Pētījumi par urbšanas ātrumu palielinošiem instrumentiem

Pašlaik urbšanas ātruma palielināšanas instrumenti galvenokārt tiek iedalīti divās kategorijās: mehāniskā tipa un hidrauliskā tipa. Mehāniskie instrumenti izmanto svaru uz urbja (WOB), lai radītu trieciena spēku, kas efektīvi uzlabo iežu laušanas efektivitāti cietos veidojumos, taču pastāv tādas problēmas kā spēcīga vibrācija, augsts enerģijas patēriņš un viegli noguruma bojājumi. Hidrauliskie instrumenti izmanto urbšanas šķidrumu, lai darbinātu trieciena āmurus, apvienojot triecienu, rotāciju un strūklu, lai laustu iežus. Tiem ir ievērojamas priekšrocības iespiešanās ātruma (ROP) palielināšanā, urbuma novirzes kontrolēšanā un urbja kalpošanas laika pagarināšanā, taču parasti tiem ir tādas problēmas kā viena trieciena biežums un grūtības pielāgoties dažādu veidojumu vajadzībām.

Triecienurbšanas tehnoloģija galvenokārt tiek iedalīta trīs kategorijās atkarībā no darbības veida: vērpes trieciena tehnoloģija, aksiālā trieciena tehnoloģija un aksiāli vērpes kompozītmateriāla trieciena tehnoloģija. Triecienurbšanas būtība ātruma palielināšanai ir gāzes vai šķidruma spiediena enerģijas pārveidošana aksiālā vai vērpes trieciena mehāniskajā enerģijā, izmantojot triecienelementu, kas tiek tieši pielikts urbja aizmugurējam galam, uzlabojot urbja griešanas stāvokli un palielinot urbja iežu laušanas efektivitāti.

Torsionālās triecienurbšanas tehnoloģija pēdējos gados ir jauna urbšanas ātrumu palielinoša tehnoloģija, ko galvenokārt izmanto, lai risinātu PDC urbju radīto "lipīgās slīdes" vibrāciju. Lietošanas laikā vērpes triecienelements tiek uzstādīts urbja aizmugurējā galā. Pateicoties tā iekšējai konstrukcijai, tas var pārveidot šķidruma hidraulisko enerģiju vērpes trieciena mehāniskajā enerģijā. Urbis salauž iezi urbšanas auklas pastāvīgā griezes momenta un triecienelementa radītā trieciena griezes momenta kombinētās darbības rezultātā.

Turpmāk sniegtajos piemēros ir aprakstīti divi inovatīvi rīki

1. Urbšanas ātruma palielināšanas instruments ar regulējamu trieciena frekvenci

Ar frekvenci regulējamam hidrauliskajam urbšanas ātruma palielināšanas instrumentam ir trieciena konstrukcijas serde, kas sastāv no gultņiem, apakšējās vārpstas korpusa, virzuļu pāriem, trieciena āmura, droseles sprauslas un citām sastāvdaļām.

Darbības princips:Tas izmanto periodisko spiediena starpību, ko rada urbšanas šķidrums trieciena āmura augšējā un apakšējā kamerā, lai virzītu trieciena āmuru uz priekšu un atpakaļ lielā ātrumā, radot aksiālu trieciena spēku, kas tiek tieši pārnests uz urbi, lai palīdzētu iežu laušanā. Galvenais ir tas, ka šis instruments var regulēt trieciena frekvenci, mainot simetrisko caurumu skaitu apakšējā vārpstas korpusā, tādējādi pielāgojoties dažādu formāciju urbšanas vajadzībām.

Urbšanas ātruma palielināšanas instrumenta ar regulējamu trieciena frekvenci pielietojums

Lauka tests vidēji cietā formācijā: Pamatojoties uz optimālo trieciena frekvenci (16 Hz), kas izvēlēta ar skaitliskās simulācijas palīdzību, šis instruments tika testēts Siņdzjanas naftas atradnes X1 urbumā. Formācijas sadaļā ar spēcīgu abrazīvitāti un zemu iespiešanās ātrumu (ROP), salīdzinot ar blakus esošo urbumu, izmantojot skrūvurbja instrumentu, redzams, ka pēc šī instrumenta izmantošanas vienreizējās iestrādes jauda palielinājās par 53%, mehāniskais ROP palielinājās par 27,0%, efektīvi samazinot braucienu skaitu un ietaupot būvniecības laiku.

Lauka tests cietā formācijā: Saskaņā ar optimālo trieciena frekvenci (18 Hz), kas izvēlēta ar skaitliskās simulācijas palīdzību, šis instruments tika testēts karbona andezīta un bazalta formācijās ar sliktu urbšanas iespējām Siņdzjanas naftas atradnes X3 urbumā.

Secinājums: Rezultāti liecina, ka pēc šī instrumenta izmantošanas mehāniskais ROP ir ievērojami palielinājies par 103,2% salīdzinājumā ar blakus esošajām akām, kas efektīvi pierāda, ka tas var ievērojami uzlabot urbšanas efektivitāti un saīsināt urbšanas ciklu dažādās formācijās.

2. Kompozītmateriālu triecienurbšanas ātruma palielināšanas instrumenta konstrukcija

Ir izstrādāts hidrauliskais vērpes trieciena mehānisms, kura kodols sastāv no trim daļām: plūsmas sadales mehānisma, atpakaļgaitas mehānisma un trieciena mehānisma.

Kustības process: Sākotnēji (a stāvoklis) augstspiediena šķidrums ieplūst hidrauliskā āmura kreisajā dobumā caur atpakaļgaitas vārsta serdes kreiso plūsmas kanālu, liekot hidrauliskajam āmuram un vārsta serdei griezties pulksteņrādītāja virzienā kopā, līdz hidrauliskais āmurs atsitas pret hidrauliskā āmura ligzdu (b stāvoklis). Pēc trieciena augstspiediena šķidrums ieplūst labajā dobumā, ko veido hidrauliskais āmurs un vārsta serde, caur labo vadības plūsmas kanālu, liekot vārsta serdei turpināt griezties pulksteņrādītāja virzienā atpakaļgaitas pozīcijā (c stāvoklis), lai augstspiediena šķidrums pārslēgtos uz labo plūsmas kanālu un ieplūstu hidrauliskā āmura labajā dobumā, liekot hidrauliskajam āmuram un vārsta serdei griezties pretēji pulksteņrādītāja virzienam (c stāvoklis). Līdz hidrauliskais āmurs atkal atsitas pret hidrauliskā āmura ligzdu (d stāvoklis), augstspiediena šķidrums ieplūst kreisajā dobumā caur kreiso vadības plūsmas kanālu, liekot vārsta serdei griezties pretēji pulksteņrādītāja virzienam atpakaļgaitas virzienam un atgriežoties sākotnējā stāvoklī (a stāvoklis). Tas cikliski veido augstfrekvences virzuļveida vērpes triecienu, izmantojot nepārtrauktu atpakaļgaitas un trieciena kustību, ko virza šķidrums.

Darbības princips:Pēc tam, kad šķidrums (dubļi) ieplūst plūsmas sadales uzmavā caur augšējo savienojumu un vadotni, tas tiek sadalīts atpakaļgaitas mehānismā un trieciena mehānismā, un abus šķidruma ceļus atdala plūsmas sadales plāksne. Pēc tam šķidrums iziet cauri sprauslai stieņa iekšpusē, veidojot augsta un zema spiediena zonas pirms un pēc tās. Atpakaļgaitas vārsta serde rotē spiediena starpības ietekmē, kontrolējot hidrauliskā āmura kreisās un labās dobuma savienošanos ar augsta un zema spiediena zonām, liekot hidrauliskajam āmuram kustēties abpusēji, lai spiediena starpības ietekmē atsistos pret hidrauliskā āmura ligzdu, tādējādi veidojot augstfrekvences abpusēji vērpes triecienu.

1. Augšējā apakšdaļa; 2. Ārējā apvalka daļa; 3. Vadošā caurule; 4. Plūsmas sadales uzmava; 5. Plūsmas sadales plāksne; 6. Skrūve; 7. Augšējais atbalsta gredzens; 8. Hidrauliskā āmura ligzda; 9. Hidrauliskais āmurs; 10. Reversēšanas vārsta serde; 11. Apakšējais atbalsta gredzens; 12. Stipreklis; 13. Apakšējā apakšdaļa;

Vērpes trieciena mehānisma struktūras shematiska diagramma

Torsionālā trieciena mehānisma kustības process

Ir izstrādāts aksiālā trieciena mehānisms. Hidrauliskie aksiālie triecienelementi galvenokārt tiek iedalīti divos veidos: vārstu tipa un bezvārstu tipa. Vārstu tipa triecienelementu iekšējā struktūra ir sarežģīta, un to uzticamība ir zema; bezvārstu tipa galvenokārt ietilpst strūklas tipa un strūklas-iesūkšanas tipa elementi, starp kuriem strūklas tipa elementam ir īss kalpošanas laiks. Reakcijas-iesūkšanas hidrauliskajam triecienelementam ir vienkārša struktūra, tas realizē triecienu, balstoties uz strūklas ievilkšanu un hidrauliskā āmura svārstību efektu, tam ir maz iekšējo kustīgo daļu un nav ievainojamu daļu, un tas var labāk pielāgoties sarežģītiem urbuma apstākļiem.

1. Augšējā sprauslas ligzda; 2. Augšējā sprausla; 3. Augšējais vārsts; 4. Augšējā vārsta uzmava; 5. Sekundārā sprausla; 6. Aksiālais ārējais apvalks; 7. Atbalsta uzmava; 8. Trieciena āmurs; 9. Āmura galva; 10. Āmura ligzda; 11. Aizsargvāciņš; 12. Sešstūra savienojums. Aksiālā trieciena mehānisma darbības princips.

Sākotnējās plūsmas un spiediena starpības veidošanās: Augstspiediena šķidrums veido ātrgaitas strūklu caur augšējo sprauslu. Strūklas ievilkšanas un droseļvārsta efekta kombinētās darbības rezultātā augšējā vārsta augšējā un apakšējā kamerā, kā arī starp trieciena āmura ārējo augšējo kameru un āmura galvas apakšējo galu veidojas spiediena starpības.

Komponentu kustība uz augšu un plūsmas kanāla blīvēšana: Augšējais vārsts, ko virza to attiecīgās spiediena atšķirības, pārvietojas uz augšu, un trieciena komponenti (sekundārā sprausla, trieciena āmurs un āmura galva) arī pārvietojas uz augšu, līdz sekundārā sprausla saskaras ar augšējo vārstu un noblīvē plūsmas kanālu.

Ūdens āmura ģenerēšana un kopīga kustība uz leju: Plūsmas kanāla momentāna aizvēršanās izraisa ūdens āmura svārstības, un spiediens kamerā strauji paaugstinās, piespiežot augšējo vārstu un trieciena komponentus kopā paātrināties uz leju.

Inerces trieciens un cikla atgūšana: Pēc tam, kad augšējais vārsts pārvietojas uz apakšējo robežpozīciju, trieciena komponenti inerces ietekmē turpina kustēties uz leju un visbeidzot atsitas pret āmura ligzdu, lai pabeigtu aksiālo triecienu. Pēc trieciena plūsmas kanāls atgriežas gludā stāvoklī, un mehānisms atiestatās svara uz uzgaļa (WOB) darbības rezultātā, sākot nākamo ciklu.

Kontaktinformācija:Džesija Džou

Mobilais tālrunis/WhatsApp:+0086-18109206861
E-pasts:energy@landrilltools.com