Puurimiskiirust suurendavate tööriistade uuringud

Praegu jaotatakse puurimiskiirust suurendavad tööriistad peamiselt kahte kategooriasse: mehaanilised ja hüdraulilised. Mehaanilised tööriistad kasutavad löögijõu tekitamiseks puurimisraskust (WOB), mis parandab tõhusalt kivimi purustamise efektiivsust kõvades formatsioonides, kuid esineb probleeme nagu tugev vibratsioon, suur energiatarve ja kerge väsimuskahjustus. Hüdraulilised tööriistad kasutavad löökvasarate käitamiseks puurimisvedelikku, kombineerides lööke, pöörlemist ja joa kivimi purustamiseks. Neil on märkimisväärsed eelised läbitungimiskiiruse (ROP) suurendamisel, puuraugu kõrvalekalde kontrollimisel ja puurimispea eluea pikendamisel, kuid üldiselt on neil probleeme nagu ühe löögi sagedus ja raskused erinevate formatsioonide vajadustega kohanemisel.

Löökpuurimise tehnoloogia jaguneb toimemehhanismi järgi peamiselt kolme kategooriasse: väändlöögitehnoloogia, aksiaallöögitehnoloogia ja aksiaal-väändlöögikomposiitlööktehnoloogia. Löökpuurimise kiiruse suurendamise eesmärk on muuta gaasi või vedeliku rõhuenergia aksiaalseks või väändlöögi mehaaniliseks energiaks löögikeha abil, mis rakendatakse otse puuri tagumisele otsale, parandades puuri lõiketingimusi ja suurendades puuri kivimite purustamise efektiivsust.

Torsioonlöökpuurimise tehnoloogia on viimastel aastatel esile kerkinud puurimiskiirust suurendav tehnoloogia, mida kasutatakse peamiselt PDC-puuriterade tekitatud "libisemise" vibratsiooni lahendamiseks. Kasutamisel paigaldatakse torsioonlöökpuur puuri tagumisse otsa. Oma sisemise konstruktsiooni tõttu saab see muuta vedeliku hüdraulilise energia torsioonlöögi mehaaniliseks energiaks. Puur purustab kivimi puurniidi püsiseisundi pöördemomendi ja löögipurusti tekitatud löögimomendi koosmõjul.

Järgnevad näited tutvustavad kahte uuenduslikku tööriista

1. Puurimiskiirust suurendav tööriist reguleeritava löögisagedusega

Sagedusreguleeritaval hüdraulilisel puurimiskiirust suurendaval tööriistal on südamiku löögistruktuur, mis koosneb laagritest, alumisest võlli korpusest, kolvipaaridest, löögivasarast, drosselotsikust ja muudest komponentidest.

Tööpõhimõte:See kasutab löökvasara ülemises ja alumises kambris puurimisvedeliku tekitatud perioodilist rõhuerinevust, et panna löökvasar suurel kiirusel edasi-tagasi liikuma, tekitades aksiaalse löögijõu, mis kandub otse puurile, et aidata kivimit purustada. Peamine on see, et see tööriist saab löögisagedust reguleerida, muutes alumise võlli korpuse sümmeetriliste aukude arvu, kohandudes seeläbi erinevate formatsioonide puurimisvajadustega.

Reguleeritava löögisagedusega puurimiskiirust suurendava tööriista kasutamine

Välikatse keskmise kõva kihistuga: Numbrilise simulatsiooni abil valitud optimaalse löögisageduse (16 Hz) põhjal testiti seda tööriista Xinjiangi naftavälja puurkaevus X1. Tugeva abrasiivsusega ja madala läbitungimiskiirusega (ROP) kihistuosas näitas kruvipuurimistööriista abil külgneva puurkaevuga võrreldes, et pärast selle tööriista kasutamist suurenes ühe läbitungimiskiirus 53% ja mehaaniline läbitungimiskiirus 27,0%, vähendades tõhusalt käikude arvu ja lühendades ehitusaega.

Välikatse kõvas formatsioonis: Numbrilise simulatsiooni abil valitud optimaalse löögisageduse (18 Hz) järgi testiti seda tööriista Xinjiangi naftavälja X3 puurkaevus halva puuritavusega karboni andesiidi ja basaldi formatsioonides.

Kokkuvõte: Tulemused näitavad, et pärast selle tööriista kasutamist suureneb mehaaniline ROP märkimisväärselt 103,2% võrreldes külgnevate puuraukudega, mis tõestab tõhusalt, et see võib oluliselt parandada puurimise efektiivsust ja lühendada puurimistsüklit erinevates formatsioonides.

2. Komposiitmaterjalist löökpuurimiskiirust suurendava tööriista disain

Projekteeritud on hüdrauliline väändlöögimehhanism, mille südamik koosneb kolmest osast: voolu jaotusmehhanismist, tagasikäigumehhanismist ja löögimehhanismist.

Liikumisprotsess: Algselt (olek a) siseneb kõrgsurvevedelik hüdraulilise haamri vasakusse õõnsusse läbi tagasikäiguklapi südamiku vasaku voolukanali, surudes hüdraulilise haamri ja klapi südamiku koos päripäeva pöörlema, kuni hüdrauliline haamer põrkab vastu hüdraulilise haamri pesa (olek b). Pärast lööki siseneb kõrgsurvevedelik seejärel hüdraulilise haamri ja klapi südamiku moodustatud paremasse õõnsusse läbi parema juhtvoolukanali, surudes klapi südamiku edasi päripäeva pöörlema ​​tagasikäiguasendisse (olek c), nii et kõrgsurvevedelik lülitub paremasse voolukanalisse ja siseneb hüdraulilise haamri paremasse õõnsusse, pannes hüdraulilise haamri ja klapi südamiku vastupäeva pöörlema ​​(olek c). Kuni hüdrauliline haamer uuesti hüdraulilise haamri pesa põrkab (olek d), siseneb kõrgsurvevedelik vasakusse õõnsusse läbi vasaku juhtvoolukanali, surudes klapi südamiku vastupäeva pöörlema ​​tagasikäiguks ja naasmiseks algasendisse (olek a). See tsükliline protsess tekitab kõrgsagedusliku edasi-tagasi liikuva väändelööki pideva tagasikäigu ja vedeliku poolt juhitava löögi kaudu.

Tööpõhimõte:Pärast seda, kui vedelik (muda) voolab läbi ülemise liigendi ja juhttoru voolujaotushülsi, jaotub see tagasikäigumehhanismi ja löögimehhanismi vahel ning vedeliku kaks rada eraldatakse voolujaotusplaadiga. Seejärel läbib vedelik düüsi mandreli sees, moodustades enne ja pärast seda kõrg- ja madalrõhutsoonid. Tagasikäiguklapi südamik pöörleb rõhu diferentsi mõjul, juhtides hüdraulilise haamri vasakut ja paremat õõnsust vaheldumisi kõrg- ja madalrõhutsoonidega ühenduma, pannes hüdraulilise haamri edasi-tagasi liikuma, et lüüa rõhu diferentsi mõjul hüdraulilise haamri istmele, moodustades seega kõrgsagedusliku edasi-tagasi väändelööki.

1. Ülemine subboks; 2. Välimine korpus; 3. Juhttoru; 4. Voolujaotushülss; 5. Voolujaotusplaat; 6. Polt; 7. Ülemine tugirõngas; 8. Hüdraulilise haamri pesa; 9. Hüdraulilise haamri südamik; 10. Pöördventiili südamik; 11. Alumine tugirõngas; 12. Spindel; 13. Alumine subboks;

Väändlöögimehhanismi struktuuri skemaatiline diagramm

Väändlöögimehhanismi liikumisprotsess

On välja töötatud teatud tüüpi aksiaalne löögimehhanism. Hüdraulilised aksiaalsed löökkatsekehad jagunevad peamiselt kahte tüüpi: klapitüüpi ja klapita tüüpi. Klapitüüpi löökkatsekehade sisemine struktuur on keeruline ja nende töökindlus on halb; klapita tüüpi kuuluvad peamiselt jugatüüpi ja juga-imemistüüpi, mille hulgas on jugatüübil lühike kasutusiga. Juga-imemishüdrauliline löökkatsekeha on lihtsa konstruktsiooniga, realiseerib löögi joa kaasahaaramise ja hüdraulilise haamri võnkumise efekti abil, sellel on vähe sisemisi liikuvaid osi ja puuduvad haavatavad osad ning see sobib paremini keerukate puuraugu tingimustega.

1 – ülemise düüsi pesa; 2 – ülemine düüs; 3 – ülemine ventiil; 4 – ülemise klapi hülss; 5 – teisejärguline düüs; 6 – aksiaalne väliskest; 7 – tugihülss; 8 – löögivasar; 9 – haamripea; 10 – haamripesa; 11 – kaitsekork; 12 – aksiaalse löögimehhanismi kuusnurkne liigend.

Algvoolu ja rõhuerinevuse teke: Kõrgsurvevedelik moodustab ülemise düüsi kaudu kiire joa. Joa kaasahaaramise ja drosseldamise koosmõjul tekivad ülemise klapi ülemises ja alumises kambris, samuti löökvasara ülemise välimise kambri ja vasarapea alumise otsa vahel rõhuerinevused.

Komponentide ülespoole liikumine ja voolukanali tihendamine: Oma vastavate rõhuerinevuste tõttu liigub ülemine ventiil ülespoole ja löögikomponendid (teisene otsik, löögivasar ja haamripea) liiguvad samuti ülespoole, kuni teisene otsik puudutab ülemist ventiili ja sulgeb voolukanali.

Vesivasara teke ja ühine allapoole suunatud liikumine: Voolukanali hetkeline sulgumine käivitab vesivasara võnkumise ja rõhk kambris tõuseb järsult, surudes ülemise klapi ja löögikomponendid koos allapoole kiirendama.

Inertsiaalne löök ja tsükli taastumine: Pärast ülemise klapi liikumist alumisse piirasendisse jätkavad löögikomponendid inertsi mõjul allapoole liikumist ja lõpuks löövad haamripessa, et viia lõpule aksiaalne löök. Pärast lööki taastub voolukanal siledaks ja mehhanism lähtestub raskuse mõjul bitile (WOB), alustades järgmist tsüklit.

Kontakt:Jessie Zhou

Mobiil/WhatsApp:+0086-18109206861
E-post:energy@landrilltools.com