотине: Користите бургије са великом укупном дужином како бисте надокнадили губитак времена изградње.

Стратегија избора дијамантских бургија

Применљиви услови за PDC битове

Оптимални сценарији: Дугачке хомогене меке до средње тврде формације (нпр. шкриљац, муљац, гипс).

Забрањени сценарији: Шљунковите формације, прослојци кремена, прослојке меко-тврдих формација.

Подешавање параметара: Низак WOB (30-60 kN), високи обртаји (100-300 о/мин), велики проток.

Применљиви услови за природне/синтетичке дијамантске бургије

Тврде до изузетно тврде формације (нпр. гранит, кварцни пешчар).

Веома абразивне формације (нпр. кремен, силицијумски доломит).

Бушење турбинама, дубоке/ултра дубоке бушотине и операције вађења језгра.

Посебни захтеви за језграсте бургије

Конусне бургије са ваљкастим обликом: Дизајн са четири ваљкаста облика (конусни/цилиндрични) или шест ваљкаста облика (пуни цилиндрични облик).

Дијамантске језгре: Захтевају симетрично распоређене резне ивице са конзистентном отпорношћу на хабање.

Кључни индикатор: Концентричност између унутрашњег отвора и спољашњег круга како би се избегла овализација језгра.

Процена и руковање аномалијама у бушотини

Идентификација радног стања ваљкастог конусног бургије

Оштећење лежаја: Периодично трзање ротационог стола, погоршање под високим WOB-ом, смањена брзина бушења али нормалан притисак пумпе.

Губитак конуса: Озбиљно заглављивање бушења, снажно колебање индикатора тежине, промена дубине увлачења при извлачењу бушаће колоне.

Трошење зубаца: Смањено оптерећење ротационог стола, без трзања, значајно смањење брзине бушења.

Табуи за употребу дијамантских битова

Доња рупа мора бити очишћена пре спуштања бушилице у бушотину како би се осигурало да нема металних остатака.

Почните бушење са малим WOB и ниским обртајима за „разрађивање“ (кондиционирање дна рупе од 0,5 м).

Избегавајте операције развртања; ако је потребно, користите низак WOB и ниске обртаје за равномерни рад.

Контакт:Џеси Џоу
Мобилни/Whatsapp:+0086-18109206861
Веб:www.landrilltools.com