Poboljšava li viši tlak uvijek brzinu bušenja?

Tlak bušenja, kao aksijalna sila koja djeluje na svrdlo, neophodan je uvjet za lomljenje stijene na dnu bušotine-osigurava pogonsku silu za rezne zube svrdla da prodru i smiču stijenu, izravno određujući metodu i učinak lomljenja stijene. Kada se tlak kontrolira unutar znanstvenog raspona, njegov učinak promocije na brzinu bušenja je očit, što se uglavnom odražava u tri faze lomljenja stijene:

Prvo, faza drobljenja površine: kada je tlak manji od tlačne tvrdoće stijene, zubi za rezanje ne mogu zarezati stijenu i mogu slomiti površinu stijene samo trenjem, što rezultira malom brzinom bušenja, ali proporcionalnim povećanjem s pritiskom. Drugo, faza drobljenja uslijed zamora: kada je tlak blizu tvrdoće stijene, površina stijene će proizvesti veliki broj pukotina pod ponovljenim djelovanjem reznih zuba, ostvarujući volumenski lom stijene. Treće, faza volumenskog drobljenja: kada tlak premaši tvrdoću stijene, rezni zubi mogu izravno zarezati stijenu, stvarajući učinkovito volumensko drobljenje, što je idealno stanje normalnog bušenja. U ovoj fazi usklađivanje pritiska s-svrdlima visokih performansi može povećati učinkovitost-na primjer, Baker HughesPDC svrdlaimaju povećanu izdržljivost rezača, a kada se koriste s odgovarajućim pritiskom, mogu značajno poboljšati ROP u tvrdim i abrazivnim formacijama.

Osim toga, visoko{0}}tlačna{1}}tehnologija potpomognutog bušenja dodatno potvrđuje pozitivnu ulogu razumnog tlaka: upotrebom visoko{2}}pumpi za generiranje velikih-brzinskih mlazova tekućine za bušenje, mlaznice režu proreze u stijeni, pomažući svrdlu da lakše reže stijenu, što može povećati brzinu bušenja za 2 do 4 puta u mnogim naftnim bušotinama kada je tlak kontroliran na 10.000 do 15.000 psi. To pokazuje da je pod premisom usklađenosti opreme i uvjeta formacije, odgovarajući tlak doista učinkovito sredstvo za poboljšanje brzine bušenja.

Kada tlak prijeđe razumni raspon, pozitivna korelacija između tlaka i brzine bušenja se prekida i pojavit će se niz problema, koji u konačnici smanjuju učinkovitost bušenja i povećavaju troškove. Specifične manifestacije su sljedeće:

1. Ubrzano trošenje svrdla i skraćeni vijek trajanja

Ležajevi svrdla, rezni zubi i druge komponente podnijet će veće opterećenje pod prekomjernim pritiskom, ubrzavajući trošenje, otupljivanje ili čak oštećenje-a brzina trošenja reznih zuba značajno će se povećati s povećanjem pritiska, a čak će biti beskonačna kada tlak dosegne graničnu vrijednost. Na primjer, kada koristite trokonusna svrdla za bušenje abrazivnih formacija, prekomjerni pritisak će uzrokovati brzo trošenje umetaka od volfram karbida, zbog čega svrdlo unaprijed gubi sposobnost loma-kamene, zahtijevajući često okretanje radi zamjene svrdla, što ne samo da povećava ne-produktivno vrijeme, već i povećava troškove bušenja. Naprotiv, odabir odgovarajućih svrdla i odgovarajući pritisak mogu smanjiti trošenje reznih zuba i produžiti životni vijek svrdla.

2. Stagnacija ili pad brzine bušenja

Prema krivulji odnosa između tlaka bušenja i brzine bušenja, kada se tlak poveća do određene vrijednosti, stopa rasta brzine bušenja značajno će se usporiti, pa čak i prestati rasti ili opasti. To je zato što će prekomjerni pritisak uzrokovati preopterećenje svrdla, što će rezultirati nestabilnim radom alata za bušenje-kao što je skakanje svrdla u pukotinama, što ne samo da neće poboljšati brzinu bušenja, već će također uzrokovati krhotine ili lomljenje reznih zuba, dodatno smanjujući učinkovitost bušenja. Osim toga, za kohezivne mekane stijene, prekomjerni pritisak će vjerojatno uzrokovati začepljenje vodom i kuglice svrdla, zbog čega svrdlo neće moći učinkovito razbiti stijenu, a brzina bušenja će naglo pasti.

3. Povećani rizici u bušotini i kvarovi opreme

Prekomjerni pritisak povećat će opterećenje bušaćeg niza, bušilice i hidrauličkog sustava, lako dovodeći do kvarova opreme kao što su deformacija bušaćeg niza, lom i oštećenje pumpe. Kod bušenja potpomognutog-mlazom-visokog tlaka, ako tlak premašuje nosivost spiralne cijevi i motora u bušotini, uzrokovat će curenje na spoju bušaće cijevi ili oštećenje brtve motora, što će rezultirati nesrećama pri bušenju. U isto vrijeme, prekomjerni tlak će povećati diferencijalni tlak na dnu bušotine, što dovodi do učinka zadržavanja tlaka-osipci stijene teško napuštaju dno bušotine, što rezultira opetovanim drobljenjem, što ne samo da smanjuje brzinu bušenja, već može izazvati i kolaps bušotine i druge rizike.

Kako bi se izbjegao kontraproduktivni učinak pretjeranog pritiska i dala puna uloga tlaka u poboljšanju brzine bušenja, potrebno je sveobuhvatno razmotriti tri ključna čimbenika i uskladiti odgovarajuće proizvode i parametre:

1. Svojstva stijene: temeljna osnova za podešavanje tlaka

Različite vrste stijena imaju vrlo različite reakcije na pritisak. Srednje{1}}tvrde stijene (razred stijene 6 do 7) imaju najveću stopu rasta brzine bušenja kada se tlak poveća; meke stijene (razred stijene 4 do 5) su sklone nastajanju kuglica, tako da pritisak treba smanjiti na odgovarajući način; tvrde stijene (razred stijene od 8 do 9) imaju visoku tlačnu tvrdoću, a stopa rasta brzine bušenja s pritiskom je mala, pa je potrebno uskladiti s-svrdla s visokim učinkom umjesto jednostavnog povećanja pritiska. Na primjer, pri bušenju geotermalnih formacija sa složenim svojstvima stijena, odabirom Baker Hughesovih geotermalnih svrdla (uključujući trikonusne, PDC i hibridne tipove) i podešavanjem tlaka prema tvrdoći formacije može se postići optimalna učinkovitost bušenja.

2. Vrsta svrdla: Usklađivanje pritiska kako bi se dala prednost prednostima proizvoda

Različite vrste svrdla imaju različite raspone prilagodbe tlaka. PDC svrdla prikladna su za okruženja srednjeg i visokog tlaka, a njihovo kontinuirano djelovanje smicanja može se u potpunosti izvršiti pod razumnim pritiskom kako bi se poboljšala brzina bušenja; trokonusna svrdla imaju snažnu čvrstoću-na gnječenje stijene, ali će prekomjerni pritisak ubrzati trošenje ležaja; Kymera hibridna svrdla kombiniraju prednosti valjkastih stožaca i dijamantnih svrdla i mogu se prilagoditi različitim tlačnim okruženjima, ali ih je ipak potrebno prilagoditi prema uvjetima u bušotini. Osim toga, prilagodljiva svrdla mogu prilagoditi dubinu rezanja prema promjenama tlaka u bušotini, automatski optimizirajući učinkovitost bušenja, što je idealan izbor za složene formacije gdje je tlak teško stabilno kontrolirati.

3. Sustav bušenja i pomoćni uvjeti: Osiguravanje stabilnosti tlaka i učinkovitosti

Učinak opreme za bušenje, kvaliteta tekućine za bušenje i kombinacija alata za bušenje utjecat će na učinak podešavanja tlaka. Na primjer, snaga opreme za bušenje određuje maksimalni tlak koji se može stabilno osigurati; gustoća i viskoznost tekućine za bušenje utjecat će na diferencijalni tlak na dnu bušotine, a nerazumne performanse tekućine za bušenje poništit će pozitivan učinak podešavanja tlaka. Napredni visoko{2}}sustav za bušenje sa zavojnim{3}}cijevima koji je razvio National Energy Technology Laboratory rješava problem prijenosa tekućine pod visokim{4}}tlakom kroz koncentrične zavojne cijevi, izbjegavajući curenje i osiguravajući da se pritisak može učinkovito prenijeti na svrdlo, čime se poboljšava brzina bušenja.