تحليل مقارن لقمة الأسطوانة وقمة PDC

أعمال الحفر هي نظام هندسي معقد ومتنوع. من أجل ضمان الإكمال الناجح ، هناك حاجة إلى التنسيق والتعاون بين أنظمة متعددة ، ومن بينها الاختيار المعقول للبت هو الشرط الأساسي لضمان الجودة العالية والانتهاء الفعال لأعمال الحفر. في الوقت الحاضر ، أكثر البتات المستخدمة على نطاق واسع في هندسة الحفر هي البتات الدوارة وبتات الماس المركبة (PDC). هذه الورقة تحلل تطبيق بت الأسطوانة وبت PDCفي هندسة الحفر.

1. تعريف بت الأسطوانة و PDC

الـلقمة الأسطوانةهو بت الحفر الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. عندما تعمل البتة ، تلامس أسنان القطع بالتناوب الجزء السفلي من البئر ، ويكون عزم دوران كسر الصخور صغيرًا ، وتكون منطقة التلامس بين أسنان القطع وأسفل البئر صغيرة ، الضغط المحدد مرتفع ، ومن السهل الحفر في التشكيل ؛ الطول الإجمالي لحافة العمل كبير ، لذلك يتم تقليل التآكل نسبيًا. يمكن لقمة المخروط أن تتكيف مع مجموعة متنوعة من الطبقات من الناعمة إلى الصلبة. وفقا لعدد المخروط ، يمكن تقسيمه إلى بت مخروط واحد ، ثلاثة بت مخروط وتجميع بت مخروط متعدد. وفقًا لمواد القطع ، يمكن تقسيمها إلى أسنان فولاذية (أسنان طحن) وقمة مخروطية للأسنان.

بت PDC عبارة عن مثقاب برقاقة ماسي متعدد البلورات ، ويشير إلى اختصار الرأس. شكل الرقاقة المركبة عبارة عن أداة قطع دائرية مطعمة وملحومة على الأسطوانة ، وأداة القطع مرصعة بجسم الحفر لتصبح مثقاب PDC. بت PDC أرخص بكثير من بت الماس الطبيعي ، لكنه مناسب فقط لتشكيل الصلب الناعم إلى المتوسط.لقمة PDCتطورت بسرعة بعد تصنيعها واستخدامها بنجاح في وقت مبكر. يمكن استخدامه مع فوب منخفض وسرعة دوران عالية ، لقطات بت عالية وتكلفة منخفضة وحدة لقطات. في بعض حقول النفط في الصين ، يتم استخدام رقائق مركب كريستالات ماسية للتطعيم واللحام على المكشطة ، ويتم الحصول على تأثيرات كبيرة.

في الوقت الحاضر ، تم تصميم بت PDC مع أجنحة القطع. مع زيادة عدد أجنحة القطع ، يقل الحمل الذي يعمل على قطع الأسنان ، ويزداد التحكم في البتات ، ويمتد عمر البتة. على العكس من ذلك ، مع انخفاض عدد أجنحة القطع ، يتحسن أداء الحفر للبت ، ويكون للبت سرعة حفر أعلى. بشكل عام ، كلما زادت قوة التشكيل ، زاد عدد قطع الأسنان ، وكلما زاد عدد أجنحة القطع بشكل عام. عدد أجنحة بت PDC لا يقل عن 3 ، ولكن هناك عدد قليل أكثر من 10.

2. تحليل مقارن لآلية كسر الصخور بين بت الأسطوانة و بت PDC

آلية كسر الصخور بواسطة بت الأسطوانة. تحت تأثير ضغط البتات ودوران سلسلة الحفر ، تسحق الأسنان وتحفر في الصخر ، وفي الوقت نفسه تنتج صخور منزلقة وقص معينة. عندما يتدحرج المخروط في أسفل البئر ، فإن الأسنان الموجودة على المخروط تؤثر على التوالي وتضغط على التشكيل. يمكن لهذا التأثير أن يسحق جزءًا من الصخور السفلية ، ويقطع الجزء المتبقي من الصخور بين الأسنان بسبب تأثير القص الذي جلبه انزلاق الأسطوانة ، بحيث يتم كسر الصخور السفلية تمامًا ويمكن تمديد البئر.

آلية كسر الصخور من بت PDC. مبدأ عمل بت PDC هو في الأساس نفس مبدأ بت مكشط.

(1) عندما يتم حفر بت PDC في بعض التشكيلات الصلبة ، فإنه يضغط على الصخور تحت تأثير WOB ، مما يجعل الصخرة في اتصال مع الماس في حالة إجهاد عالية جدا ويجعل الصخور تظهر اللدونة.

(2) في التشكيل البلاستيكي (أو الصخر البلاستيكي تحت الضغط) ، يحفر الماس في التشكيل ويسبب كسر الصخور الأمامية أو تدفق البلاستيك تحت تأثير عزم الدوران ، التي تنفصل عن مصفوفة الصخور وتشكل حطام الصخور.

(3) في الصخر مع هشاشة عالية ، الضغط الناتج تحت تأثير الوب وعزم الدوران يجعل الصخور كسر هش ، وهذا يعني ، يتم تدمير الصخور عن طريق القص والتوتر. في هذه الحالة ، تكون سرعة كسر الصخور في بت الماس أعلى ، وحجم كسر الصخور أكبر بكثير من الإزاحة بعد حفر الماس.

(4) في الصخور الصلبة ، بسبب الحد من قوة الماس نفسه ، فإن ضغط البتات على الماس الأكبر حجمًا لا يكفي للتسبب في تشوه البلاستيك في الصخر ، لذلك يستخدم الماس مع جزيئات دقيقة بشكل عام لصنع بت الماس المشرب للحفر ، التي تتميز القطع الصغيرة ، نحت وغيرها من الطرق لكسر الصخور اعتمادا على زاوية من الماس. وبالتالي فإن القطع المفصولة هي في الأساس مسحوق ناعم ، وكفاءة العمل وعمر الخدمة للبت منخفضة للغاية.

3. ظروف قابلة للتطبيق لقم حفر الصخور الدوارة ولقم PDC

نطاق التطبيق منلقمة حفر الصخور الدوارةهو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في التنقيب عن النفط والتنقيب الجيولوجي. لقمة حفر الصخور الدوارة لها تأثير التأثير على صخور التشكيل وسحقها وقصفها عندما تدور. لذلك ، يمكن لقمة حفر الصخور الدوارة التكيف مع تشكيلات مختلفة ، لينة ومتوسطة وصعبة. خاصة بعد ظهور بتات الأسطوانة المخروطية النفاثة وبتات الأسطوانة المخروطية الطويلة. زيادة سرعة الحفر لبتات المخروط الأسطواني بشكل كبير. إنها ثورة كبيرة في تاريخ تطور بتات مخروط الأسطوانة. وفقًا لنوع الأسنان ، يمكن تقسيم بتات المخروط الأسطواني إلى أسنان مطحونة (أسنان فولاذية) بتات مخروطية أسطوانية وملحقة (يتم تثبيت بتات مخروطية أسنان من السبائك الصلبة على المخروط الأسطواني ؛ وفقًا لعدد المخاريط الدوارة ، يمكن تقسيمها إلى مثقاب صخري دوار واحد ولقمة مثقاب triconeوتجميعها بتات متعددة المخروط. لقم الثقب tricone هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في الداخل والخارج.

نطاق تطبيق بت PDC في الوقت الحالي ، غالبًا ما يستخدم قسم البئر ، الطين القائم على النفط ، أو الطين القائم على الماء المستخدم في قسم البئر غير المخفف حيث يحتاج البتة إلى العمل لفترة طويلة في الجزء السفلي من البئر. تتميز بت PDC أيضًا بمزايا في أدوات الحفر عالية السرعة ، مثل turbodrill أو المثقاب اللولبي أو قسم الانحراف.

غالبًا ما يتم استخدام بت PDC في التشكيل مع قوة ضغط منخفضة ، أو ضعف الأسمنت ، أو انخفاض الكشط أو الطبقة البينية الرقيقة ، مثل الصخور الملحية ، والصخور الجبسية ، والمارل ، والحجر الجيري ، وما إلى ذلك ، والتشكيل مع قوة انضغاطية متوسطة ، بعض الكشط والتقشط ، مثل الحجر الرملي ، الصخر الزيتي السيليكوني ، صخور الكربونات والصخور الجبسية المسامية. ولكن بت PDC في قوة انضغاطية عالية ، الأسمنت الضيق مثل الحجر الرملي الكاشطة ، والشيرت والجرانيت ، والكوراندوم ، والبيريت والقبر ، والآثار ليست جيدة.

تستخدم العديد من شركات الخدمات ومقاولي الحفر برنامج تحليل قوة الضغط الصخري لتحديد صلابة التشكيل. تستخدم نماذج تحليل الكمبيوتر هذه لقوة ضغط الصخور تقنية تحليل قطع الأشجار لتحليل وتحديد قوة الضغط ثلاثية المحاور للتشكيل. يمكن أن يساعد برنامج تحليل قوة ضغط الصخور مقاول الحفر على تحديد قسم البئر القابل للحفر من بت PDC ، وتحسين اختيار البتات وتحديد معلمات الحفر المثلى. يمكن لتطوير وتطبيق هذا البرنامج تعزيز استخدام بت PDC.

4. مزايا وعيوب بت الأسطوانة و PDC بت

مزايا وdisadvantagEs لقمة الأسطوانة

(1) بت مخروط مناسبة لمختلف الطبقات ، لذلك هو بت الأكثر استخداما على نطاق واسع.

(2) تكون قطع الصخور الناتجة عن الصخور المكسورة لقمة المخروط أكبر ، مما يساعد على التمييز بين قطع الصخور والحكم على الظروف الجيولوجية بشكل أكثر دقة.

(3) مدة خدمة بت مخروط ليست طويلة بما فيه الكفاية ولقطات صغيرة ، مما يزيد من أوقات التعثر ويؤثر على تقدم البناء كله. علاوة على ذلك ، يؤدي التعثر المتكرر إلى إطالة وقت غمر الطين في خزان النفط والغاز ، ويتسبب في أضرار جسيمة لخزان النفط والغاز ، كما يؤثر على استغلال النفط والغاز.

(4) لا يمكن إعادة استخدام قلب البتة المخروطية ، مما يزيد من تكلفة الحفر إلى حد ما.

(5) بسبب الحد من خصائصه الهيكلية ، من السهل سقوط البئر المخروطية إلى أسفل البئر وتسبب حوادث في قاع البئر.

مزايا وعيوب بت PDC

(1) بت PDC مناسب للسرعة العالية والإزاحة العالية والمنخفضة ، وبالتالي فإن متطلبات المعدات مرتفعة نسبيًا.

(2) مبدأ عمل بت PDC هو في الأساس نفس مكشط بت ، لذلك يتطلب عمومًا كمية أقل من الفوك وسرعة دوران أعلى. يبلغ ضغط البتة لقمة تيار مستمر بشكل عام 20-pong من نفس الحجم عند استخدامه في الموقع.

(3) يتكون بت PDC من مصفوفة بت ورقة مركب الماس. عند قطع الصخور ، تتصل الورقة المركبة بشكل رئيسي بالصخور. لن تتلف المصفوفة بشكل أساسي ، لذلك يمكن إعادة استخدام المصفوفة. إلى حد ما ، يتم حفظ تكلفة الحفر.

(4) لا يتم استخدام بت PDC جيدًا في الحجر الرملي الكاشطة ، والشيرت والجرانيت ، والكوراندوم ، والبيريت والحصى بقوة ضغط عالية وتكبير محكم.

(5) عندما يتم حفر بت PDC ، يتم تحقيق القطع الصغير بزاوية حافة الماس. لكسر الصخور عن طريق نحت ، وما إلى ذلك. قصاصات مفصولة بهذه الطريقة هي في الأساس مسحوق دقيق الحبيبات. ليس من السهل الحكم بدقة على حالة قاع البئر عند استخدام قطع الأشجار في هذا المجال.

(6) بسبب بعض خصائص بت PDC نفسها ، فإنه يسبب مشاكل الانحراف والتحكم في السمت في الاتجاه بشكل جيد ، لذلك غالبا ما يتم استخدامه في اتجاه المجال بشكل جيد.

5. احتمال تطوير 5 بت مخروط وبت PDC

مزايا بت الأسطوانة و PDC بت واضحة جدا في عملية الحفر. خرج بت مختلط PDC الأسطوانة وكان يستخدم في الحفر الميداني ، وحقق نتائج ملحوظة. مع تطور العلوم والتكنولوجيا ، سيكون هناك المزيد والمزيد من تكنولوجيا الحفر المتقدمة.