การวิเคราะห์เปรียบเทียบบิตลูกกลิ้งและบิต PDC

งานเจาะเป็นวิศวกรรมระบบที่ซับซ้อนและหลากหลาย เพื่อให้แน่ใจว่าการเสร็จสิ้นที่ประสบความสำเร็จการประสานงานและความร่วมมือของหลายระบบเป็นสิ่งจำเป็นในการเลือกที่เหมาะสมของบิตเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นเพื่อให้แน่ใจว่ามีคุณภาพสูงและมีประสิทธิภาพในการทำงานเจาะ ปัจจุบันบิตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมการเจาะเป็นบิตลูกกลิ้งและบิตคอมโพสิตเพชร (PDC) กระดาษนี้วิเคราะห์การประยุกต์ใช้ลูกกลิ้งบิตและPDC bitsในงานวิศวกรรมการขุดเจาะ

1.คำจำกัดความของลูกกลิ้งบิตและ PDC

The Theลูกกลิ้งดอกสว่านเป็นดอกสว่านที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เมื่อบิตทำงานฟันตัดสลับติดต่อด้านล่างของหลุมแรงบิดทำลายหินมีขนาดเล็กพื้นที่สัมผัสระหว่างฟันตัดและด้านล่างของหลุมมีขนาดเล็ก, ความดันเฉพาะสูงและง่ายต่อการขุดเข้าไปในการก่อตัว ความยาวรวมของขอบการทำงานมีขนาดใหญ่ดังนั้นการสึกหรอจึงค่อนข้างลดลง กรวยบิตสามารถปรับให้เข้ากับความหลากหลายของ strata จากนุ่มแข็ง ตามจำนวนกรวยมันสามารถแบ่งออกเป็นบิตกรวยเดียวสามบิตกรวยและประกอบบิตกรวยหลาย ตามวัสดุตัดมันสามารถแบ่งออกเป็นฟันเหล็ก (ฟันกัด) และแทรกฟันกรวยบิต

บิต PDC เป็นสว่านชิปคอมโพสิตเพชรโพลีคริสตัลไลน์และหมายถึงคำย่อของหัว รูปร่างของชิปคอมโพสิตเป็นเครื่องมือตัดแบบวงกลมซึ่งฝังและเชื่อมบนกระบอกสูบและเครื่องมือตัดจะฝังอยู่บนตัวสว่านเพื่อให้กลายเป็นสว่าน PDC บิต PDC มีราคาถูกกว่าบิตเพชรธรรมชาติมากแต่เหมาะสำหรับการก่อตัวที่อ่อนนุ่มถึงปานกลางเท่านั้นPDC bitพัฒนาอย่างรวดเร็วหลังจากที่ผลิตและใช้งานได้สำเร็จในช่วงต้นทศวรรษ1970 สามารถใช้กับ WOB ต่ำและความเร็วในการหมุนสูงภาพบิตสูงและต้นทุนหน่วยต่ำ ในบ่อน้ำมันบางแห่งของจีนชิปคอมโพสิตโพลีคริสตัลไลน์เพชรใช้สำหรับการฝังและเชื่อมบนเครื่องขูดและได้รับผลกระทบที่ยอดเยี่ยม

ปัจจุบันบิต PDC ได้รับการออกแบบด้วยปีกตัด ด้วยจำนวนปีกตัดที่เพิ่มขึ้นภาระแรงกระแทกที่กระทำต่อฟันตัดลดลงความสามารถในการควบคุมของบิตเพิ่มขึ้นและอายุการใช้งานของบิตจะขยายออกไป ในทางตรงกันข้ามด้วยการลดจำนวนปีกตัดประสิทธิภาพการเจาะของบิตจะดีขึ้นและบิตมีความเร็วในการเจาะที่สูงขึ้น โดยทั่วไปความแข็งแรงในการก่อตัวที่ใหญ่ขึ้นคือจำนวนฟันตัดมากขึ้นและจำนวนปีกตัดโดยทั่วไปมากขึ้น จำนวนปีก PDC บิตไม่น้อยกว่า3แต่มีไม่กี่มากกว่า10

2.การวิเคราะห์เปรียบเทียบกลไกการทำลายหินระหว่างบิตลูกกลิ้งและบิต PDC

กลไกของหินทำลายโดยลูกกลิ้งบิต ภายใต้การกระทำของความดันบิตและการหมุนสตริงเจาะฟันบดและขุดลงไปในหินและในเวลาเดียวกันผลิตบางเลื่อนและตัดหิน เมื่อกรวยม้วนที่ด้านล่างของหลุมฟันบนกรวยส่งผลกระทบอย่างต่อเนื่องและกดเข้าไปในการก่อตัว ผลกระทบนี้สามารถบดส่วนหนึ่งของหินด้านล่างและตัดส่วนที่เหลือของหินระหว่างฟันโดยผลเฉือนนำโดยลูกกลิ้งเลื่อน, เพื่อให้หินด้านล่างแตกอย่างสมบูรณ์และสามารถขยายได้ดี

กลไกการทำลายหินของ PDC บิต หลักการทำงานของ PDC bit นั้นเหมือนกับดอกสว่านขูด

(1) เมื่อ PDC บิตเจาะเข้าไปในบางรูปแบบยากก็กดหินภายใต้การกระทำของ WOB, ซึ่งทำให้หินสัมผัสกับเพชรในสภาพความเครียดสูงมากและทำให้หินปรากฏเป็นพลาสติก

(2) ในพลาสติก (หรือหินเป็นพลาสติกภายใต้ความเครียด) การก่อตัวเพชรขุดเข้าไปในการก่อตัวและทำให้หินด้านหน้าที่จะทำลายหรือการไหลของพลาสติกภายใต้การกระทำของแรงบิดบิต, ซึ่งแยกออกจากเมทริกซ์หินและสร้างเศษหิน

(3) ในหินที่มีความเปราะบางสูงความเครียดที่ผลิตภายใต้การกระทำของ WOB และแรงบิดทำให้หินแสดงการแตกหักเปราะนั่นคือการพูด, หินถูกทำลายโดยแรงเฉือนและความตึงเครียด ในกรณีนี้ความเร็วในการทำลายหินของบิตเพชรจะสูงขึ้นและปริมาณของการทำลายหินมีขนาดใหญ่กว่าการกระจัดหลังจากขุดเพชร

(4) ในฮาร์ดร็อคเนื่องจากข้อจำกัดของความแข็งแรงของเพชรตัวเองความดันบิตบนเพชรขนาดใหญ่ไม่เพียงพอที่จะทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติกในหิน, ดังนั้นเพชรที่มีอนุภาคละเอียดโดยทั่วไปจะใช้ในการทำบิตเพชรชุบสำหรับการเจาะ, ซึ่งเป็นลักษณะการตัดขนาดเล็กแกะสลักและวิธีอื่นๆที่จะทำลายหินขึ้นอยู่กับมุมของเพชร การตัดจึงแยกออกจากกันโดยทั่วไปผงละเอียดและประสิทธิภาพการทำงานและอายุการใช้งานของบิตต่ำมาก

3.เงื่อนไขที่ใช้บังคับของดอกสว่านโรตารี่และดอกสว่าน PDC

ขอบเขตการใช้งานของดอกสว่านโรตารี่หินใช้กันอย่างแพร่หลายในการเจาะปิโตรเลียมและการเจาะทางธรณีวิทยา ดอกสว่านโรตารี่ร็อคมีผลของการส่งผลกระทบบดและตัดการก่อตัวของหินเมื่อหมุน ดังนั้นดอกสว่านโรตารี่สามารถปรับให้เข้ากับรูปแบบต่างๆอ่อนนุ่มปานกลางและแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากการเกิดขึ้นของบิตลูกกลิ้งกรวยเจ็ทและบิตลูกกลิ้งกรวยหัวฉีดยาว ความเร็วในการเจาะของลูกกลิ้งกรวยเพิ่มขึ้นอย่างมาก เป็นการปฏิวัติที่สำคัญในประวัติศาสตร์การพัฒนาของ Roller CONE bits ตามประเภทของฟันลูกกลิ้งกรวยบิตสามารถแบ่งออกเป็นฟันบด (ฟันเหล็ก) ลูกกลิ้งกรวยบิตและแทรก (โลหะผสมแข็งฟันลูกกลิ้งกรวยบิตมีการติดตั้งบนกรวยลูกกลิ้ง; ตามจำนวนกรวยลูกกลิ้งพวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นดอกสว่านโรตารี่เดี่ยวและดอกสว่านไทรทันและประกอบบิตหลายกรวย ดอกสว่าน tricone ใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในและต่างประเทศ

ขอบเขตการใช้งานของบิต PDC ในปัจจุบันมักใช้ส่วนที่ดีโคลนที่ใช้น้ำมันหรือโคลนสูตรน้ำที่ใช้ในส่วนที่ไม่ลดดีซึ่งบิตต้องทำงานเป็นเวลานานที่ด้านล่างของบ่อน้ำ บิต PDC ยังมีข้อดีในเครื่องมือเจาะความเร็วสูงเช่นเทอร์โบสว่านสกรูหรือส่วนเบี่ยงเบน

บิต PDC มักใช้ในการก่อตัวที่มีแรงอัดต่ำการซีเมนต์ที่ไม่ดีความขรุขระต่ำหรือ interlayer บางๆเช่น Salt Rock, ยิปซั่มร็อค, marl, หินปูนฯลฯ, และการก่อตัวที่มีแรงอัดปานกลางความขรุขระและความเปราะบางเช่นหินทราย, shale ซิลิโคน, หินคาร์บอเนตที่มีรูพรุนและหินยิปซั่ม แต่บิต PDC อยู่ในแรงอัดสูงซีเมนต์แน่นเช่นหินทรายขัด, chert และหินแกรนิต, คอรันดัม, pyrite และหลุมฝังศพผลกระทบไม่ดี

บริษัทบริการหลายแห่งและผู้รับเหมาเจาะใช้ซอฟต์แวร์วิเคราะห์แรงอัดของหินเพื่อกำหนดความแข็งของการก่อตัว แบบจำลองการวิเคราะห์คอมพิวเตอร์ของแรงอัดของหินเหล่านี้ใช้เทคโนโลยีการวิเคราะห์การเข้าสู่ระบบเพื่อวิเคราะห์และกำหนดแรงอัดสามแนวของการก่อตัว ซอฟต์แวร์วิเคราะห์แรงอัดของหินสามารถช่วยให้ผู้รับเหมาเจาะกำหนดส่วนที่เจาะได้ดีของบิต PDC เพิ่มประสิทธิภาพการเลือกบิตและกำหนดพารามิเตอร์การเจาะที่ดีที่สุด การพัฒนาและการประยุกต์ใช้ซอฟต์แวร์นี้สามารถส่งเสริมการใช้บิต PDC

4.ข้อดีและข้อเสียของดอกลูกกลิ้งและดอกสว่าน PDC

ข้อดีและ disadvantagES of Roller bit

(1) กรวยบิตเหมาะสำหรับ strata ต่างๆดังนั้นจึงเป็นบิตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด

(2) การตัดหินที่ผลิตโดยหินหักของบิตกรวยมีขนาดใหญ่ซึ่งเป็นประโยชน์ในการแยกแยะการตัดหินและตัดสินเงื่อนไขทางธรณีวิทยาได้อย่างถูกต้องมากขึ้น

(3) อายุการใช้งานของบิตกรวยไม่นานพอและภาพมีขนาดเล็กซึ่งจะเพิ่มเวลาการสะดุดและส่งผลกระทบต่อความคืบหน้าในการก่อสร้างทั้งหมด นอกจากนี้การสะดุดบ่อยๆจะช่วยยืดเวลาการแช่โคลนไปยังอ่างเก็บน้ำน้ำมันและก๊าซทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่ออ่างเก็บน้ำน้ำมันและก๊าซและส่งผลต่อการใช้ประโยชน์จากน้ำมันและก๊าซ

(4) แกนของดอกสว่านกรวยไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ซึ่งจะเพิ่มค่าใช้จ่ายในการเจาะในระดับหนึ่ง

(5) เนื่องจากข้อจำกัดของลักษณะโครงสร้างบิตกรวยเป็นเรื่องง่ายที่จะตกอยู่ที่ด้านล่างของดีและทำให้เกิดอุบัติเหตุ downhole.

ข้อดีและข้อเสียของ PDC bit

(1) PDC บิตเหมาะสำหรับความเร็วสูงการกระจัดสูงและ WOB ต่ำดังนั้นความต้องการของอุปกรณ์ค่อนข้างสูง

(2) หลักการทำงานของ PDC bit นั้นเหมือนกับดอกสว่านดังนั้นโดยทั่วไปจะต้องใช้ WOB ที่ต่ำกว่าและความเร็วในการหมุนที่สูงขึ้น ความดันบิตของบิต PDC โดยทั่วไปคือ20-40% ของบิตขนาดเดียวกันเมื่อใช้ในไซต์

(3) บิต PDC ประกอบด้วยบิตเมทริกซ์และแผ่นคอมโพสิตเพชร เมื่อตัดหินแผ่นคอมโพสิตส่วนใหญ่สัมผัสกับหิน เมทริกซ์จะไม่ได้รับความเสียหายโดยทั่วไปดังนั้นเมทริกซ์จึงสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ในระดับหนึ่งค่าใช้จ่ายในการเจาะจะถูกบันทึกไว้

(4) PDC บิตไม่ได้ใช้ดีในหินทรายขัด, chert และหินแกรนิต, คอรันดัม, pyrite และกรวดที่มีแรงอัดสูงและ cementation แน่น

(5) เมื่อเจาะบิต PDC การตัดขนาดเล็กจะรับรู้โดยมุมขอบของเพชร เพื่อทำลายหินโดยการแกะสลักฯลฯการตัดแยกออกจากกันด้วยวิธีนี้โดยทั่วไปเป็นผงเนื้อละเอียด มันไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะตัดสินสถานการณ์ downhole ได้อย่างถูกต้องเมื่อตัดการเข้าสู่ระบบจะใช้ในสนาม

(6) เนื่องจากลักษณะบางอย่างของ PDC บิตเองจึงทำให้เกิดปัญหาของการเบี่ยงเบนและการควบคุม Azimuth ในทิศทางที่ดีดังนั้นจึงมักใช้ในทิศทางสนามได้ดี

5.โอกาสในการพัฒนาบิตกรวย5บิตและบิต PDC

ข้อดีของดอกสว่านลูกกลิ้งและดอกสว่าน PDC นั้นชัดเจนมากในกระบวนการเจาะ ลูกกลิ้ง PDC ผสมบิตออกมาและถูกนำมาใช้ในการขุดเจาะภาคสนามและได้ผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง ด้วยการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจะมีโครงสร้างบิตและเทคโนโลยีการเจาะที่ทันสมัยมากขึ้น