Истраживање алата за повећање брзине бушења

Тренутно, алати за повећање брзине бушења углавном су подељени у две категорије: механички тип и хидраулични тип. Механички алати користе тежину на дну (WOB) за генерисање силе удара, што ефикасно побољшава ефикасност разбијања стена у тврдим формацијама, али постоје проблеми као што су јаке вибрације, велика потрошња енергије и лако оштећење услед замора. Хидраулични алати користе течност за бушење за покретање ударних чекића, комбинујући удар, ротацију и млаз за разбијање стене. Они имају значајне предности у повећању брзине продирања (ROP), контроли одступања бушотине и продужавању века трајања дна, али генерално имају проблеме као што су учесталост једног удара и тешкоће у прилагођавању потребама различитих формација.

Технологија ударног бушења се углавном дели у три категорије према начину деловања: технологија торзионог удара, технологија аксијалног удара и аксијално-торзионо композитна технологија удара. Суштина ударног бушења за повећање брзине је претварање енергије притиска гаса или течности у аксијалну или торзиону механичку енергију удара помоћу ударног елемента, који се директно примењује на задњи крај бита, побољшавајући услове сечења бита и повећавајући ефикасност разбијања стена битом.

Технологија торзионо-ударног бушења је нова технологија за повећање брзине бушења последњих година, која се углавном користи за решавање проблема „залепљивања и клизања“ вибрација које генеришу PDC бургије. Када се користи, торзиони ударни елемент је инсталиран на задњем крају бургије. Захваљујући свом унутрашњем дизајну структуре, може да претвори хидрауличну енергију флуида у торзионо-ударну механичку енергију. Бушилица ломи стену под комбинованим дејством стационарног обртног момента бушаће колоне и ударног момента који генерише ударни елемент.

Следећи примери представљају два иновативна алата

1. Алат за повећање брзине бушења са подесивом фреквенцијом удара

Алат за повећање брзине хидрауличног бушења са подесивом фреквенцијом има основну ударну структуру састављену од лежајева, доњег тела вратила, парова клипова, ударног чекића, млазнице гаса и других компоненти.

Принцип рада:Користи периодичну разлику притиска коју ствара течност за бушење у горњој и доњој комори ударног чекића да би покренуо ударни чекић да се помера повратно великом брзином, генеришући аксијалну силу удара која се директно преноси на бургију како би се помогло у разбијању стена. Кључно је што овај алат може да подеси фреквенцију удара променом броја симетричних рупа у доњем телу вратила, чиме се прилагођава потребама бушења различитих формација.

Примена алата за повећање брзине бушења са подесивом фреквенцијом удара

Теренски тест у средње тврдој формацији: На основу оптималне фреквенције удара (16 Hz) одабране нумеричком симулацијом, овај алат је тестиран у бушотини X1 нафтног поља Синђијанг. У делу формације са јаком абразивношћу и ниском брзином продирања (ROP), поређење са суседном бушотином коришћењем алата за бушење вијком показује да је након употребе овог алата, проток једног продора повећан за 53%, а механичка ROP повећана за 27,0%, што ефикасно смањује број излаза и штеди период изградње.

Теренски тест у тврдој формацији: Према оптималној фреквенцији удара (18 Hz) одабраној нумеричком симулацијом, овај алат је тестиран у карбонским андезитним и базалтним формацијама са лошом бушљивошћу у бушотини X3 нафтног поља Синђијанг.

Закључак: Резултати показују да је након коришћења овог алата механичка ROP значајно повећана за 103,2% у поређењу са суседним бушотинама, што ефикасно доказује да може значајно побољшати ефикасност бушења и скратити циклус бушења у различитим формацијама.

2. Дизајн композитног алата за повећање брзине ударног бушења

Пројектован је хидраулични торзиони ударни механизам, чије језгро се састоји од три дела: механизма за расподелу протока, механизма за обртање и ударног механизма.

Процес кретања: У почетку (стање а), флуид под високим притиском улази у леву шупљину хидрауличног чекића кроз леви канал протока језгра обрнутог вентила, гурајући хидраулични чекић и језгро вентила да се ротирају заједно у смеру казаљке на сату док хидраулични чекић не удари у седиште хидрауличног чекића (стање б). Након удара, флуид под високим притиском затим улази у десну шупљину коју формирају хидраулични чекић и језгро вентила кроз десни канал управљања протоком, гурајући језгро вентила да настави да се ротира у смеру казаљке на сату до положаја за обрнуто окретање (стање ц), тако да флуид под високим притиском прелази у десни канал протока и улази у десну шупљину хидрауличног чекића, покрећући хидраулични чекић и језгро вентила да се ротирају у смеру супротном од казаљке на сату (стање ц). Док хидраулични чекић поново не удари у седиште хидрауличног чекића (стање д), флуид под високим притиском улази у леву шупљину кроз леви канал управљања протоком, гурајући језгро вентила да се ротира у смеру супротном од казаљке на сату ради обрнутог окретања и враћања у почетно стање (стање а). Ово се циклично врти, формирајући високофреквентни реципрочни торзиони удар кроз континуирано обрнуто окретање и удар покренут флуидом.

Принцип рада:Након што течност (блато) уђе у чауру за расподелу протока кроз горњи спој и водилицу, она се дистрибуира до механизма за обртање и ударног механизма, а два пута течности су раздвојена плочом за расподелу протока. Након тога, течност пролази кроз млазницу унутар трна, формирајући зоне високог и ниског притиска пре и после ње. Језгро обртајућег вентила се ротира под утицајем разлике притиска, контролишући леву и десну шупљину хидрауличног чекића да се наизменично повезују са зонама високог и ниског притиска, чинећи да хидраулични чекић врши повратно померање како би ударио у седиште хидрауличног чекића под дејством разлике притиска, чиме се формира високофреквентни повратни торзиони удар.

1-Горњи преносник; 2-Спољашње кућиште; 3-Водилица; 4-Чува за расподелу протока; 5-Плоча за расподелу протока; 6-Вијак; 7-Горњи носећи прстен; 8-Седиште хидрауличног чекића; 9-Хидраулични чекић; 10-Језгро реверзног вентила; 11-Доњи носећи прстен; 12-Трн; 13-Доњи преносник;

Шематски дијаграм структуре механизма торзионог удара

Процес кретања торзионог ударног механизма

Пројектован је један тип аксијалног механизма удара. Хидраулични аксијални ударници су углавном подељени у два типа: вентилски тип и тип без вентила. Унутрашња структура ударника са вентилом је сложена, а њихова поузданост лоша; тип без вентила углавном укључује млазни тип и тип са млазним усисавањем, међу којима млазни тип има кратак век трајања. Хидраулични ударник са млазним усисавањем има једноставну структуру, остварује удар ослањајући се на ефекат млазног усисавања и осцилације воденог чекића, има мало унутрашњих покретних делова и нема рањивих делова, и може се боље прилагодити сложеним условима у бушотини.

1-Горње седиште млазнице; 2-Горња млазница; 3-Горњи вентил; 4-Горња чаура вентила; 5-Секундарна млазница; 6-Аксијално спољашње кућиште; 7-Потпорна чаура; 8-Ударни чекић; 9-Глава чекића; 10-Седиште чекића; 11-Заштитна капа; 12-Шестоугаони зглоб. Принцип рада аксијалног ударног механизма.

Формирање почетног протока и разлике притиска: Флуид под високим притиском формира млаз велике брзине кроз горњу млазницу. Под комбинованим дејством ефекта увлачења млаза и пригушивања, разлике притиска се формирају у горњој и доњој комори горњег вентила, као и између спољашње горње коморе ударног чекића и доњег краја главе чекића.

Кретање компоненти навише и заптивање канала протока: Покретан њиховим одговарајућим разликама у притиску, горњи вентил се помера навише, а ударне компоненте (секундарна млазница, ударни чекић и глава чекића) такође се померају навише док секундарна млазница не додирне горњи вентил и не затвори канал протока.

Генерисање воденог чекића и кретање зглоба надоле: Тренутно затварање канала протока покреће осцилацију воденог чекића, а притисак у комори нагло расте, гурајући горњи вентил и компоненте удара да се заједно убрзају надоле.

Инерцијални удар и опоравак циклуса: Након што се горњи вентил помери у доњи гранични положај, компоненте удара настављају да се крећу надоле под дејством инерције и коначно ударају у седиште чекића да би завршиле аксијални удар. Након удара, канал протока се враћа у глатко стање, а механизам се ресетује под дејством тежине на бургији (WOB), започињући следећи циклус.

Контакт:Џеси Џоу

Мобилни/Whatsapp:+0086-18109206861
Имејл:energy@landrilltools.com