Расходы на бурение горных пород остаются высокими? Скорее всего, дело в неэффективном управлении буровым инструментом — полный анализ причин отказов.
Практически в каждом проекте по бурению горных пород расходные материалы для бурения являются основной статьей затрат: после многих лет эксплуатации их износ и замена зачастую составляют значительную долю общих затрат на бурение. Если вы хотите сократить расходы и повысить эффективность, крайне важно понимать, почему буровой инструмент выходит из строя.
Срок службы инструмента никогда не определяется одним фактором: он зависит от качества продукции, правильного использования и надлежащей эксплуатации. Отраслевой принцип «хорошие инструменты плюс квалифицированные операторы сокращают расходы на расходные материалы вдвое» отражает, насколько важны умелое обращение и научное управление для продления срока службы инструмента.
Несоосность сборки инструмента — концентрация напряжений скрывает в себе бомбу замедленного действия. Концентричность хвостовика, муфты и буровой штанги — основа стабильной работы инструмента. Если после свинчивания сборка неконцентрична, она прогнётся под нагрузкой и создаст локальные концентрации напряжений. Этот дисбаланс препятствует плотному контакту в соединениях, в лучшем случае приводя к ослаблению резьбы, а в худшем — к износу или поломке резьбы.
Несоответствие давления подачи (осевого давления) — слишком малое или слишком большое, что вредит инструменту. Давление подачи является параметром бурения керном; как недостаточное, так и избыточное давление подачи приводят к повреждению инструмента. Распространенные ошибки на месте работ включают:
Низкое давление подачи: низкая эффективность и перегрев. Недостаточная тяга снижает эффективность проникновения и может привести к ослаблению соединения. В ослабленном состоянии передача энергии значительно теряется, что приводит к возникновению больших мгновенных напряжений, которые приводят к многократному «удару и разъединению» сопрягаемых поверхностей. Видимыми признаками являются нагретый инструмент, щелчки в соединениях и сильный перегрев, который ускоряет износ резьбы или даже приводит к образованию язвин.
Избыточное давление подачи: повышенный риск заклинивания и изгиба штанги. Чрезмерное усилие подачи заставляет долото замедлять вращение, что затрудняет работу и значительно увеличивает вероятность заклинивания инструмента. Кроме того, оно значительно увеличивает изгибающую нагрузку на штангу, а длительное использование может привести к её деформации или поломке.
Несбалансированное давление удара (молота) — снижает эффективность и срок службы. Правильная настройка давления удара критически важна для координации работы системы. Слишком высокое или слишком низкое давление удара не только снижает скорость вращения и эффективность бурения, но и напрямую сокращает срок службы инструмента. Неправильное давление удара приводит к несбалансированному мгновенному воздействию ударных сил на инструменты, что в лёгких случаях приводит к ускоренному износу зубьев долота, а в тяжёлых — к полному разрушению буровой стали.
Несоответствие скорости вращения — зубья долота быстро изнашиваются. Скорость вращения должна соответствовать диаметру долота и частоте ударов молота. Проще говоря, для долот большего диаметра требуется меньшая скорость вращения. Чрезмерное увеличение частоты вращения приводит к чрезмерной нагрузке на режущие зубья долота, ускоряя износ или вызывая поломку зубьев и значительно сокращая срок их службы.
Неконтролируемое вращательное давление — соединения «сдаются» первыми. Стабильное вращательное давление (гидравлическое давление, управляющее вращением/крутящим моментом) — невидимая защита для инструментальных узлов: оно помогает защитить бурильную колонну от заклинивания и обеспечивает постоянную скорость вращения. Важно отметить, что вращательное давление также контролирует герметичность соединений — недостаточное давление приводит к проскальзыванию соединений и их нагреву от трения, что приводит к отслаиванию резьбы, преждевременному износу и, в серьёзных случаях, к поломке.
Неправильное использование — человеческий фактор является самой прискорбной причиной. Многие отказы инструментов происходят из-за ошибок оператора, которых можно было избежать. Ключевые моменты, на которые следует обратить внимание:
Смешивание новых и бывших в употреблении инструментов: сочетание изношенных инструментов с новыми создает неравномерное распределение нагрузки и ускоряет износ новых инструментов.
Неправильная практика свинчивания штока: несоосность во время свинчивания, грязь или песок в резьбе, отсутствие смазки для резьбы — все это увеличивает износ резьбы.
Холостой удар (удар без нагрузки): при ударе молотком без контакта с поверхностью инструмента мгновенная сила удара воспринимается непосредственно самим инструментом и является частой причиной разрушения буровой стали. Холостой удар следует строго избегать.
Долговечность инструмента требует скоординированных усилий. Бурение никогда не бывает одиночным делом. Управление полным жизненным циклом бурового инструмента требует скоординированных действий на всех этапах: от поставок до производства и эксплуатации. Опираясь только на одно звено, эта система не будет работать.
Конкуренция в отрасли стимулирует инновации, но прогресс также требует сотрудничества. Подобно тому, как решение сложных задач требует объединения усилий, развитие буровой отрасли зависит от совместных усилий всех. Наши настоящие противники — устаревшие концепции эксплуатации и методы управления: только активно изучая научные методы и внедряя новые технологии, мы можем максимально продлить срок службы инструментов и добиться реального снижения затрат и повышения эффективности.
