Буровое долото

Китай начал внедрять бит PDC с начала 1980-х годов. После 1990-х годов основные нефтяные месторождения начали использовать бит PDC и достигли хороших результатов. Хотя бит PDC имеет много преимуществ и широко используется, гидравлические проблемы бит PDC еще более выражены, чем другие биты: с одной стороны, бит PDC разрушает скалу поперечным способом, а скорость сверления очень высокая. Необходимо своевременно удалить большое количество черенков; С одной стороны, температура

Для чувствительных режущих устройств PDC требуется быстрое охлаждение. Если эффект прозрачной скалы и охлаждения недостаточен, он не только вызовет биты грязи, повторение резки, что приведет к резкому снижению скорости проникновения, а также приведет к быстрому износу режущих зубов PDC в нижней части высокой температуры окружающей среды, что серьезно повлияет на использование ресурса бит PDC. Таким образом, исследования и совершенствование влияния гидравлической системы нижнего уровня PDC всегда были одной из наиболее актуальных проблем для исследователей и пользователей PDC-бит.

Зубчатые зубья PDC имеют два вида составной структуры и структуру зубчатой колонны. Зубчатый режущий зуб заготовки сформирован путем сваривания составного элемента непосредственно в резервной канавке на корпусе долота и в основном используется для сверления каркаса; Зубчатый режущий зуб для зуба должен сваривать композитный элемент на зубце зуба из карбида вольфрама и формироваться, когда установлены, шпильки инкрустированы или приварены в области зуба на корпусе сверла. Он в основном используется для сверл для стальных кузовов, а также для сверл каркаса. Зарубежные страны всегда придавали большое значение исследованию новых режущих зубов. Используя различные формы режущих зубов, было разработано множество новых продуктов. Типичными примерами являются режущие кромки с двойными кромками (TEC), зубы с улучшенными фасками (CES) и накладки. Режущие зубы защитного слоя, зубцы составной структуры (MC), клиновые зубы (SC) и т. Д. [2-4]. При применении определенных конкретных условий эффективность резки этих специальных морфологических структур значительно улучшилась. В последние годы исследования бит PDC быстро развивались и можно резюмировать следующим образом.

1. Исследования в битовой гидрав- лике. Для изучения поля скоростей картина потока в поле скважинного потока вращающегося бита PDC очень сложна. Обычно сопло имеет высокоскоростное струйное сопло, и на струю влияют многие факторы, такие как форма бурового долота и форма проточного канала. Следовательно, поток этого сложного поля потока трудно поддается непосредственному прохождению порошка тела и холодного режущего зуба; 3 уменьшают воздействие вихря и струи на режущие зубы, чтобы предотвратить сломанные зубы. Текущий метод исследования заключается в анализе сходств и различий поля потока при различных формах битов и гидравлических параметрах с помощью экспериментов и численных расчетов, чтобы найти направление для улучшения гидравлических параметров настройки формы бурового долота.

Передний план

Буровая долота PDC представляет собой комбинацию материаловедения и буровой техники в последние десятилетия. Форма бурового долота PDC также претерпела несколько изменений. Текущая форма формы бита полностью изучается твердой механикой, но она не должна быть окончательной. форма. В настоящее время проблемы механики жидкости, возникающие при неисправностях бит PDC, постепенно увеличиваются. Автор считает, что использование персонализированного бит PDC будет тенденцией развития буровой промышленности. С развитием технологии CFD и компьютерной техники автор считает, что дальнейшая работа должна быть выполнена в следующих областях.

(1) Различные персонализированные бит PDC предназначены для различных геологических условий. Используя CFD и CAD для оптимизации конкретных бит PDC, этот метод очень значим как с точки зрения эффективности, так и стоимости.

(2) Создайте многофункциональный бит PDC. Во время бурения поверхностное бурение, глубокое бурение и окончательное бурение часто требуют использования различных сверл. Если многофункциональная буровая долота предназначена для настройки различных параметров бурового долота, эффективность бурения может быть улучшена, а дорогостоящее бурение может быть уменьшено. Стоимость.

(3) Принять современные методы моделирования для создания точных цифровых моделей. Чтобы изучить производительность бит PDC в конкретных условиях и его план оптимизации, необходимо установить точную модель, которая может описывать геометрию бита, включая точную геометрическую поверхность зуба чипа и профиль поверхности.

(4) Ненутоновские жидкости использовались для численного моделирования и экспериментального исследования. Из-за сложности и сложности использования неньютоновских жидкостей для численного моделирования и экспериментальных исследований авторы использовали чистую воду для численного моделирования и экспериментов. Однако для точного описания течения забойных скважин следует использовать неньютоновские жидкости для численного моделирования и экспериментальных исследований.

(5) В настоящее время из-за ограничения экспериментальных аппаратных условий были внесены определенные изменения в экспериментальное устройство, а также упрощены условия работы бурового долота. При наличии условий эксперимента эксперименты должны проводиться в практических условиях. Что касается предсказания, его можно понять и проанализировать только с помощью экспериментов или расчетов. Традиционные экспериментальные методы, такие как метод окраски [5], метод окраски [6], метод отображения пузырьков [7], метод шелковой нити [8] и метод высокоскоростного фотографирования частиц [8], в основном направлены на определенную структуру , Буровое долото исследуется с помощью отображения потока. Эти методы ограничены экспериментальными условиями и оборудованием, и точность измерения трудно гарантировать. С быстрым развитием тестовых технологий и компьютерных технологий поле потока нижних отверстий бит PDC изучалось с использованием передовой оптической технологии тестирования PDA (Parti-cleDynamicAnalyzer) или PIV (ParticleImageVe-locimetry) в сочетании с вычислительной жидкостной Dy-namics (CFD ). Стало новым направлением исследований битовой гидравлика. Технология тестирования PDA и PIV - это усовершенствованные технологии оптических испытаний с высокой точностью измерения и большим объемом данных.

2. Разработка методов и приложений исследований PIV и PDA. Поскольку технология измерения скорости лазера была введена в 1964 году, она стала все более и более выгодной благодаря своим многочисленным преимуществам, таким как бесконтактное измерение, неинтерферирующее поле потока, высокое пространственное разрешение , быстрый динамический отклик и высокую точность измерений. Широко используется в различных областях измерения. Velocimetry Image Particle Image (PIV) - новая технология измерения скорости потока, разработанная в последнее десятилетие или около того. Он основан на показателе потока, Laser Speckle Velocimetry (LSV), который появился в конце 1970-х годов. С момента своего развития он интегрировал компьютерную обработку изображений и оптические технологии. Он преодолел ограничения технологии одноточечного измерения пространства и одновременно может записывать соответствующую информацию всей плоскости измерения и, таким образом, может получить мгновенное поле скорости скорости потока, поле Vorticity и др. [9]. Как метод измерения скорости непертурбации, переходного и полного поля, PIV широко применяется к измерению поля фазы однофазного потока жидкости или газа. Лазерный динамический анализатор частиц (PDA) был разработан на основе лазерного доплеровского Velocimeter (LDV) и в настоящее время признан самым эффективным инструментом для одновременного измерения размера и скорости частиц. Принцип LDV основан на том факте, что допплеровская частота пропорциональна вертикальной скорости пересекающейся области (объема измерения) измеряемых частиц, которые пересекаются двумя лазерными пучками. Вычисляя допплеровскую частоту, скорость движения частицы обратно рассчитывается. Технологии тестирования PIV и PDA теперь стали

Для зрелых технологий он широко используется в различных отраслях, таких как физика и энергетика.

3. CFD Research Progress CFD - это технология, которая была разработана в последние годы с развитием компьютерных технологий для решения проблемы потока жидкости. Он описывает движение большого количества жидкостей в виде сетки и использует численные итерационные методы для решения и расчета жидкостей. Скорость, давление и другие переменные в каждой сетке. С помощью компьютерного численного расчета и отображения изображения была изучена система, включающая явления потока жидкости и теплопроводности и другие связанные с этим физические проблемы. По сравнению с традиционными методами испытаний методы CFD имеют стоимость

Низкий, короткий цикл и способность гибко изменять условия расчета. Визуализация результатов расчета CFD в основном включает отображение домена вычисления, процесс расчета и отображение и анализ результатов расчета. Технология визуализации может быть специально разделена на визуализацию скалярных, векторных и тензорных полей, из которых визуализация скалярных полей в настоящее время достаточно зрелая.

4. Прогресс разработки PDC-бит. В настоящее время на основе существующего PDC-бита в некоторых конкретных приложениях [10-12] разрабатывается новый бит PDC.

(1) Термически устойчивые поликристаллические алмазные сверла. Так называемые термически стабильные поликристаллические алмазные сверла представляют собой поликристаллические алмазы, которые сохраняют свои физические и механические свойства при высоких температурах (1 200 ° C). Из-за использования связующего из силиконового сплава или без связующего, критическая температура графитирования алмаза значительно возрастает, а термические свойства карбида кремния и алмаза более устойчивы, что значительно улучшает характеристики поликристаллического алмаза.

(2) PDC + Алмазные стерильные блоки для смешивания бурового раствора. Основными режущими зубьями этого бурового долота являются PDC, а алмазные шпильки вставлены за режущие зубья PDC для поддержки режущих зубьев PDC и повышения прочности на разрыв PDC. Этот сверло режет пласт из PDC, когда он сверлит в мягкую формацию, а при бурении в твердом или абразивном образовании алмазный пропитанный блок входит в контакт с формацией и плечи измельченной породы, когда износ PDC. Эта буровая установка имеет широкий спектр применений и в то же время имеет высокую скорость проникновения как бит PDC и срок службы, аналогичный сверлу с натуральным алмазом.

(3) бит смешанного зуба PDC + TSP Этот тип сверла состоит из зубьев PDC и зубцов TSP одинаковой формы и размера, соотношение, как правило, 40 (PDC): 60 (TSP), может быть просверлено в жесткой и твердой Формирование твердосплавного сэндвича. В тех же условиях сверло работает лучше, чем обычные бит PDC и роликовые конусные биты.

(4) Большие режущие зубы PDC-биты Обычно эта дрель имеет только 8-9 больших режущих инструментов PDC. Из-за больших режущих зубов общая площадь резки на 35% больше, чем у обычных сверл, а черенки в 3 раза больше черенков. около. Преимущество заключается в том, что режущие зубцы не легко отпадают и устойчивы к эрозии. Сверло достигло значительных экономических выгод в приложениях в Соединенных Штатах, Северном море и Юго-Восточной Азии.

(5) Вкладыши для беременных с бриллиантами Режущие зубы этого типа сверла цементируются 3 слоями поликристаллического алмазного композитного слоя толщиной около 0,76 мм на цементированном карбидном столбе, так что режущие зубцы также имеют высокую износостойкость алмаза. Высокая ударопрочность цементированного карбида и способность эффективно бурить в твердые и абразивные формации с помолом и ударом. При разработке нового бит PDC особенно важно использовать гидравлику жидкости для анализа гидравлического поля в головке бит PDC после того, как материал и структура достигли определенного уровня. Это может даже стать решающим фактором в улучшении скорости сверления и срока службы бит PDC. фактор. Основными целями исследования являются: 1 для предотвращения сборочных пакетов, чтобы улучшить ROP и продлить срок службы; 2, чтобы сделать поток плавным и улучшить поток