Miks on volfram nafta- ja gaasipuurimistööde jaoks nii oluline?

Volframi (eriti volframkarbiidi) tähtsust nafta puurimisel võib võrrelda sellega, et see on..."Tööstuslikud hambad"operatsioonist. See varustab puurimistööriistuotsustav võime pidevalt, tõhusalt ja usaldusväärselt kivimit purustada, kaitstes samal ajal end äärmuslikes geoloogilistes tingimustesSeeideaalne kombinatsioon kõvadusest, sitkusest, kõrgest temperatuurist ja kulumiskindlusestmuudab selle strateegiliselt kriitilise ja praegu asendamatuks materjaliks. Seetõttu mõjutavad volframi hinna kõikumised otseselt kogu naftapuurimistööstust.

Allpool on toodud peamiste põhjuste üksikasjalik analüüs:

I. Oluline materjal äärmuslike töötingimuste ületamiseks

Nafta puurimine – eriti sügavates puuraukudes, ülisügavates puuraukudes, horisontaalsetes põlevkivigaasi puuraukudes ja avamere puurimisel – seisab silmitsi kolme peamise „äärmusliku” väljakutsega:

1. Äärmuslik rõhk ja temperatuurMitme kilomeetri sügavusel võib temperatuur ületada 200 °C ja rõhk ulatuda sadadesse atmosfääridesse.
2. Äärmuslik hõõrduminePuurterad peavad läbima kõvasid ja abrasiivseid moodustisi (nt graniit, tulekivi, kvartsliivakivi).
3. Äärmuslik korrosioonPuurimisvedelikud võivad sisaldada söövitavaid kemikaale, soolvett ja vesiniksulfiidgaasi.

Volframi lahendus: volframkarbiidist kõvasulam

• Võrratu kõvadus ja kulumiskindlusVolframkarbiid on kõvaduselt teisel kohal ainult teemandi järel, kuid pakub teemandiga võrreldes palju paremat löögikindlust ja sitkust. See võimaldab sellel toimida nagu "tööstuslikud hambad", lõigates pidevalt läbi kivimi suure pöörlemiskiiruse ja suure koormuse all, mille kasutusiga on kümneid kuni sadu kordi pikem kui tavalisel terasel.
• Suurepärane kuum kõvadusSee säilitab kõrge kõvaduse isegi kõrgetel temperatuuridel (kuni ~1000 °C), erinevalt paljudest metallidest, mis kiiresti pehmenevad ja purunevad.
• Hea keemiline stabiilsusSee on vastupidav puurimisvedelike ja maa-aluste vedelike korrosioonile.

II. Puurimissüsteemide põhirakendused

Volfram (peamiselt volframkarbiidi ja volframisulamite kujul) on puurimistööde mitmete kriitiliste aspektide lahutamatu osa:

1. Puuride "hambad" ja lõiketerad:

• Koonuse bitidIga koonuse sisse peidetud „hambad“ on peamiselt valmistatud volframkarbiidist. Need on kivimiga kokkupuutumise ja purustamise esirinnas.
• Fikseeritud lõiketeraga bitidKuigi PDC (polükristalliline teemantkompaktne) puurid kasutavad suurte pindade lõikamiseks teemantlõikureid,mõõtetrimmerid, kannahambad ja tugevdusdetailid kriitilistes kohtadessageli tuginevad volframkarbiidile, et vältida puuri korpuse kulumist.
• Spetsiaalsed bitidKõige kõvemates formatsioonides kasutatavad teemantidega immutatud puurid sisaldavad maatriksi sees suures koguses volframkarbiidi osakesi, mis toimivad nii abrasiivse materjalina kui ka tugistruktuurina.

1. Kriitiliste tööriistade kulumiskindlad komponendid:

• Puuraugu tööriistadMWD/LWD tööriistade, stabilisaatorite ja hõõritsate välispinnad on sageli kõvastatud volframkarbiidi osakestega või täidetud volframkarbiidist sisestustega, et pidada vastu puuraugu tugevale kulumisele.
• Puurnööri komponendidPuurtorude tööriistade ühenduste ja raskete puurtorude kulumisribad on kaetud volframkarbiidiga, et oluliselt vähendada hõõrdumist ja kulumist korpuse vastu, kaitstes seeläbi kalleid torusid.

1. Suure tihedusega kaalumismaterjal:

• Volfram-nikkel-rauasulamidkasutatakse täppislogimise tööriistade, näiteks MWD/LWD, kaalude jaoks.kõrge tihedusega (≈18 g/cm³)võimaldab märkimisväärset massi piiratud ruumides, stabiliseerides tööriistu tõhusalt ja tagades täpse andmete kogumise.

III. Otsesed eelised – miks need on „asendamatud”

1. Täiustatud puurimise efektiivsusKõvemad ja kulumiskindlamad volframkomponendid viivadkõrgem läbitungimise määr (ROP)japikem kaader biti kohta, vähendades otseselt puurkaevude ehitamise aega.
2. Tagatud tööohutus ja töökindlusTuhandete meetrite sügavusel puuraugu puuri või tööriista ootamatu rike võib kaasa tuua kulukaid kalapüügitöid või isegi puuraugu kaotuse. Volframkomponentide erakordne töökindlus on töö järjepidevuse võti.
3. Madalamad üldkuludKuigi volframmaterjalid on kallid, on nende eelised...lühem rakendumisaeg puurivahetusel, madalam rikete määr ja suurem puurimismaht—viib oluliselt madalama hinnaga meetri kohta kogu elutsükli jooksul.
4. Võimaldab äärmuslikke toiminguidIlma volframil põhinevate kõvasulamiteta oleks paljude tänapäevaste üle 5000 meetri sügavuste (sügavate/ülisügavate puurkaevude) ja keeruka geomeetriaga puurimine tehniliselt või majanduslikult teostamatu.