Mga Himan nga Panguna sa Downhole: Usa ka Kompleto nga Giya sa Klasipikasyon ug Paggamit sa Roller Cone Bits ug Diamond Bits

Sa mga operasyon sa pag-drill sa lana, ang drill bit mao ang kinauyokan nga himan sa pagbungkag sa bato, ug ang performance niini direktang makaapekto sa efficiency ug gasto sa pag-drill. Atubangan sa komplikado ug lainlain nga mga kondisyon sa pagporma, ang husto nga pagpili sa roller cone bits ug diamond bits nahimong usa ka importante nga buluhaton para sa mga drilling engineer.

01 Roller Cone Bits: Mga Gamit nga Magamit sa Pagpahiangay sa mga Pormasyon

Sukad sa pagpaila niini niadtong 1909, ang mga roller cone bits nahimong labing kaylap nga gigamit nga tipo sa bit sa rotary drilling. Ang ilang talagsaon nga multi·cone nga istruktura nagtugot kanila sa pagpahiangay sa lainlaing mga kondisyon sa pagporma gikan sa humok hangtod sa grabe ka gahi.

Istruktura ug Kinauyokan nga Teknolohiya

Ang usa ka roller cone bit gilangkoban sa lima ka nag-unang sangkap:

· Lawas sa bit: Tulo ka tiil sa kono nga gi-weld, nga adunay hilo sa koneksyon sa ibabaw.

· Mga Cone: Mga lawas nga metal nga nipis nga adunay mga giniling nga ngipon o mga tungsten carbide insert (TCI) sa ibabaw.

· Sistema sa bearing: Naglakip sa upat ka set sa bearing: dako, medium, gamay ug thrust.

· Mga Nozzle: Kasagaran 3·4 ka nozzle nga may diyametro nga 7·14 mm.

· Sistema sa lubrication ug seal: Mga seal nga goma o metal nga gihiusa sa usa ka pressure compensation device.

Ang teknolohiya sa bearing seal usa ka importanteng kalamboan sa roller cone bits. Ang mga modernong bits naggamit ug pressure·compensated lubrication system nga nagmintinar sa dinamikong balanse tali sa lubricant pressure sa bearing chamber ug sa downhole drilling fluid column pressure pinaagi sa pressure transmission passage, pressure compensation membrane ug lubricant cup.

Sistema sa Klasipikasyon ug Kodigo sa IADC

Ang International Association of Drilling Contractors (IADC) nagtukod og usa ka global nga sumbanan alang sa pagklasipikar sa mga roller cone bits, gamit ang tulo ka digit nga sistema sa code:

· Unang digit: Tipo sa ngipon ug angay nga pormasyon

· 1: Giling nga ngipon, humok nga pormasyon

· 2: Giling nga ngipon, medium ngadto sa medium·gahi nga pormasyon

· 3: Giling nga ngipon, gahi, hait nga pormasyon

· 5: TCI, humok ngadto sa kasarangan nga pormasyon

· 6: TCI, medium·hard formation

· 7: TCI, gahi, abrasive nga pormasyon

· 8: TCI, gahi kaayo, pormasyon nga grabe ka abrasive

· Ikaduhang numero: Subgrade sa katig-a sa pormasyon (1·4, ang mas dako nga numero nagpakita sa mas gahi nga pormasyon)

· Ikatulong digit: Mga bahin sa istruktura sa bit

· 4: Selyado nga rolling bearing

· 6: Selyado nga journal bearing

· 7: Selyado nga journal bearing + proteksyon sa gauge nga adunay TCI

· 8: Kickoff bit para sa mga directional well

Gipasimple nga Sistema sa Klasipikasyon sa IADC para sa mga Roller Cone Bits

Mekanismo sa Pagbungkag sa Bato ug mga Kinaiya sa Paglihok

Kung moandar ang roller cone bit, kini magpakita og tulo ka composite motions:

· Rebolusyon: Ang mga cone motuyok pakanan uban sa lawas sa bit.

· Pagtuyok: Ang mga ngipon motuyok nga pakaliwa libot sa ehe sa kono.

· Pag-slide: Apil ang radial ug tangential nga pag-slide.

Kining hiniusa nga paglihok nagpatunghag doble nga epekto sa pagbungkag sa bato:

1. Pagdugmok sa impact: Ang nagpuli-puli nga pagdikit sa usa ug doble nga ngipon makamugna og bertikal nga pagkurog, nga makamugna og impact load.

2. Paggunting sa bato: Nakab-ot pinaagi sa overhang, offset ug multi-cone geometry, nga makapahimo sa paggunting sa bato.

Estratehiya sa Pagpili sa Bit ug Pagpares sa Pagporma

Mga batakang prinsipyo sa pagpili sa roller cone bits sumala sa mga kabtangan sa bato:

· Humok nga mga pormasyon: Pagpili og mga bit nga adunay offset, overhang, ug multi-cone nga disenyo; nga adunay taas, lapad, ug lapad nga gilay-on nga milled teeth o TCI.

· Mga pormasyon nga medium-hard: Bawasan ang offset, overhang, ug multi-cone nga mga kantidad; gamita ang mubo, pig-ot, ug duol nga gilay-on sa mga ngipon.

· Gahi ug hait nga mga pormasyon: Gamita ang single-cone geometry, walay overhang, walay offset; gamita ang spherical o conical-spherical nga TCI.

· Mga pormasyon nga daling mabali ang lungag: Pilia ang mga piraso nga mubo ang ngipon nga gamay ra o walay offset ug walay gauge protection, ug pilia ang mas humok gamay kay sa aktwal nga pormasyon.

· Mga interbedded nga humok-gahi nga pormasyon: Pilia ang bit base sa mas gahi nga bato, ug i-adjust ang mga parameter sa pag-drill sa dinamikong paagi.

Mga tubag sa espesyal nga kondisyon:

· Nipis nga mga lungag (<177 mm): Gamita ang single-cone bits, nga adunay mas dagkong mga cone, ngipon ug mga bearings para sa mas taas nga kalig-on.

· Direksyon sa pag-drill: Pagpili og mga bit nga adunay IADC ikatulong digit 8 (gipahinungod nga mga kickoff bit).

02 Diamond Bits: Ang Kinatas-ang Himan para sa mga Lisod nga Pormasyon

Ang diamante adunay pinakataas nga natural nga katig-a (Mohs hardness 10, compressive strength hangtod sa 8800 MPa, wear resistance 9000 ka pilo kay sa asero). Ang mga diamante nga bits naggamit niini nga kabtangan aron mahimong katapusang hinagiban alang sa pag-atubang sa mga gahi nga pormasyon.

Klasipikasyon ug Teknolohikal nga Ebolusyon

Ang modernong mga piraso sa diamante gibahin sa tulo ka klase:

1. Mga piraso sa diamante nga gibutang sa ibabaw

· Mga partikulo sa diamante nga nabuyagyag sa ibabaw sa korona.

· Haom para sa medium-hard ngadto sa hard nga mga pormasyon.

· Grado sa gidak-on sa diamante:

· Humok nga mga pormasyon: 2 ka bato/karat (gibana-bana nga 4 mm nga diametro)

· Mga pormasyon nga kasarangan ang katig-a: 3-4 ka bato/karat (gibana-bana nga 3.6 mm)

· Mga gahi nga pormasyon: 10‑15 ka bato/karat (gibana-bana nga 2.0 mm)

2. Mga piraso sa diamante nga gi-impregnate

· Mga diamante nga gisulod sa matrix (60‑400 ka bato/carat).

· Haom para sa gahi kaayo ug hait nga mga pormasyon (chert, siliceous dolomite, ug uban pa).

· Pagpahait sa kaugalingon nga nahimo pinaagi sa matrix wear.

3. Mga PDC bits (Polycrystalline Diamond Compact)

· Unang gipaila sa General Electric niadtong 1973.

· Istruktura sa pamutol: diamante nga lut-od + tungsten carbide substrate.

· Magamit nga mga pormasyon: humok ngadto sa medium-hard nga homogenous nga mga pormasyon.

Mga Parameter sa Istruktura ug Pangunang Disenyo

Ang mga diamante nga bits adunay usa ka integral nga lawas nga walay naglihok nga mga bahin, nga kasagaran gilangkoban sa:

· Lawas nga asero: Medium carbon steel, may hilo nga ibabaw.

· Matrix: Pulbos nga tungsten carbide + metal nga pangbugkos nga hinimo gikan sa tumbaga, katig-a HRC 30‑45.

· Mga elemento sa paggunting: Natural/sintetikong mga diamante o mga pamutol sa PDC.

· Disenyo sa haydroliko: Mga nozzle, agianan sa tubig (radial, spiral, ug uban pa).

Mga importanteng parametro sa disenyo:

· Konsentrasyon sa diamante: I-adjust sumala sa pagka-abrasive sa pormasyon – mas taas nga konsentrasyon para sa mas abrasive nga mga pormasyon.

· Gitas-on sa pagkaladlad:

· Humok nga mga pormasyon: 1/3 sa diametro sa diamante

· Mga gahi nga pormasyon: 1/6‑1/10 sa diametro sa diamante

· Porma sa korona: Patag (homogeneous nga mga pormasyon), lingin (gahi nga mga pormasyon), ngilit (mga hait nga pormasyon).

Mekanismo sa Pagbungkag sa Bato ug Tubag sa Pormasyon

Ang paagi sa pagbungkag sa bato sa mga diamante mausab uban sa mga kinaiya sa pormasyon:

· Plastik nga mga pormasyon (bato nga lapok, gypsum, ug uban pa) – Susama sa proseso sa "pag-arado"; ang mga diamante motuhop ug mopahinabog plastik nga pag-agos sa bato.

· Mga brittle nga pormasyon (quartz sandstone, ug uban pa) – Nagmugna og volumetric crushing pit; ang gidak-on sa mga cuttings 2-4 ka pilo sa diamond exposure, episyente kaayo.

· Mga gahi nga bato (chert, siliceous rock) – Gamita ang mga biti nga gibuboan og tubig; ang pagbuak gihimo pinaagi sa micro-cutting ug pagkamot, susama sa paggaling gamit ang ligid.

Mga Kaayohan ug Limitasyon sa mga PDC Bits

Isip usa ka rebolusyonaryong produkto sulod sa pamilya sa diamond bit, ang mga PDC bit adunay talagsaon nga mga bentaha:

Mga kinaiya sa istruktura:

· PDC bit nga hinimo sa asero: Usa ka piraso nga medium carbon steel, gipagahi ang nawong.

· Matrix-body PDC bit: Ibabaw nga lawas nga asero + ubos nga tungsten carbide matrix – mas maayong performance.

Disenyo sa profile:

· Parabolic: Humok nga mga pormasyon, taas nga footage, taas nga ROP.

· Lingin: Haom para sa rotary table drilling, makatabang sa pagsulod sa gahi nga mga interbed.

· Konikal: Kusog nga pag-drilling, maayong pagsulod.

Mga Limitasyon:

· Dili angay para sa mga graba o humok ug gahi nga mga pormasyon nga nagsalimbong sa mga bato.

· Limitasyon sa temperatura (mopaspas ang pagkaguba kon molapas sa 350°C; mohinay ang pagkaguba kon molapas sa 700°C).

· Mas ubos ang resistensya sa impact; ang mga bag-ong cutter daling mabuak ang mga ngilit.

Pagtandi sa Paggamit sa Diamond Bit pinaagi sa Pormasyon

03 Giya sa Siyentipikong Pagpili: Pagpares sa mga Panginahanglanon sa Pagporma ug Operasyon

Bulawanong mga Lagda alang sa Pagpili sa Roller Cone Bit

1. Pagpares sa katig-a sa pormasyon

· Humok nga mga pormasyon: pilia ang mga piraso nga taas ang offset, overhang, multi-cone, ug porma-wedge o porma-scoop nga mga ngipon.

· Gahi nga mga pormasyon: gamita ang single-cone, walay offset, ug spherical o conical-spherical nga mga ngipon.

2. Pagdumala sa pagka-abrasive

· Para sa mga abrasive nga pormasyon, pilia ang mga TCI bits nga adunay gauge protection.

· Kon ang mga ngipon sa gawas nga laray lingin samtang ang mga ngipon sa sulod gamay ra ang pagkaguba, dugangi ang proteksyon sa gauge sa sunod nga bit.

3. Mga tubag sa espesyal nga kondisyon

· Mga pormasyon nga daling mabali ang lungag: pilia ang mga piraso nga mubo ang ngipon nga gamay ra o walay offset; pilia ang medyo humok kaysa sa aktwal nga pormasyon.

· Mga humok ug gahi nga interbedded layer: pilia ang bit base sa mas gahi nga bato, dinamikong i-adjust ang mga parameter.

· Lawom nga mga seksyon: pilia ang mga piraso nga adunay taas nga kinatibuk-ang footage aron mabayran ang nawala nga oras sa tripping.

Estratehiya sa Pagpili sa Diamond Bit

1. Kanus-a gamiton ang mga PDC bit

· Labing maayong gamit: taas ug parehas nga humok ngadto sa medium-hard nga mga pormasyon (shale, mudstone, gypsum, ug uban pa).

· Gidili nga paggamit: mga higdaanan sa graba, mga chert interlayer, humok-gahi nga interbedded nga mga pormasyon.

· Pagtakda sa parametro: ubos nga WOB (30‑60 kN), taas nga RPM (100‑300 rpm), taas nga gikusgon sa pag-agos.

2. Kanus-a gamiton ang natural/sintetikong mga bit sa diamante

· Gahi ngadto sa gahi kaayo nga mga pormasyon (granite, quartz sandstone, ug uban pa).

· Mga pormasyon nga grabe ka abraso (chert, siliceous dolomite).

· Turbodrilling, lawom ug ultra-lawom nga mga atabay, mga operasyon sa pag-core.

3. Espesyal nga mga kinahanglanon para sa mga coring bits

· Mga roller cone coring bits: upat ka cone (conical/cylindrical) o unom ka cone (full-barrel) nga disenyo.

· Mga diamond coring bits: ang mga cutter kinahanglan nga simetriko ang pagkahan-ay nga adunay parehas nga resistensya sa pagkaguba.

· Pangunang timailhan: ang sulod nga lungag konsentriko nga adunay gawas nga diyametro aron malikayan ang elliptical core.

Pagdayagnos ug Pagdumala sa Downhole Anomaly

Pag-ila sa mga kondisyon sa pag-operate sa roller cone bit:

· Pagkapakyas sa bearing: Siklikal nga pag-bounce sa rotary table, nagkagrabe ubos sa taas nga WOB, moubos ang ROP apan normal ang presyur sa bomba.

· Nawala nga kono: Grabe nga pag-usab-usab sa torque, ang timailhan sa gibug-aton kusog nga nag-usab-usab, ang gitas-on sa pisi mausab kon kuhaon.

· Mga ngipon nga patag ang pagkaguba: Naminusan ang karga sa rotary table, walay pag-bounce, kalit nga pagkunhod sa ROP.

Mga pagdili sa paggamit sa diamante:

· Kinahanglan nga limpyo ang ilawom nga lungag sa dili pa idagan sa lungag; siguroha nga walay mga basura nga metal.

· Sugdi ang pag-drill gamit ang hinay nga WOB, ubos nga RPM para sa “break-in” (0.5 m nga bottom hole profiling).

· Likayi ang pag-reaming; kon gikinahanglan, gamit ang hinay nga WOB, ubos nga RPM, ug makanunayong operasyon.

04 Mga Pinakabag-ong Uso ug Mga Punto sa Pagpraktis sa Natad

Mga direksyon sa teknolohikal nga inobasyon

Teknolohiya sa pag-drill gamit ang high-pressure jet:

· Migamit og ultra-high pressure jets (150-200 MPa) aron makatabang sa pagbungkag sa bato.

· Ang mga downhole intensifier usa ka sentro sa R&D; ang mga pagsulay nagpakita nga ang ROP mahimong motaas og 3-5 ka pilo.

· Ang mga teknikal nga hagit naglakip sa ultra-high pressure sealing ug transmission.

Mga sistema sa intelihente nga bit:

· Ang mga naka-embed nga sensor nagmonitor sa kondisyon sa bit sa tinuod nga oras.

· Mapasibo nga pag-adjust sa mga parameter sa pagputol aron mohaum sa mga pagbag-o sa pormasyon.

· Pag-analisar sa dagkong datos aron ma-optimize ang pagpili sa bit ug matagna ang kinabuhi sa serbisyo.

Bulawanong mga Lagda sa Nataran

1. Pagdesisyon kung kanus-a mogawas sa lungag

· Padayon nga pagkunhod sa ROP (sa homogenous nga mga pormasyon).

· Kalit nga pag-ubos sa ROP nga walay epektibo nga mga lakang sa pagtul-id (pagbag-o sa pormasyon).

· Kalit nga pagtaas sa torque inubanan sa pagkunhod sa ROP (kadaot sa bit).

· Kalit nga pag-ubos sa presyur sa bomba (nawala nga nozzle o nahugasan nga drill string).

2. Mga lakang aron mapalawig ang kinabuhi sa bit

· Padagana ang bag-ong bit nga adunay hinay nga WOB ug ubos nga RPM aron ma-break in.

· Gamita ang bit protector (anti-bounce device).

· Matag karon ug unya nga mubo nga mga biyahe aron limpyohan ang mga hugaw sa ilalom sa lungag.

· Likayi ang sobra nga pagtuyok sa ilawom.

3. Pag-analisar sa ekonomiya

· Kwentaha ang gasto kada metro = (gastos sa bit + gasto sa oras sa pag-drill) / footage.

· Bisan tuod mas mahal ang unit cost sa mga PDC bit, sa angay nga mga pormasyon ang usa ka PDC bit maka-drill og 3-5 ka pilo sa footage sa usa ka roller cone bit.

· Sa lawom nga mga seksyon, unaha ang mga piraso nga adunay taas nga kinatibuk-ang footage aron mabayran ang nawala nga oras sa tripping.

Ang pagpili sa bit usa ka tukma nga teknolohiya nga naghiusa sa siyentipikong teorya ug kasinatian sa natad. Ang mga roller cone bit, uban sa ilang halapad nga pagkaangay, nagpabilin nga labing komon nga tipo sa bit karon. Ang mga diamond bit, labi na ang mga PDC bit, nagpakita sa dili hitupngan nga kahusayan sa piho nga mga pormasyon.

Ang pag-master sa sistema sa klasipikasyon sa IADC, pagsabot sa mga mekanismo sa pagbungkag sa bato sa lain-laing mga bit, ug komprehensibo nga pagtimbang-timbang sa lithology, wellbore configuration ug mga kinahanglanon sa operasyon makab-ot ang hingpit nga pagkaparehas tali sa bit ug formation. Uban sa paggamit sa mga downhole sensor, big data analytics ug artificial intelligence, ang pagpili sa bit nagbalhin gikan sa mga desisyon nga gibase sa kasinatian ngadto sa intelihenteng precision matching, nga padayon nga nagduso sa rebolusyonaryong mga kalamboan sa kahusayan sa pag-drill.

Kontaka si: Jessie Zhou

Mobile/Whatsapp:+0086-18109206861

Email: energy@landrilltools.com