Как правильно использовать трехконусные буровые долота: подберите долото под тип пласта.
Характеристики трехконусного бурового долота могут существенно различаться в зависимости от геологического строения.
То же самое буровое долото, которое быстро бурит мягкую глину, может быстро изнашиваться в песчанике, богатом кварцем. Долото, хорошо работающее в известняке, может получить повреждения от ударов в трещиноватых породах. Когда производительность бурения меняется, причина не всегда кроется в самом долоте. Тип пласта, давление бурения, скорость вращения, промывка и состояние скважины — все это влияет на результат.
Правильное использование трехконусного бура начинается с понимания грунта.
Условия формирования определяют отказы долот
Различные геологические формации создают различные проблемы при бурении.
Глина, аргиллит и сланецСкважина может впитывать свободную воду из бурового раствора и набухать. Отверстие может уменьшиться, что затруднит подъем бурового инструмента и увеличит риск застревания. При более длительном воздействии части пласта могут отслаиваться, расширяя отверстие и создавая нестабильность.
Углеродистые сланцы часто имеют слабую связь между частицами и могут легко разрушаться. Мягкий аргиллит позволяет быстро бурить, но при этом может вызывать образование налета на долоте, когда буровой шлам прилипает к нему.
В таких пластах программа бурения имеет важное значение. В некоторых условиях может подойти вода или жидкость с низкой плотностью и низкой вязностью, но окончательный выбор должен соответствовать плану бурения скважины и местным инженерным требованиям.
ПесчаникРазличия сильно зависят от размера зерен, минерального состава и цементации.
Мелкозернистая структура, обилие кварца и кремнеземный или железистый цемент, как правило, делают песчаник более твердым и абразивным. Поэтому кварцевый песчаник может ускорять износ зубьев долота и подшипников.
Более высокое содержание глинистого цемента, слюды или полевого шпата часто приводит к образованию более мягкого и легко буримого пласта. Крупнозернистый, слабоцементированный песчаник может быть более проницаемым, что увеличивает потери жидкости и приводит к образованию толстого слоя на стенках скважины. Это может способствовать неравномерному прилипанию и ненормальной работе бурового долота.
КонгломератЭто может вызвать скачки, колебания крутящего момента и обрушение скважины. Если расход насоса слишком низок или вязкость бурового раствора неподходящая, гравий может неэффективно возвращаться на поверхность. Повторный контакт с корпусом и зубьями долота может привести к серьезным повреждениям.
ИзвестнякЗачастую он твердый и обеспечивает относительно низкую скорость проникновения. Трещины и полости создают дополнительные риски, включая внезапную потерю кровообращения, сверление в пустоту, нестабильный крутящий момент и расширение отверстия. В местах чередования мягких и твердых слоев также повышается вероятность отклонения.
Растворимые породы, такие как гипс или каменная соль, могут изменять свойства бурового раствора и препятствовать нормальной работе бурового долота.
Параметры бурения должны соответствовать долоту и породе.
Основные параметры бурения, подлежащие контролю, следующие:
Вес на удиле
Скорость вращения
Расход бурового раствора
Эти значения следует выбирать в зависимости от типа породы, конструкции долота, грузоподъемности буровой установки, диаметра скважины и опыта оператора. Параметр, улучшающий производительность в одном типе породы, может сократить срок службы долота в другом.
Не существует универсального «максимального» давления бурения или скорости вращения, которые были бы эффективны повсюду.
Вес на сверле: достаточен для обеспечения работы режущих кромок.
Для того чтобы зубы смогли проникнуть в заросли и разрушить их, необходимо усилие, приложенное к удилу.
С увеличением веса скорость проникновения может первоначально возрастать. Однако чрезмерный вес также ускоряет износ подшипников, повреждение зубьев, вибрацию и структурные нагрузки.
Взаимосвязь между весом и разрушением горных пород можно рассматривать в трех этапах.
Стадия поверхностного растрескивания:Когда приложенный вес ниже сопротивления вдавливанию пласта, зубья не могут эффективно проникать в него. В основном они царапают и трутся о поверхность. Сверление остается медленным, а износ зубьев может быть удивительно высоким.
Стадия усталостного разрушения:По мере приближения веса к требуемому уровню, многократный контакт зубьев создает трещины в породе. Пласт начинает разрушаться под воздействием многократных нагрузок, но этот процесс все еще менее эффективен, чем полное проникновение.
Этап объемного гидроразрыва пласта:После достаточного проникновения зубьев отламываются более крупные стружки, и долото переходит в более производительное состояние для бурения.
Цель состоит в достижении эффективного проникновения без перегрузки долота.
Для мягких, липких пород может потребоваться меньший вес, чтобы уменьшить образование комков и закупорку. Для абразивных пород может потребоваться достаточный вес, чтобы предотвратить трение зубьев без разрушения. Для трещиноватых пород часто требуется меньший вес, чтобы уменьшить скачкообразное движение и предотвратить поломку зубьев.
Наилучшая настройка — та, которая позволяет режущей структуре работать, сводя к минимуму излишний износ.
Скорость вращения: чем выше, тем не всегда лучше.
Скорость вращения определяет, с какой скоростью долото вращается, отталкиваясь от породы.
В мягких, пластичных, малоабразивных породах более высокая скорость вращения часто позволяет увеличить скорость механического бурения при условии сохранения оптимального веса. Режущие зубья проникают относительно легко, и износ может оставаться ограниченным.
Твердые и абразивные породы ведут себя по-разному. По мере износа зубьев и увеличения площади контакта деформация породы и образование трещин требуют больше времени. Если долото вращается слишком быстро, зубья могут покинуть зону контакта до того, как порода полностью расколется.
Это может уменьшить эффективную глубину резания, увеличить нагрев и износ, и в конечном итоге снизить скорость проникновения.
Полевые испытания показали, что увеличение скорости неравномерно в зависимости от геологического строения. В одном из сравнительных исследований удвоение скорости вращения увеличило скорость бурения примерно на 93% в более мягком мраморе, но лишь примерно на 28% в очень твердом порфиритовом граните.
Урок прост: более высокая скорость может помочь мягким породам, в то время как твердые, абразивные породы чаще выигрывают от контролируемой скорости и достаточного веса.
Промывка защищает долото.
Поток бурового раствора отвечает не только за охлаждение. Он также удаляет буровой шлам, стабилизирует скважину и поддерживает чистоту рабочей поверхности бурового долота.
Неправильный смыв может привести к следующим последствиям:
Многократное измельчение старых обрезков
Битболлинг
Повышенный износ зубов
Более высокий крутящий момент
Залипание или заклинивание
Отклонение отверстия
Повреждение подшипников и корпуса бурового долота.
Расход должен соответствовать диаметру скважины, проницаемости пласта, производительности насоса и объему бурового шлама. Значение, скопированное с другой буровой установки, не является автоматически правильным.
Осмотрите всю буровую систему.
Трехконусное долото следует оценивать вместе с бурильной колонной и буровой установкой.
Перед бурением проверьте:
Тип удила и структура зубьев
Твердость и абразивность материала
Планируемый вес и скорость вращения
Производительность насоса и качество промывки
Прочность и длина буровой штанги
Крутящий момент и возможности подачи буровой установки
риск отклонения отверстия
Ожидаемый режим отказа
Если буровое долото изготовлено правильно, оно все равно может выйти из строя преждевременно, если буровая система плохо подобрана.
Аналогично, внезапное снижение скорости проходки не всегда означает, что долото необходимо немедленно заменить. Это может указывать на плохое промывание, изменение пласта, чрезмерную скорость, недостаточный вес, нестабильность скважины или проблемы с бурильной колонной.
Выбирайте производительность, а не только цену.
При выборе трехконусного бурового долота следует учитывать стоимость за метр, а не только цену покупки.
Недорогое буровое долото, которое бурит медленно, требует частой замены или приводит к простоям, может обойтись дороже в течение всего срока эксплуатации проекта. Более корректным сравнением являются скорость проходки, длина бурового полотна, срок службы подшипников, износ зубьев, расход бурового раствора и последствия отказов.
Компания Gaea Rock поставляет трехконусные буровые долота, долота DTH, долота с кольцевым наконечником, буровые штанги, переходники для хвостовиков и сопутствующие инструменты для бурения горных пород. Подбор конструкции долота и параметров бурения в соответствии с геологическим пластом — наиболее надежный способ увеличить объем бурения, защитить буровую колонну и контролировать общие затраты на бурение.
