Khoan bit trong khoan dầu mỏ
Các bit khoan là các công cụ quan trọng được sử dụng để phá vỡ các thành tạo đá và tạo ra các giếng khoan trong các hoạt động khoan dầu . Hiệu suất của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng khoan, hiệu quả và chi phí vận hành .}
Phân loại theo loại:
Kéo bit
Bit hình nón con lăn
Bit kim cương
PDC (BIT Polycrystalline Diamond Compact)
Phân loại theo chức năng:
Các bit khoan đầy đủ
Bit cốt lõi
Các bit quy trình đặc biệt (e . g ., bit reamer, bit lệch hướng)
Kéo bit
Các bit kéo đại diện cho loại mũi khoan sớm nhất được sử dụng trong khoan quay . vì việc áp dụng các phương pháp khoan quay trongThế kỷ 19, những bit này vẫn còn được sử dụng, với một số mỏ dầu vẫn sử dụng chúng ngày nay . chủ yếu được sử dụng trongSự hình thành mềm và mềm, họ cung cấp caoTỷ lệ thâm nhập (ROP)và mở rộngcảnh quay bit. Ưu điểm chính của chúng bao gồm cấu trúc đơn giản, dễ sản xuất, chi phí thấp và sự phù hợp choThiết kế và sản xuất tại chỗbởi Oilfields .
Cấu trúc của các bit kéo
Bit kéo bao gồm bốn thành phần: cơ thể bit, lưỡi dao, nắp watercourse và vòi phun . Bit cơ thể được gia công từ dịch vụ thép carbon trung bình làm cơ sở để hàn lưỡi và nắp watercofer, có các sợi dây kéo ở đầu trên của nó; Lưỡi dao (còn được gọi là cánh) được hàn vào hàm đầu dưới là các phần tử cắt chính .
Nguyên tắc làm việc của các bit kéo
Kéo Bit Fracture Rock thông qua hành động cắt . Trong các thành phần mềm, nhựa, hoạt động của chúng giống như các công cụ cắt kim loại: Lưỡi dao xuyên qua tầng dưới trọng lượng (WOB)
Va chạm: Sau khi gãy đá ban đầu, giảm điện trở xoắn cho phép lưỡi dao tiến lên và tác động đến đá nguyên vẹn;
Nghiền & cắt micro: Các lực xoắn nghiền nát và tạo ra gãy xương quy mô nhỏ;
Độ phân cắt vĩ mô: Nén lưỡi tiếp tục làm tăng xoắn lên các mức độ quan trọng, gây ra lỗi cắt quy mô lớn dọc theo các mặt phẳng gãy, sau đó là giải phóng căng thẳng xoắn đột ngột .
Quá trình theo chu kỳ này (Va chạm → Nghiền & cắt micro → Chảy chéo vĩ mô) tạo thành cơ chế phân mảnh đá của Bit Bit trong các hình thành dẻo .}}}}}}}}}}}}}}}
Sử dụng đúng các bit kéo
Các bit kéo phù hợp cho các đội hình mềm và mềm . Trong quá trình khoan, các toán tử phải:
Kiểm soát trọng lượng trên bit (WOB) và tốc độ xoay một cách thích hợp;
Ngăn chặn độ lệch, dính và gãy xương;
Áp dụng tuần hoàn tốc độ dòng chảy cao để đảm bảo làm sạch lỗ đầy đủ và làm mát bit-rất cần thiết do tỷ lệ thâm nhập nhanh và khối lượng cắt lớn trong các hình thành mềm;
Giám sát các mẫu hao mòn hình nón (Vận tốc tuyến tính bên ngoài gây ra hao mòn tăng tốc), yêu cầu tập trung cao độ vào kiểm soát độ lệch và bảo trì đường kính giếng khoan .}
Bit hình nón con lăn
Kể từ khi giới thiệu bit hình nón con lăn đầu tiên vào năm 1909, loại bit này đã đạt được sự chiếm ưu thế toàn cầu trong khoan quay . ba bit Tri-cone hiện đại diện cho các bit khoan được sử dụng rộng rãi nhất trên toàn thế giới .Cấu hình răngVàcấu trúc mang, chúng thích nghi với hầu như tất cả các loại hình thành . Hiệu suất tối ưu - được đặc trưng bởi tính cạnh tranhTỷ lệ thâm nhập (ROP)và mở rộngcảnh quay bit-đạt được thông qua lựa chọn bit dành riêng cho hình thành .
Cấu trúc cơ bản của các bit hình nón con lăn
Cơ thể bit: Ba chân được hàn lại với ren API ở đầu .
Hình nón: Thân thép hình nón bao gồm vỏ hình nón và răng (răng được xay hoặc chèn cacbua vonfram) .
Vòng bi & hệ thống niêm phong chất bôi trơn:
Vòi phun: Tối ưu hóa hiệu suất thủy lực của chất lỏng khoan .
Nguyên tắc làm việc của bit hình nón con lăn
Trong quá trình hoạt động ở dưới cùng của lỗ khoan, toàn bộ bit khoan xoay quanh trục trung tâm của nó (được gọi là xoay bit), trong khi ba hình nón cuộn dọc theo trục của chúng trên đáy lỗ khoan (được gọi là vòng quay hình nón) . và răng đôi, gây ra sự dao động dọc của các trung tâm hình nón . Điều này tạo ra rung theo chiều dọc trong bit . Rung động được nén theo chu kỳ và mở rộng chuỗi máy khoan. Cơ chế phân mảnh đá chính của các bit hình nón con lăn .
Ngoài các hiệu ứng tác động và nghiền, các bit hình nón con lăn tác dụnghành động cắtTrên borehole-bottom rock . Trong quá trình chuyển động, các hình nón đồng thời tạo raRăng trượtchống lại sự hình thành . chuyển động trượt này kéo đá, cạo đáy lỗ khoan tương tự như một bit kéo . trượt chủ yếu kết quả từ ba cấu hình thiết kế:Hình nón bù ,Hồ sơ hình nón thứ cấp, Sự thay đổi trục. Cáchình nón bùkết hợp vớiHồ sơ đa lỗgây ratrượt tiếp tuyến, trong khisự thay đổi trụcnguyên nhânTrượt trục. Cấu hình thiết kế thường tuân theo các nguyên tắc cụ thể về hình thành này: BITS chohình thành mềm đến trung bình: Kết hợp bù hình nón, hồ sơ đa hình và sự thay đổi trục; Bit chotrung bình cứng đến hình thành cứng: Tính năng hình nón bù và hồ sơ đa hình; bit chohình thành cực kỳ cứng/mài mòn: ThuêCấu trúc một hình nónkhông có hình nón bù hoặc thay đổi trục .
Phân loại và lựa chọn các bit hình nón con lăn
Nhiều nhà sản xuất sản xuất các bit hình nón con lăn, cung cấp nhiều loại bit và cấu trúc khác nhau . để tạo điều kiện cho lựa chọn bit và ứng dụng,Hiệp hội các nhà thầu khoan quốc tế (IADC)đã thiết lập một tiêu chuẩn phân loại thống nhất toàn cầu và hệ thống mã hóa cho các bit hình nón con lăn
Bit kim cương
Một bit kim cương đề cập đến một mũi khoan bị gãy đá qua các hạt kim cương được nhúng trong ma trận của nó . kim cương hiện được công nhận là vật liệu cứng nhất và chống mài mòn nhất được biết đến với các hình dạng thấp nhất. mỗi bit duy trì khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trong khoan dầu khí hiện đại . Hiện tại, các bit kim cương được sử dụng rộng rãi trong khoan quay thông thường, khoan turbo và các hoạt động coring, vớiPolycrystalline ổn định nhiệt (TSP)Răng kim cương thấy ứng dụng đặc biệt mở rộng .
Đặc điểm cấu trúc của bit kim cương
Một bit kim cương có cấu trúc nguyên khối mà không di chuyển các thành phần, bao gồm năm yếu tố thiết yếu: thân bit, vương miện, cấu hình thủy lực (bao gồm các khóa học/vòi phun nước, kênh dòng chảy và các rãnh cắt bỏ được tạo ra Các tính năng . Các chức năng bề mặt bên của vương miện là vùng bảo vệ thiết bị (được gắn với răng thiết bị), được kết nối với thân bit được chế tạo từ ma trận cacbua vonfram hoặc vật liệu bằng thép của nó. với cơ thể bit) .
Nguyên tắc làm việc của bit kim cương
Trong quá trình khoan bit kim cương, nhiều hạt kim cương trên bề mặt bit đồng thời tham gia vào sự hình thành đá . Phân mảnh đá bằng kim cương thể hiện các đặc điểm riêng biệt trong các loại hình thành khác nhau . inhình thành nhựa(hoặc đá thể hiện độ dẻo dưới căng thẳng), kim cương thâm nhập vào sự hình thành dướiTrọng lượng trên bit (WOB)và tạo ra vết nứt hoặc dòng nhựa của đá phía trước thông quamô -men xoắn bit. Cơ chế phá vỡ đá này giống như một quá trình "cày", do đó được gọi là "Hiệu ứng cày".
Cơ chế phân mảnh đá trong các thành tạo khác nhau
Trong quá trình khoan vàohình thành giòn, các bit kim cương chủ yếu là đá gãy thông qua cơ chế "nghiền nát" . dưới kết hợpTrọng lượng trên bit (WOB)VàMô -men xoắn, Các ứng suất gây ra làm cho đá bên dưới máy cắt kim cương bị gãy dọc theo các mặt phẳng ứng suất cắt tối đa . Điều này tạo ra các rãnh bị gãy đằng sau kim cương di chuyển, trong đó thể tích của đá bị phân mảnh vượt quá mức độ xâm nhập ngay lập tức .
TRONGhình thành khó khăn. Công cụ vô hạn lưỡi . Trong quá trình hoạt động, các cạnh kim cương nhô ra khỏi đá gãy thông qua các hành động cắt và cào vi mô . Cơ chế mài này tạo thành sự phân mảnh cấp độ bề mặt với hiệu quả thấp hơn .
Áp dụng đúng các bit kim cương
Các bit kim cương phù hợp để khoan trung bình đến các thành tạo cứng, mài mòn, cũng như khoan tuabin, khoan sâu/cực sâu và các hoạt động coring . trước khi triển khai bit kim cương, phần dưới của borethời gian đột nhậpsử dụngtrọng lượng thấp trên bit (wob)Vàgiảm tốc độ quay. Sau đó, việc khoan tiến hànhWOB tương đối thấp (thấp hơn các bit hình nón con lăn), tốc độ quay cao, VàTốc độ dòng chảy tối đa. Các hoạt động reaming phải được giảm thiểu . Khi không thể tránh khỏi, áp dụngWOB tối thiểuVàRPM thấp; Các hoạt động phải được thực hiện đồng đều để ngăn ngừa gãy kim cương và hao mòn quá mức trongPhần Gage.
BITS PDC (BITS compact kim cương đa tinh thể)
Bit PDC, viết tắt từBit kim cương đa tinh thể, cũng được gọi là mộtBit cắt kim cương đa tinh thểhoặcBit cắt nhỏ gọn. Vì General Electric Company (Hoa Kỳ) đã giới thiệu máy cắt PDC vào năm 1973 và phát triển bit PDC đầu tiênTỷ lệ thâm nhập cao (ROP), Cuộc sống dịch vụ mở rộng, Vàcảnh quay đặc biệt. Hầu như tất cả các nhà sản xuất bit khoan đã áp dụng công nghệ này để sản xuất các dòng sản phẩm bit PDC độc quyền .
Đặc điểm cấu trúc của các bit PDC
Các bit PDC bao gồm cơ thể bit, máy cắt PDC và vòi phun, được phân loại thànhthân thépVàMa trận-BodySê -ri dựa trên sự khác biệt về cấu trúc và sản xuất .
BIT PDC bằng thép-cơ thể
Toàn bộ thân bit được chế tạo từ thép carbon trung bình bằng các quy trình sản xuất cơ học . Các lỗ được khoan trên mặt bit để bảo đảm máy cắt PDC vào vương miện thông quaPhù hợp với can thiệp. Vương miện trải qua các phương pháp điều trị cứng bề mặt (lớp phủ cacbua vonfram, được tế bào khí hóa, v.v .) để tăng cường khả năng chống xói mòn . lợi thế chính bao gồm sản xuất đơn giản hóa; Hạn chế bao gồm điện trở xói mòn thấp và khả năng duy trì máy cắt không đáng tin cậy, dẫn đến ứng dụng hiện tại hạn chế .
Ma trận BIT PDC Matrix-Body
Phần trên sử dụng cấu trúc thép, trong khi phần dưới có tính năngMa trận chống mài mòn cacbua vonframhình thành quaPhương pháp luyện kim loại trừ. Máy cắt PDC được hàn trên các ổ cắm sẵn bằng cách sử dụng hợp kim hàn nhiệt độ thấp . Ma trận cacbua độ cứng và khả năng chống xói mòn cao cho phép tuổi thọ mở rộng và các cảnh quay vượt trội, làm cho các bit này chủ yếu được sử dụng ngày nay
Nguyên tắc làm việc của các bit PDC
PDC bit fracture rock thông qua mộtcơ chế cắt. Máy cắt tự chia sẻ dễ dàng xâm nhập vàoTrọng lượng trên bit (WOB), tiến về phía trước dướiMô -men xoắnĐể cắt đá . với nhiều máy cắt PDC hoạt động đồng thời, phần dưới của lỗ khoan phát triển rất nhiềumặt đá miễn phíhiệu suất phân mảnh -Enhancing thông qua hành động cắt phân tán .
Ứng dụng đúng các bit PDC
BIT PDC đạt được hiệu suất tối ưu trongSự hình thành đồng nhất mở rộngtừ từ mềm đến trung bình ., chúng không phù hợp vớiLớp sỏiVàCác hình thành cứng/mềm xen kẽ. Các tham số khoan nên sử dụngtrọng lượng thấp trên bit (wob), tốc độ quay cao, VàTốc độ dòng chảy tối đaĐể có hiệu suất bit hiệu quả . Trước khi triển khai, đáy lỗ khoan phải được xóa bằng các mảnh vỡ kim loại .WOB tối thiểuVàGiảm vòng tuaĐể đột nhập cho đến khi mẫu lỗ dưới cùng được thiết lập, sau đó tiếp tục khoan bình thường . AScấu trúc bit nguyên khốiKhông có các thành phần di chuyển, các bit PDC rất lý tưởng cho tốc độ caoTurbo-DrillingỨng dụng .