Применение технологии буровых долот PDC с воздушным охлаждением и разрядом шлама
В настоящее время при бурении газоотводных скважин в угольных шахтах охлаждение долота обычно достигается путем закачки воды или воздуха, в зависимости от геологических условий и технологических требований. Цель состоит в предотвращении чрезмерного накопления тепла, вызванного высокоскоростным вращательным трением, что позволяет избежать износа, сколов или потери резцов PDC.
При бурении с закачкой воды колебания объема закачиваемой жидкости и различия в мягкости пласта часто приводят к закупорке скважины из-за расширения водочувствительных пород. Кроме того, бурение с использованием воды обычно характеризуется плохим возвратом бурового шлама в скважинах с отрицательным углом наклона и вертикальных скважинах, что может легко спровоцировать застревание бурильной колонны. Если бурение прерывается, смешанный с водой буровой шлам может уплотниться и заблокировать бурильную колонну. По этим причинам бурение с закачкой воды во многих случаях не подходит для использования буровых долот PDC.
При традиционном пневматическом бурении сжатый воздух передается через отверстие буровой штанги к долоту PDC. Однако из-за ограничений в герметизации и большой дальности передачи часто происходит утечка воздуха, что снижает эффективность охлаждения ниже ожидаемой. В то же время большие вентиляционные каналы могут вызывать неравномерное распределение воздушного потока, что затрудняет эффективную транспортировку шлама.
На основе многолетнего полевого сотрудничества с ведущими угольными шахтами наша компания разработала буровое долото PDC для удаления шлама с помощью сжатого воздуха. Его ключевой особенностью является выходное отверстие для воздуха, расположенное под режущим элементом, с диаметром выходного отверстия не более 2 мм и определенным угловым соотношением между выходным отверстием и режущим элементом. Во время работы воздух высокого давления образует высокоскоростную струю через сопло диаметром 2 мм и направляется на угол режущей кромки режущего элемента, обеспечивая быстрое охлаждение.
Это буровое долото с воздушным охлаждением и удалением бурового шлама, в основном, состоит из корпуса в виде коронки, узла сопла с воздушной струей и резцов PDC. Верхняя часть коронки имеет многолопастную сегментированную конструкцию, при этом резцы расположены в оптимизированных положениях. Воздух под высоким давлением выходит под резцами, обеспечивая прямое воздушное охлаждение, эффективно предотвращая перегрев долота и чрезмерный износ, вызванный недостаточным потоком воздуха или его скоростью. Кроме того, охлаждение воздухом под высоким давлением может значительно уменьшить проблемы с застреванием при бурении в зонах разломов, а его эффективность обычно в 4–5 раз выше, чем у методов водяного охлаждения.
В заключение, это буровое долото PDC с воздушным охлаждением и удалением шлама эффективно решает проблему повреждения резца, вызванного термическими воздействиями во время бурения. Сочетание высокого давления воздуха с улучшенным удалением шлама также повышает эффективность бурения, способствуя энергосбережению и снижению потребления энергии.
