Gręžimo pramonėje slėgis plačiai laikomas pagrindiniu parametru, turinčiu įtakos gręžimo greičiui,{0}}daugelis operatorių intuityviai mano, kad didėjantis gręžimo slėgis gali tiesiogiai pagreitinti įsiskverbimo greitį (ROP), sutrumpinti gręžimo ciklus ir sumažinti išlaidas. Tačiau šis vaizdas nepaiso gręžinių aplinkos sudėtingumo, uolienų savybių ir grąžto veikimo. Pagrindinis klausimas, kurį turime ištirti: ar didesnis slėgis visada pagerina gręžimo greitį? Atsakymas aiškus: ne. Nors tinkamas slėgis gali paskatinti uolienų lūžimą ir pagerinti gręžimo efektyvumą, per didelis slėgis dažnai sukelia neproduktyvius rezultatus, netgi sukelia įrangos sugadinimą ir pavojų saugai. Šiame straipsnyje bus nuodugniai išanalizuotas ryšys tarp gręžimo slėgio ir gręžimo greičio bei derinami praktiniai taikymo scenarijai, siekiant paaiškinti, kaip suderinti slėgio parametrus su grąžto gaminiais ir formavimo sąlygomis, kad būtų pasiektas optimalus gręžimo efektyvumas.
Teigiama koreliacija tarp slėgio ir gręžimo greičio: protingame diapazone
Gręžimo slėgis, kaip ašinė jėga, veikianti grąžtą, yra būtina sąlyga uolienų lūžimui šulinio apačioje-ji suteikia varomąją jėgą, kad grąžto pjovimo dantys prasiskverbtų į uolą ir kirptų uolieną, tiesiogiai nulemdami uolienų skilimo būdą ir poveikį. Kai slėgis kontroliuojamas moksliniame diapazone, jo skatinamasis poveikis gręžimo greičiui yra akivaizdus, o tai daugiausia atsispindi trijuose uolienų ardymo etapuose:
Pirma, paviršiaus gniuždymo stadija: kai slėgis yra mažesnis už uolienos gniuždomąjį kietumą, pjovimo dantys negali įsipjauti į uolieną ir gali tik sulaužyti uolienos paviršių dėl trinties, todėl gręžimo greitis yra mažas, bet proporcingai didėja slėgiui. Antra, nuovargio gniuždymo stadija: kai slėgis yra artimas uolienų kietumui, pakartotinai veikiant pjovimo dantims, uolienos paviršiuje atsiras daug įtrūkimų, todėl uoliena gali sutrūkti. Trečia, tūrio smulkinimo etapas: kai slėgis viršija uolienų kietumą, pjovimo dantys gali tiesiogiai įsipjauti į uolieną, sudarydami efektyvų tūrio smulkinimą, o tai yra ideali įprasto gręžimo būsena. Šiame etape suderinus slėgį su didelio-našumo grąžtais galima maksimaliai padidinti efektyvumą-pavyzdžiui, Baker HughesPDC grąžtaituri didesnį pjaustytuvo patvarumą, o naudojant atitinkamą slėgį, jie gali žymiai pagerinti ROP esant kietoms ir abrazyvinėms formoms.
Be to, aukšto{0}}slėgio srove-pagalbinė gręžimo technologija dar labiau patvirtina teigiamą pagrįsto slėgio vaidmenį: naudojant aukšto-slėgio siurblius, generuojančius didelio-greičio gręžimo skysčio purkštukus, purkštukai išpjauna plyšius uolienoje, o tai padeda grąžtui lengviau pjauti uolieną nuo 2 iki 4 kartų. slėgis kontroliuojamas nuo 10 000 iki 15 000 psi. Tai rodo, kad esant suderintai įrangai ir formavimo sąlygoms, tinkamas slėgis iš tiesų yra veiksminga priemonė gręžimo greičiui pagerinti.
Neigiamas per didelio slėgio poveikis: peržengus ribą, rezultatai neigiami
Kai slėgis viršija pagrįstą diapazoną, teigiama koreliacija tarp slėgio ir gręžimo greičio nutrūksta ir atsiras daugybė problemų, dėl kurių galiausiai sumažės gręžimo efektyvumas ir padidės sąnaudos. Konkrečios apraiškos yra šios:
1. Pagreitintas grąžto susidėvėjimas ir sutrumpintas tarnavimo laikas
Grąžto guoliai, pjovimo dantys ir kiti komponentai patiria didesnę apkrovą esant per dideliam slėgiui, pagreitins susidėvėjimą, nuobodulį ar net pažeidimą-, o pjovimo dantų susidėvėjimo greitis labai padidės didėjant slėgiui ir netgi bus begalinis, kai slėgis pasieks ribinę vertę. Pavyzdžiui, naudojant trikampius grąžtus abrazyviniams dariniams gręžti, dėl per didelio slėgio volframo karbido įdėklai greitai susidėvės, todėl grąžtas iš anksto praras uolienų-lūžimo gebą, todėl norint pakeisti grąžtą reikia dažnai užkliūti, o tai ne tik padidina ne-produktyvaus gręžimo laiką, bet ir padidina gręžimo išlaidas. Priešingai, pasirinkus tinkamus grąžtus ir suderinus pagrįstą slėgį, galima sumažinti pjovimo dantų susidėvėjimą ir pailginti grąžto tarnavimo laiką.
2. Gręžimo greičio stagnacija arba mažėjimas
Pagal gręžimo slėgio ir gręžimo greičio santykio kreivę, slėgiui padidėjus iki tam tikros vertės, gręžimo greičio augimo greitis labai sulėtės ir net nustos didėti arba mažėti. Taip yra todėl, kad dėl per didelio slėgio grąžtas bus perkraunamas ir dėl to gręžimo įrankis veiks nestabiliai,{1}}pvz., grąžtas šokinėja įtrūkusiuose dariniuose, o tai ne tik nepadidins gręžimo greičio, bet ir sukels pjovimo dantis, o tai dar labiau sumažins gręžimo efektyvumą. Be to, rišlioms minkštoms uolienoms dėl per didelio slėgio gali užsikimšti vanduo ir grąžtas susiskaldys, todėl grąžtas negalės efektyviai sulaužyti uolienų, o gręžimo greitis smarkiai sumažės.
3. Padidėjusi gręžinių rizika ir įrangos gedimas
Per didelis slėgis padidins gręžimo stygos, gręžimo įrenginio ir hidraulinės sistemos apkrovą, todėl lengvai suges įrangos gedimai, pvz., gręžimo stygos deformacija, lūžis ir siurblio pažeidimas. Gręžiant aukšto-slėgio srove-, jei slėgis viršija suvynioto vamzdžio ir gręžinio variklio laikomąją galią, dėl to gręžimo vamzdžio jungtis gali nutekėti arba sugadinti variklio sandariklį, o tai gali sukelti gręžimo avarijas. Tuo pačiu metu per didelis slėgis padidins slėgio skirtumą apatinėje angoje, todėl sulaikant slėgį-sunku palikti uolienas iš apatinės skylės, todėl kartojasi sutraiškymas, o tai ne tik sumažina gręžimo greitį, bet ir gali sukelti gręžinio griūtį ir kitus pavojus.
Pagrindiniai veiksniai, lemiantys „pagrįstą slėgį“, kad būtų pasiektas optimalus gręžimo greitis
Norint išvengti neigiamo per didelio slėgio poveikio ir visapusiškai išnaudoti slėgio vaidmenį gerinant gręžimo greitį, būtina išsamiai apsvarstyti tris pagrindinius veiksnius ir suderinti atitinkamus gaminius bei parametrus:
1. Uolienų savybės: pagrindinis slėgio reguliavimo pagrindas
Įvairių rūšių uolienos labai skirtingai reaguoja į slėgį. Vidutinio-kietumo uolienos (6–7 uolienų laipsnis) turi didžiausią gręžimo greičio augimo greitį, kai padidėja slėgis; minkštos uolienos (4–5 uolienų laipsnio) yra linkusios skilti, todėl slėgis turi būti atitinkamai sumažintas; kietos uolienos (8–9 uolienų laipsnio) turi didelį gniuždomąjį kietumą, o gręžimo greičio augimo greitis esant slėgiui yra mažas, todėl reikia derinti didelio našumo{8}}grąžtus, o ne tiesiog padidinti slėgį. Pavyzdžiui, gręžiant sudėtingų uolienų savybių turinčias geotermines formacijas, pasirenkant Baker Hughes geoterminius grąžtus (įskaitant trikonį, PDC ir hibridinius tipus) ir reguliuojant slėgį pagal formacijos kietumą, galima pasiekti optimalų gręžimo efektyvumą.
2. Grąžto tipas: suderinamas slėgis, kad gaminys būtų pranašesnis
Skirtingų tipų grąžtai turi skirtingus slėgio pritaikymo diapazonus. PDC grąžtai tinka vidutinio ir aukšto slėgio aplinkai, o jų nuolatinis kirpimas gali būti visiškai išnaudojamas esant pagrįstam slėgiui, siekiant pagerinti gręžimo greitį; trikampiai grąžtai turi stiprią uolienų-gniuždymo jėgą, tačiau per didelis slėgis pagreitins guolių susidėvėjimą; „Kymera“ hibridiniai grąžtai apjungia ritininių kūgių ir deimantinių grąžtų privalumus ir gali prisitaikyti prie skirtingo slėgio aplinkos, tačiau juos vis tiek reikia koreguoti pagal gręžinių sąlygas. Be to, prisitaikantys grąžtai gali reguliuoti pjovimo gylį pagal gręžimo slėgio pokyčius, automatiškai optimizuodami gręžimo efektyvumą, o tai yra idealus pasirinkimas sudėtingoms formoms, kuriose sunku stabiliai valdyti slėgį.
3. Gręžimo sistema ir pagalbinės sąlygos: Slėgio stabilumo ir efektyvumo užtikrinimas
Gręžimo įrenginio veikimas, gręžimo skysčio kokybė ir gręžimo įrankių derinys turės įtakos slėgio reguliavimo efektui. Pavyzdžiui, gręžimo įrenginio galia lemia maksimalų slėgį, kurį galima užtikrinti stabiliai; gręžimo skysčio tankis ir klampumas turės įtakos apatinės skylės slėgio skirtumui, o nepagrįstas gręžimo skysčio veikimas kompensuos teigiamą slėgio reguliavimo poveikį. Nacionalinės energijos technologijų laboratorijos sukurta pažangi aukšto -slėgio spiralinių{3}}vamzdžių gręžimo sistema išsprendžia aukšto-slėgio skysčio perdavimo per koncentrinius suvyniotus vamzdelius problemą, išvengiant nuotėkio ir užtikrinant, kad slėgis būtų veiksmingai perduodamas į grąžtą, taip padidinant gręžimo greitį.
Mūsų sertifikatas
Išvada: optimalus slėgis, o ne didesnis slėgis yra raktas į gręžimo greitį
Apibendrinant galima pasakyti, kad didesnis slėgis ne visada pagerina gręžimo greitį. Slėgio ir gręžimo greičio santykį įtakoja uolienų savybės, grąžto tipas ir gręžimo sistemos našumas{1}}tik tada, kai slėgis kontroliuojamas priimtinu diapazonu ir suderinamas su atitinkamais grąžtais, gręžimo skysčiu ir įranga, tai gali veiksmingai skatinti uolienų ardymą ir pagerinti gręžimo efektyvumą. Per didelis slėgis tik paspartins įrangos susidėvėjimą, sumažės gręžimo greitis ir padidins gręžimo riziką.
Atlikdami praktines gręžimo operacijas, operatoriai pirmiausia turėtų atlikti išsamią formavimo sąlygų analizę, pasirinkti tinkamus grąžtų gaminius (pvz., PDC grąžtus abrazyvinėms formoms ir hibridinius grąžtus sudėtingoms formoms), tada pakoreguoti slėgio parametrus pagal gręžimo procesą ir įrangos būseną, kartu su gręžimo greičio lygtimi, kad apskaičiuotų optimalų slėgio diapazoną ir optimalų slėgio intervalą. Tuo pačiu metu naudojant pažangias gręžimo sistemas, tokias kaip aukšto -slėgio srove-pagalbinis gręžimas ir prisitaikantys grąžtai, gali būti pagerintas slėgio pritaikymas sudėtingoms gręžinių aplinkoms, todėl galima efektyviai, saugiai ir nebrangiai gręžti.
Jei jums reikia toliau suderinti slėgio parametrus su konkrečiais grąžtų gaminiais arba gauti techninių nurodymų dėl slėgio reguliavimo įvairiose formacijose, galite pasikonsultuoti su mūsų profesionalų komanda ir sužinoti daugiau apie didelio našumo{0}}gręžimo sprendimus mūsų produktų centre ir techninių naujienų skiltyje.
