Perbincangan tentang mengoptimumkan prestasi bit gerudi PDC untuk mencapai peningkatan kelajuan penggerudian
Dalam kejuruteraan penggerudian, memberikan permainan sepenuhnya kepada kesan maksimum bit gerudi PDC (komposit berlian polihabluran) adalah salah satu cara utama untuk meningkatkan kecekapan penggerudian. Makalah ini akan meneroka secara mendalam faktor langsung yang mempengaruhi peningkatan kelajuan penggerudian bit gerudi PDC, dan menganalisis hubungan antara tekanan penggerudian tinggi, kelajuan putaran tinggi dan ketumpatan gigi pada kelajuan penggerudian dan kehausan bit gerudi PDC untuk meneroka punca kegagalan pramatang mata gerudi PDC dan mekanisme hausnya.
Kajian teori telah menunjukkan bahawa tekanan penggerudian (iaitu kedalaman penembusan mata gerudi) dan kelajuan putaran adalah faktor paling langsung yang mempengaruhi kelajuan penggerudian mekanikal mata gerudi, dan biasanya terdapat hubungan linear antara kedua-duanya dan kelajuan penggerudian mekanikal. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi sebenar, tindak balas tak linear sering berlaku antara tekanan penggerudian dan kelajuan penggerudian mekanikal. Juruteknik lapangan sering mengaitkannya dengan kegagalan mata gerudi atau faktor pembentukan, tetapi sebenarnya, sebabnya ialah faktor "tidak normal" yang berlaku semasa penggerudian.
Faktor-faktor ini termasuk:
1.Faktor yang secara langsung mempengaruhi prestasi mata gerudi termasuk getaran paksi, kilasan, sisi mata gerudi (vorteks, kayu-gelinciran, lompat gerudi, dsb.), pembersihan dasar yang lemah, pembungkusan lumpur gigi pemotong atau mata gerudi, heterogeniti pembentukan dan ketidakpadanan antara kaedah pecah batu dan litologi pembentukan.
2.Faktor bukan-mata gerudi yang mempengaruhi input tenaga penggerudian termasuk struktur geologi kompleks yang mengehadkan penggunaan alat penggerudian kuasa lubang bawah, kesan lengkokan tiub lubang bawah, had kilasan rendah bagi pemacu atas dan alatan, sudut kecenderungan telaga yang besar memerlukan tekanan dan angkat yang ringan, MWD dan pengumpulan isyarat alatan lain serta masalah pembawa batu dan sokongan tekanan di bahagian mendatar yang panjang.
Field practice abroad shows that under high drilling pressure (>200 kN), kelajuan penggerudian bit gerudi PDC dipertingkatkan dengan ketara tanpa meningkatkan kehausan. Penemuan ini bertentangan dengan prinsip penggunaan mata gerudi PDC "tekanan penggerudian rendah, kelajuan tinggi" yang telah lama dipatuhi oleh juruteknik penggerudian Cina. Inferens bahawa "semakin tinggi tekanan penggerudian, semakin kecil kehausan mata gerudi" telah disahkan melalui ujian pengisaran basah granit yang memotong turet turet menegak (ujian VTL). Keputusan ujian menunjukkan bahawa di bawah parameter pemotongan yang sama, semakin besar kedalaman penembusan gigi pemotong PDC (mewakili tekanan penggerudian yang lebih tinggi), semakin kecil volum haus, yang membuktikan ketepatan inferens.
1. Apabila mata gerudi PDC berada dalam keadaan pecah batu yang cekap, meningkatkan tekanan penggerudian boleh mengurangkan haus mata gerudi.
2."Bit gerudi PDC + tekanan penggerudian tinggi" digabungkan dengan alat penggerudian kuasa lubang bawah (seperti skru tork tinggi, dsb.) secara berkesan boleh meningkatkan kelajuan penggerudian mekanikal dan mengurangkan haus bit gerudi.
3. Dalam formasi batuan keras (seperti granit), kelajuan penggerudian mekanikal bit gerudi PDC dan tekanan penggerudian masih mengekalkan hubungan linear, dan meningkatkan tekanan penggerudian secara berkesan boleh melambatkan haus mata gerudi.
4. Pelaksanaan khusus "bit gerudi PDC + tekanan penggerudian tinggi" dihadkan oleh keadaan penggerudian sebenar, tetapi ia boleh diselesaikan dengan teknologi dan peralatan penggerudian termaju.
Hubungan antara kelajuan putaran dan haus pemotong PDC dikaji menggunakan ujian VTL (granit pemotong pemotong PDC). Keputusan ujian menunjukkan bahawa volum haus pemotong PDC meningkat dengan peningkatan kelajuan linear (kelajuan putaran), dan apabila kelajuan linear melebihi ambang tertentu, volum haus pemotong tidak lagi berkaitan secara linear dengan jarak perjalanan, dan kadar haus meningkat dengan ketara. Penyelidikan National Oilwell Corporation mendapati bahawa dalam keadaan "kelajuan tinggi dan potongan rendah-masuk", suhu pemotong akan meningkat dengan cepat, menyebabkan ia haus dan gagal dalam jarak perjalanan yang sangat singkat. Walau bagaimanapun, kualiti semasa pemotong PDC boleh memenuhi sepenuhnya keperluan penggerudian-jangka panjang dan cekap dalam kebanyakan formasi pada kelajuan tinggi 400-500 r/min. -Alat penggerudian kuasa berkelajuan tinggi dengan bit gerudi PDC juga telah menjadi pilihan biasa untuk penggerudian asing. Atas sebab ini, penyelesaian teknologi tiga-kelajuan tinggi-tinggi "tekanan penggerudian tinggi + kelajuan tinggi + ketumpatan gigi tinggi mata gerudi PDC" telah dicadangkan. Ujian lapangan telah membuktikan bahawa penyelesaian ini telah meningkatkan rakaman penggerudian satu perjalanan dan kelajuan penggerudian mekanikal bit gerudi PDC.
Untuk meneroka hubungan antara ketumpatan gigi bit gerudi (bilangan bilah, saiz gigi pemotongan) dan kadar penembusan mekanikal, ujian lapangan telah dijalankan di blok Luojia di Shengli Oilfield. Keputusan menunjukkan bahawa φ19.0 mm bahagian komposit empat-bilah SK419-YS PDC yang biasa digunakan mempunyai kadar penembusan mekanikal terendah, manakala bahagian komposit φ19.0 mm lima-bilah SK519-YS PDC berprestasi lebih baik. Kadar penembusan mekanikal tertinggi ialah bit gerudi PDC SK522-YS komposit φ22.0 mm komposit lima bilah, yang menggunakan reka bentuk kelajuan pemotongan pantas gigi besar.
1. Kelebihan bit gerudi "beberapa bilah, bilah besar" boleh direalisasikan sepenuhnya melalui peningkatan parameter penggerudian.
2. Selagi tekanan penggerudian, tork, tekanan pam dan anjakan yang mencukupi disediakan untuk memastikan keseimbangan dinamik "makan dalam, memotong dan menyahcas dalam masa", walaupun-mata gerudi PDC berketumpatan tinggi dengan "berbilang bilah dan gigi kecil" boleh mencapai penggerudian optimum dan pantas bagi mata gerudi berketumpatan tinggi-gigi.
Berdasarkan peranti ujian VTL, ujian dalaman telah dijalankan pada silinder blok berlian polihablur nano (NPD) φ6.0 mm. Keputusan menunjukkan bahawa NPD pecah dengan cepat selepas menyentuh granit, dan patahnya agak licin. Berbanding dengan pemotong PDC, walaupun NPD mempunyai kekerasan yang tinggi (NPD mempunyai kekerasan 130-140 GPa, manakala pemotong PDC mempunyai kekerasan hanya 50-70 GPa), NPD mempunyai rintangan hentaman yang lemah dan masih sukar untuk memenuhi keperluan penggerudian dan pecah batu yang lebih tinggi. Oleh itu, bahan pemecah batu untuk penggerudian minyak dan gas tidak boleh secara membuta tuli mengejar kekerasan ultra tinggi, tetapi harus mencari keseimbangan terbaik antara kekerasan dan keliatan, dan tahap teknikal kekuatan bahan dan penyepaduan keliatan perlu dipertingkatkan secara berterusan.
Kesan penyingkiran kobalt pada rintangan haus dan rintangan hentaman pemotong PDC telah dikaji menggunakan ujian VTL. Keputusan menunjukkan bahawa rintangan haus dan kestabilan terma pemotong PDC dipertingkatkan dengan berkesan selepas penyahcubaan, tetapi rintangan hentaman pemotong PDC nyahcoba adalah agak lemah. Kehausan pantas pemotong PDC bergantung pada dua keadaan: satu ialah pemotong mempunyai tepi pengisaran yang besar dan tepi pengisaran telah memasuki kawasan yang tidak-nyah kobal; yang lain ialah haba yang dihasilkan oleh geseran antara tepi pengisaran dan batu adalah mencukupi. Adalah disyorkan untuk menggunakan peningkatan parameter penggerudian (meningkatkan tekanan penggerudian, meningkatkan anjakan, dll.) pada peringkat awal pemotong PDC memasuki telaga untuk memendekkan jarak perjalanan yang diperlukan untuk mendapatkan rakaman yang sama, dan untuk melepaskan keratan dan haba geseran tepat pada masanya, dengan itu memperlahankan haus pemotong.
Secara ringkasnya, kita boleh membuat kesimpulan berikut:
1.Meningkatkan tekanan penggerudian boleh mencapai peningkatan kelajuan penggerudian.
2. Peningkatan parameter penggerudian adalah sesuai untuk peningkatan kelajuan batu keras.
3.Meningkatkan kelajuan putaran akan meningkatkan kelajuan penggerudian mekanikal mata gerudi.
4. Ketumpatan gigi (bilangan bilah, saiz pemotong, jarak gigi, dll.) adalah salah satu faktor yang mempengaruhi kelajuan penggerudian mekanikal bit gerudi PDC, tetapi ia bukan faktor langsung.
5. Pada masa ini, rintangan haus pemotong PDC cukup baik untuk memastikan-penggerudian jangka panjang mata gerudi dalam formasi batuan keras homogen seperti batu pasir dan granit.
6. Apabila menggerudi dalam formasi umum, pemotong PDC tidak perlu dinyahcobakan atau hanya memerlukan penyahcobaan sederhana. Untuk pembentukan yang sangat kasar, disyorkan untuk menggunakan pemotong PDC dengan kestabilan terma yang baik dan rintangan haus yang kuat, dan penyahkolahan yang mendalam.
