PDC Drill Bits

Буровые долота PDC (Polycrystalline Diamond Compact Bits) - это новый тип бурового инструмента, разработанного с разработкой композитных материалов PDC. Иностранные исследования начались в середине 1970-х годов и были введены в промышленное использование в начале 1980-х годов. Биты PDC занимают очень важное место в инструментах для бурения нефтяных скважин. Китай начал понимать бит PDC в начале 1980-х годов. В настоящее время существует более десятка отечественных производителей PDC. Крупные нефтяные месторождения в стране энергично продвигали использование бит PDC в адаптивной страте, чтобы количество внутреннего бита PDC и общий объем бурения. Доля в Китае увеличивалась из года в год.

Новые достижения в дизайне I бит PDC I. Новые разработки в I PDC Теория бит-дизайна

Ядро конструкции алмазного композитного бита - это расположение режущих зубов. Традиционная идея дизайна - принцип равномерной резки или другого износа. В настоящее время проектная теория бит PDC в основном включает исследование механизма разрушения породы, исследования механики резания, динамики вибрации и вихревого явления в процессе бурения, исследования гидравлики, анализ прочности конечных элементов и прогнозирование эффективности работы.

При расположении режущих зубьев общий принцип конструкции - «равное вырезание, равная мощность и т. Д.». Недавно предложенный метод численного расчета для конструкции с равным объемом бит PDC является репрезентативным. В этом методе, учитывая влияние формы коронки сверла, расположение режущих зубьев, размер режущих зубьев и взаимодействие режущих зубьев, математическая модель расчета для равного объема режущих зубьев установленный для работы с режущими зубьями. Углы были оптимизированы, и результаты были применены к модели. Этот метод обеспечивает приемлемый метод для проектирования бит PDC и анализа симуляции производительности. В дополнение к методу расчета равного объема на практике также применялось равномерное и неравномерное распределение зубов вдоль кривой профиля коронки. В этом методе, когда кривая кроны бурового долота PDC спроектирована определенным образом, для достижения требования к тканевым зубам можно использовать только равномерное распределение зубьев вдоль контурной кривой, так что проблема зубьев ткани преобразуется в проектную задачу кривой кроны. С быстрым развитием программного обеспечения вычислительной гидродинамики в последние годы иностранные крупные производители буровых долот постепенно начали использовать численные методы численного моделирования динамики флюидов (CFD) для анализа поля потока нижнего отверстия и пары сопел струи ролика и бит PDC , Всесторонний анализ влияния переноса горных пород и других аспектов. Предложен принцип оптимизации гидравлической структуры бит PDC: 1 Более высокий перепад давления на дне скважины. (2) Во избежание появления явления грязевого мешка в области низкой скорости потока вблизи основного режущего зуба. 3 небольших вихря. Это уменьшит вероятность возврата мусора в дно колодца. 4 Разумность распределения потока бегунов.

I. 2 Новые разработки в средствах проектирования бит PDC

Конструкция бит PDC обеспечивает реальный компьютерный дизайн и компьютерную оптимизацию, а также развивает физическое моделирование и технологию моделирования рабочего состояния бурового долота. Проведите механический анализ и анализ рабочего состояния на существующих буровых долотах или виртуальных сверлох, а также используйте прогнозы производительности и данные для улучшения и оптимизации конструкций. Избегайте физических потерь и потерь времени из-за разрыва в дизайне, что значительно снижает стоимость, время и риск полевых испытаний. Например, в гидравлической структуре бит PDC используется программное обеспечение для численного анализа CFD; В последние годы быстро развивалась технология измерения скорости вращения (PIV (Particle Image Vebcimetry) ». Он использует технологию обработки частиц для записи всего или локального поля потока одновременно для получения мгновенного импульса поля потока. Изучите состояние потока. В настоящее время технология PIV стала важным методом исследований для экспериментальной механики жидкости; в трехмерной конструкции трехмерная оптимизация бурового долота TOC на основе Pro / E достигла больших успехов, была разработана и разработана на платформе AutoCAD и разработана H) C-бит. Создайте трехмерную расчетную модель. Постоянное обновление конструкции бит PDC значительно ускоряет проектирование и улучшает качество дизайна.

Новые достижения в структурном дизайне I. 3 бит PDC

Обновление структуры конструкции битов PDC продолжается непрерывно, с целью нахождения более рациональной структуры с целью достижения более высоких механических характеристик и более длительного срока службы, а также более широкой адаптации к формации. Способ зубов ткани от стального типа до типа каркаса, от точечного типа до спирального типа раковины, до сверхширокого широкого скребка для раковины. Структура тканевых зубов, от стандартных листов до больших листов, до небольших и больших листов ткани; от однорядных зубов до двухрядных зубов и т. д., а также так называемые биты с анти-сэндвич-PDC и т. д. все находятся в процессе исследования. Другим важным аспектом обновления структуры проекта является рассмотрение различных условий работы различных формаций и буровых долот и различных рабочих положений бурового долота. Различные режущие элементы могут использоваться для лучшего выполнения характеристик режущего элемента и улучшения уместности бурового долота.

II бит PDC, производящий новый процесс

2.1 Применение технологии наплавки при поверхностном упрочнении стального куска PDC

Качество поверхностного упрочнения корпуса сверла является одним из ключевых факторов, которые непосредственно влияют на срок службы бурового долота. Основные требования: 1 Твердость поверхностного упрочненного слоя; 2 Высокая прочность связи с подложкой; 3 Хорошая устойчивость к эрозии. Поскольку внутреннее упрочненное кубическое тело имеет низкую устойчивость к эрозии и легко отслаивается от подложки, оно ограничивает широкое применение стального куска PDC. Технология поверхностного упрочнения корпуса бита стала неотложной задачей, которая должна быть решена. Практика показывает, что отвержденный слой, полученный с помощью технологии наплавки, имеет более высокую прочность сцепления с подложкой и более подходит для требований к поверхностному упрочнению корпуса бита. Благодаря сопоставлению характеристик нескольких обычно используемых методов сварки слой поверхностного упрочнения был установлен сваркой пламенем кислород-ацетилен.

Экономика низкая, а скорость разбавления низкая, а литой карбид вольфрама не плавится в пламени кислород-ацетилен, и эффект наплавки хорош. Приложение показывает, что отвержденный слой на поверхности тела бита, полученный новым процессом наплавки кислород-ацетиленовым пламенем, имеет высокую твердость, высокую прочность сцепления с матрицей и сильную эрозионную стойкость; стальной корпус ROC-сверла, изготовленный по этому процессу, может полностью соответствовать требованиям полевых применений.

2. Новый прогресс процесса вакуумной диффузионной сварки для бит PDC

Использование процесса вакуумной диффузионной сварки для изготовления компактных сверл из искусственного поликристаллического алмаза является одной из самых высоко оцененных высокотехнологичных продуктов. Благодаря своим выдающимся преимуществам, процесс вакуумной диффузионной сварки считается способным заменить обычно используемый процесс пайки. Он может преодолеть быстрое снижение прочности пайки из-за увеличения температуры битов во время бурения PDC в процессе пайки. Вызванный композитным листом легко отпадает и другие серьезные проблемы. В процессе сварки метод дегидратации, начальная температура охлаждения и время охлаждения в печи после сварки имеют разную степень влияния на сварку PDC. Порядок влияния: охлаждение начальной температуры> время охлаждения> метод обезвоживания. Оптимизированная комбинация параметров процесса: начальная температура охлаждения 695 ° C, сохранение тепла 6 часов, недорогой объемный ацетон для дегидратирующего агента; промежуточный технологический сэндвич-материал оказывает большое влияние на качество сварного шва с использованием фольги Cu толщиной 45 мкм или когда Ni-фольга используется в качестве промежуточного промежуточного слоя, прочность на сдвиг значительно улучшена, а это означает, что промежуточный шов может значительно увеличить прочность сварного шва.

2.3 Применение лазерной технологии быстрого прототипирования при изготовлении каркаса H) C бит

Технология лазерного ускоренного прототипирования - это технологическая интеграция машиностроения, САПР, технологии компьютерного численного контроля, технологии контроля, лазерной техники и новой материаловедения. Его основная идея состоит в том, что любая трехмерная часть может рассматриваться как стопка многих двумерных плоскостей вдоль определенного направления координат. Поэтому двумерную твердую модель в системе САПР можно сначала расслоить и нарезать, чтобы получить серию контуров поперечного сечения. Информация о геометрии плоскости, а затем с использованием лазера для управления лазерным лучом для выборочного затвердевания жидкой светочувствительной смолы (или связанного твердого, спеченного порошкового материала) слой за слоем и быстро накапливает требуемые детали (модели) с поверхности и формирует принцип нарушен. Традиционные методы формирования (такие как ковка, штамповка, литье и т. д.) и методы резания. Внедрение лазерной технологии быстрого прототипирования в производство буровых установок TOC не только решило трудные проблемы сложного изготовления структурно сложных PDC-бит, но также улучшило точность сверл и ускорило реакцию производителей буровых долот к рыночным реакциям и скорости производства продукции.

III Выводы и рекомендации

Дрель PDC представляет собой новый тип режущего бита, выполненного из искусственного поликристаллического алмазного режущего блока, встроенного в корпус бурового долота. Он имеет более высокую безопасность, чем бит конуса ролика, что может значительно повысить эффективность бурения и снизить затраты на бурение. Чтобы упомянуть скорость бурения скважин, в полной мере использовать характеристики сверл TOC и расширить использование сверл PDC, в последние годы были сделаны большие прорывы как в теории дизайна, так и в методах проектирования как в стране, так и за рубежом. В частности, с развитием высокоскоростной компьютерной технологии метод проектирования бурового долота достиг большой прорыв: от ручного до автоматического, от 2D до 3D, от низкой точности до высокой точности, непрерывное обновление методов проектирования произвело революцию в дизайн бит ROC. Изменение. Хотя метод разработки был улучшен, уровень технологии изготовления бит PDC продолжает расти.

С точки зрения приложения и тенденции развития ручных сверл, в дополнение к постоянному обновлению теории дизайна и методов проектирования, уровень технологического процесса бурового долота должен быть синхронизирован с ним. Непрерывно укреплять разработку новых материалов и повышать уровень технологий производства, чтобы обеспечить разработку и сборку бит PDC. Фактический спрос объединяется, чтобы постоянно продвигать разработку технологии бит PDC.