Tecnoloxía de perforación e produción | Que son a velocidade de perforación: aumentar as ferramentas? Como mellorar eficazmente a eficiencia da perforación e reducir os custos?

1Resistente a altas temperaturas, grosor de parede igual, velocidade de perforación con parafuso: tecnoloxía crecente

O parafuso de espesor de parede igual resistente a altas temperaturas é unha ferramenta que aumenta a velocidade especialmente deseñada para satisfacer as necesidades de alto rendemento e alta fiabilidade na industria da perforación. Durante o uso dos parafusos de perforación tradicionais, debido ao ambiente de alta temperatura e ás complexas condicións de traballo, adoitan producirse danos por desgaste e fatiga graves, o que leva a unha diminución da eficiencia da perforación. Non obstante, o parafuso de espesor de parede igual resistente a altas temperaturas ten unha excelente resistencia ás altas temperaturas, que pode manter propiedades mecánicas estables nun ambiente de alta temperatura, reducir as fallas do equipo causadas polas altas temperaturas e, polo tanto, mellorar a velocidade de perforación.

1.1 Principio técnico

O motor de fondo de pozo acciona directamente a broca para romper rocha e perforar, o que pode transmitir a potencia á broca de forma máis eficiente, reducir a perda de enerxía e optimizar o rendemento de traballo das ferramentas de fondo de pozo. Isto débese a que o motor acciona directamente a broca, o que pode evitar a perda de potencia causada pola perda do sistema de transmisión, de xeito que se usa máis enerxía para a perforación de rocha, mellorando a velocidade e a eficiencia da perforación. Para mellorar aínda máis a resistencia ás altas temperaturas do equipo, o parafuso de parede igual resistente ás altas temperaturas adopta algúns materiais especiais resistentes ás altas temperaturas e tecnoloxías de tratamento superficial. Por exemplo, utilízase aceiro de alta aliaxe como material principal, ou a superficie do equipo sométese a un tratamento térmico ou a un tratamento de revestimento para mellorar a resistencia ás altas temperaturas do equipo. Dado que o estator adopta unha carcasa de aceiro prefabricada cunha forma de sección transversal específica e logo inxéctase con cola para formar unha capa de goma fina e de igual grosor, o motor ten unha maior saída de par e pode adaptarse a diversas condicións xeolóxicas complexas. Esta estrutura fai que a separación entre o estator e o rotor do motor sexa máis pequena, reducindo así a fricción e o desgaste e mellorando a vida útil e a fiabilidade do equipo. A ferramenta tamén adopta un mecanismo de bloqueo mecánico ou de redución da fricción para mellorar a precisión da rotación e a estabilidade do equipo e evitar a diminución da eficiencia da perforación causada pola vibración ou a excentricidade do parafuso.

1.2 Análise de adaptabilidade

En termos de rendemento, o parafuso de grosor de parede igual resistente a altas temperaturasferramenta de perforaciónNon só ten todas as características dos motores de parafuso ordinarios, senón que tamén ten as características de gran par, arranque sinxelo e forte resistencia á sobrecarga, o que o fai máis axeitado para operacións de perforación en formacións profundas de alta temperatura. Ao usar un parafuso recto cunha pequena ferramenta de perforación de péndulo en formacións de alta buzamento, pódese conseguir unha alta velocidade de perforación con baixa presión de perforación e pódese conseguir un efecto significativo de redución e prevención da desviación. Ao mesmo tempo, o deseño do parafuso recto tamén pode proporcionar unha forza de soporte estable para evitar que a broca se desvíe en formacións de alta buzamento, mellorando así a estabilidade da perforación. Tanto a investigación teórica como as aplicacións in situ mostran que a tecnoloxía de perforación rápida que utiliza parafusos de igual grosor de parede resistentes a altas temperaturas pode aumentar significativamente a velocidade de rotación da broca no fondo do pozo, adaptarse ao ambiente de alta temperatura no fondo do pozo e optimizar eficazmente o control de calidade do pozo. Ao mesmo tempo, tamén pode reducir a carga de accionamento superior e o par da ferramenta de perforación e prolongar a vida útil da ferramenta de perforación. En comparación co conxunto de ferramentas de perforación PDC convencional, este método pode mellorar en gran medida a eficiencia da perforación e mostrar excelentes efectos económicos e técnicos globais.

2Velocidade da turbina + broca de diamante impregnada: tecnoloxía en aumento

A turboperforadora é unha ferramenta eléctrica de fondo de pozo que pode converter a enerxía hidráulica do fluído en enerxía mecánica de rotación, facendo que a broca xire e impacte, e logrando unha perforación de alta velocidade e eficiente. Está composta principalmente por tres partes: a sección da turbina, o eixe universal e o eixe de transmisión. A broca de diamante impregnada é un tipo de broca de diamante. A súa matriz está feita sinterizando partículas policristalinas de diamante no exterior da matriz, o que fai que a broca sexa máis agresiva. A matriz ten unha certa altura, o seu diámetro exterior é lixeiramente maior que o diámetro exterior do corpo da broca e o seu diámetro interior é lixeiramente menor que o diámetro interior do corpo da broca. O lado exterior, o lado interior e a parte inferior da matriz están provistos de ranuras de auga para descargar os recortes de rocha e arrefriar a broca a través do fluído de lavado. A matriz ten suficiente resistencia á compresión e ao impacto, así como alta dureza e resistencia ao desgaste. A turboperforadora e a broca de diamante impregnada son ferramentas importantes no proceso de perforación petrolífera, e o seu uso combinado pode mellorar conxuntamente a eficiencia da perforación e a calidade da perforación.

2.1 Principio técnico

A sección da turbina é o compoñente central da turboperforadora, que está composta por estatores e rotores da turbina, rolamentos centralizadores, eixes principais e carcasas. Pode converter a enerxía do fluído de perforación en enerxía mecánica da rotación do eixe principal. A súa estrutura interna inclúe varias etapas de estatores e rotores emparellados. Cando o fluído de perforación entra no estator ao longo da ferramenta de perforación, o estator guiará o fluído de perforación para que teña unha determinada dirección e velocidade e, a continuación, entrará no rotor. No rotor, o fluído de perforación impactará as palas para xerar unha determinada diferenza de presión, o que fará que o rotor xire. Mediante este mecanismo, a enerxía do fluído de perforación convértese en enerxía mecánica que impulsa o eixe da turbina a xirar.

O principal método de rotura de rochas da broca de diamante impregnada é a rotura de rochas abrasiva, é dicir, o uso de partículas de diamante para moer, raiar e abrasar continuamente a rocha baixo a acción da forza axial e o par de torsión, para lograr o propósito de romper a rocha. A broca de diamante que usa principalmente este método de rocha ten unha alta resistencia ao desgaste, o que pode tratar eficazmente as rochas altamente abrasivas en formacións abrasivas duras e extremadamente duras, e mellorar a eficiencia de perforación e a vida útil da broca.

2.2 Análise de adaptabilidade

A turboperforadora + broca de diamante impregnada adopta unha estrutura totalmente metálica, que ten unha maior resistencia a altas temperaturas e un efecto de perforación máis estable, o que lle permite funcionar de forma estable mesmo en ambientes extremos. Isto é particularmente importante nas operacións de perforación de pozos profundos e ultraprofundos. Esta combinación de ferramentas ten un excelente rendemento de equilibrio axial, que pode reducir a vibración lateral, xerar unha traxectoria suave no pozo, reducir os danos na parede do pozo, protexendo así a broca e outras ferramentas de fondo de pozo, e é beneficioso para operacións posteriores. Debido ás características de rotación de alta velocidade da turboperforadora, a combinación da broca de diamante impregnada e a turbina de alta velocidade pode exercer unha eficiencia de perforación extremadamente alta en formacións profundas con alta dureza e forte abrasividade, e mellorar considerablemente a capacidade de perforación.

3Velocidade de perforación do impactor de torque: tecnoloxía en aumento

O impactor de torque é unha ferramenta eléctrica mecánica puramente utilizada principalmente para a rotura auxiliar de rochas de brocas PDC. A ferramenta xera unha caída de presión a través dunha boquilla de fluxo variable, formando unha zona de alta presión e unha zona de baixa presión no seu interior. Cando a diferenza de presión actúa sobre a ferramenta, o canal de fluxo cambia para facer que o martelo de impacto e o martelo de arranque dentro da ferramenta invertan a alta velocidade. O martelo de impacto impacta continuamente na superficie de impacto, transmitindo así a forza de impacto á broca, formando un par de pulso de alta frecuencia. Converte intelixentemente a enerxía do fluído de perforación en enerxía de impacto mecánico torsional, de alta frecuencia, uniforme e estable e transmítea directamente á broca PDC, mantendo a broca e o fondo do pozo continuos en todo momento.

3.1 Principio técnico

A forza de impacto estable de alta frecuencia de 750 a 1500 veces/min proporcionada polo impactor de torque é equivalente a cortar a formación varias veces por minuto. Isto permite que a broca corte a formación sen esperar a que a torsión acumule enerxía suficiente, cambiando completamente o estado de funcionamento da broca. Neste momento, a broca ten dúas forzas para cortar a formación: unha é o par proporcionado pola mesa rotatoria e a outra é a forza de impacto proporcionada polo impactor de torque. Estas dúas forzas transmítense directamente á propia broca, de xeito que o par transmitido polo tubo de perforación pódese usar plenamente para cortar a formación sen desperdicio. A acción combinada deste par e forza de impacto non só pode mellorar significativamente a velocidade de perforación, senón tamén reducir ou eliminar eficazmente a vibración nociva da broca durante a perforación en formacións duras, protexer a broca, prolongar a vida útil da broca e, ao mesmo tempo, reducir a resistencia á fatiga doutras ferramentas de perforación e prolongar a vida útil doutras ferramentas de perforación. A figura 1 mostra o estado de tensión da sarta de perforación de fondo de pozo da ferramenta de perforación convencional e o impactor de torque.

3.2 Análise de adaptabilidade

Como ferramenta de perforación avanzada, o impactor de torque ten unha estrutura mecánica interna razoable, sen pezas de goma nin compoñentes electrónicos, e con poucas pezas. Mesmo se falla, só equivale a unha broca que xira continuamente xunto coa broca PDC sen afectar a perforación continua, e non hai necesidade de desconectar a broca, polo que ten unha alta fiabilidade. O impactor de torque é axeitado para diversas formacións complexas, especialmente as formacións de rochas ígneas con forte abrasividade e pouca perforación. Ao mesmo tempo, a ferramenta é fácil de operar. Ao usar o impactor de torque, só precisa conectarse directamente á ferramenta de perforación rotatoria ou direccional, o que é sinxelo e cómodo de operar.

4Impactor composto

O impactor composto é un equipo de perforación avanzado cun dispositivo de conversión de enerxía deseñado no seu interior, que pode converter a enerxía do fluído de perforación en enerxía de impacto de pulso, xerando así forzas de impacto circunferenciais e axiales estables de alta frecuencia. Este método de traballo mellora significativamente a eficiencia de rotura de rocha da broca, resolve eficazmente os problemas de adherencia e deslizamento e retención de presión durante a perforación e, polo tanto, consegue o obxectivo de aumentar a velocidade. O impactor composto non só ten as características de impacto torsional e as vantaxes do impactor de torque, senón que tamén combina de forma innovadora a función de impacto axial..

impactor composto

4.1 Principio técnico

A estrutura interna do impactor composto está composta por maquinaria de metal puro. Converte a enerxía do fluído de perforación en enerxía de impacto circunferencial e axial de alta frecuencia e estable a través dun mecanismo de inversión. Durante o proceso de perforación do conxunto de ferramentas de perforación convencionales, despois de que a broca PDC entre na formación, a acumulación de enerxía da ferramenta de perforación superior debe superar un certo valor crítico para iniciar a rotura da rocha por cizallamento. Pola contra, o impactor composto converte a enerxía do fluído de perforación en enerxía de impacto, proporcionando unha forza de impacto de alta frecuencia e estable para a broca. Deste xeito, a tensión de rotura da rocha pode alcanzar rapidamente a tensión crítica para o cizallamento da formación, mellorando en gran medida a eficiencia de cizallamento da broca PDC. Ao mesmo tempo, debido á redución da flutuación da tensión de rotura da rocha e o par de torsión, é beneficioso para a broca realizar un corte uniforme no fondo do pozo, eliminando a tensión instantánea extremadamente alta na broca PDC baixo as ferramentas de perforación convencionais. Polo tanto, a tensión na broca faise máis uniforme e estable, prolongando así a vida útil da broca PDC e aumentando as imaxes de traballo dunha soa broca.

4.2 Análise de adaptabilidade

En comparación co impactor de torque, o impactor composto aumenta a enerxía do impacto lonxitudinal. Teoricamente, a súa eficiencia de rotura de rochas é maior e é máis axeitado para o seu uso en formacións compactas. Co mesmo tamaño, a presión de perforación óptima do impactor composto é lixeiramente maior que a do impactor de torque. Para o impactor composto, a broca utilizada debe ter unha maior resistencia ao impacto e debe ter dentes que absorban os impactos distribuídos xunto aos dentes de corte principais da broca, o que a protexe eficazmente. Ao perforar en formacións duras e formacións altamente abrasivas, a selección de brocas PDC da serie HPM pode conseguir un equilibrio perfecto entre a velocidade de perforación e a distancia.

5Conclusións e perspectivas

Este artigo estuda e presenta ferramentas comúns para aumentar a velocidade de perforación. Mediante a análise dos principios, características e ámbitos de aplicación destas ferramentas, os resultados mostran que os diferentes tipos de ferramentas para aumentar a velocidade de perforación son axeitados para diferentes condicións xeolóxicas e requisitos de perforación. Ao mesmo tempo, debido aos diferentes custos de uso das distintas ferramentas, a selección das ferramentas para aumentar a velocidade de perforación tamén debe considerarse desde unha perspectiva económica.

Para futuras investigacións, suxírese levar a cabo os seguintes aspectos: estudar máis a fondo o mecanismo de funcionamento da velocidade de perforación (aumentando as ferramentas), optimizar o deseño das ferramentas e mellorar a súa adaptabilidade e eficiencia; combinar tecnoloxías como a intelixencia artificial e o big data para obter a intelixencia e a monitorización remota da velocidade de perforación (aumentando as ferramentas) e mellorar a seguridade e a eficiencia das operacións de perforación; ampliar a aplicación das ferramentas (aumentando a velocidade de perforación) noutros campos, como pozos de auga, pozos de gas e pozos xeotérmicos, para satisfacer as necesidades do desenvolvemento social e económico.

Contacto: Jessie Zhou

Móbil/Whatsapp: +0086-18109206861
Correo electrónico:landrill@landrilltools.com
Web:www.landrilltools.com