Cov Cuab Yeej Tseem Ceeb Downhole: Ib Daim Ntawv Qhia Tag Nrho rau Kev Faib Tawm thiab Kev Siv Cov Roller Cone Bits thiab Diamond Bits

Hauv kev ua haujlwm drilling roj, lub laum ntsis yog lub cuab yeej tseem ceeb rau kev rhuav pob zeb, thiab nws cov kev ua tau zoo cuam tshuam ncaj qha rau kev ua haujlwm drilling thiab tus nqi. Ntsib nrog cov xwm txheej nyuaj thiab hloov pauv, kev xaiv cov laum ntsis roller cone thiab cov laum pob zeb diamond kom raug tau dhau los ua ib txoj haujlwm tseem ceeb rau cov kws ua haujlwm drilling.

01 Cov Khoom Siv Rau Cov Menyuam Lub Khob: Cov Cuab Yeej Siv Tau Ntau Yam Uas Hloov Kho Rau Cov Qauv

Txij li thaum lawv tau qhia tawm xyoo 1909, cov khoom siv roller cone tau dhau los ua hom khoom siv dav tshaj plaws hauv kev khawb av rotary. Lawv cov qauv multi·cone tshwj xeeb tso cai rau lawv hloov kho rau ntau yam kev tsim los ntawm mos mus rau tawv heev.

Cov Qauv thiab Cov Txuj Ci Tseem Ceeb

Ib lub ntsis roller cone muaj tsib yam tseem ceeb:

· Lub cev ntsis: Peb ceg cone vuam ua ke, nrog rau xov txuas rau sab saum toj.

· Cones: Lub cev hlau tapered nrog cov hniav milled lossis tungsten carbide inserts (TCI) rau ntawm qhov chaw.

· Lub cev muaj zog: Muaj plaub pawg ntawm cov kabmob: loj, nruab nrab, me thiab thawb.

· Cov Nozzles: Feem ntau muaj 3·4 lub nozzles nrog txoj kab uas hla ntawm 7·14 hli.

· Lub tshuab roj nplua nyeem thiab kaw: Cov roj hmab lossis cov hlau kaw ua ke nrog lub cuab yeej them nyiaj siab.

Cov thev naus laus zis ntawm kev sib khi lub cev yog qhov tseem ceeb hauv kev siv cov khoom siv dov lub cev. Cov khoom siv niaj hnub no siv lub tshuab ua kom lubrication uas muaj zog thiab them rov qab uas tswj tau qhov sib npaug ntawm lub zog roj nplua nyeem hauv chav sib khi thiab lub zog ntawm cov kua dej hauv qhov dej los ntawm kev hla kev xa mus rau lub zog, lub membrane them rov qab thiab lub khob roj nplua nyeem.

Kev faib tawm thiab IADC Code

Lub Koom Haum Thoob Ntiaj Teb ntawm Cov Neeg Cog Lus Drilling (IADC) tau tsim kom muaj tus qauv thoob ntiaj teb rau kev faib cov khoom siv roller cone, siv cov lej peb tus lej:

· Tus lej ib: Hom hniav thiab kev tsim uas siv tau

· 1: Cov hniav sib tsoo, tsim mos

· 2: Cov hniav sib tsoo, nruab nrab mus rau nruab nrab · kev tsim tawv

· 3: Cov hniav sib tsoo, tawv, thiab sib txhuam

· 5: TCI, mos mus rau nruab nrab tsim

· 6: TCI, nruab nrab · tawv tsim

· 7: TCI, tawv, abrasive tsim

· 8: TCI, tawv heev, ua kom ntxhib heev

· Tus lej thib ob: Kev nyuaj ntawm kev tsim kho (1·4, tus lej loj dua qhia tias kev tsim kho nyuaj dua)

· Tus lej thib peb: Cov yam ntxwv ntawm cov qauv ntawm Bit

· 4: Cov kabmob dov kaw

· 6: Cov kabmob kaw rau phau ntawv xov xwm

· 7: Cov kabmob kaw + kev tiv thaiv ntsuas nrog TCI

· 8: Qhov pib rau cov qhov dej uas taw qhia

Kev Faib Tawm IADC Yooj Yim rau Cov Khoom Siv Roller Cone

Lub Tswv Yim Tawg Pob Zeb thiab Cov Yam Ntxim Saib ntawm Kev Txav Mus Los

Thaum lub ntsis roller cone ua haujlwm, nws ua rau pom peb qhov kev txav sib xyaw ua ke:

· Kev Hloov Pauv: Cov cones tig mus rau sab xis nrog lub cev me ntsis.

· Kev Tig: Cov hniav tig counter-clockwise ncig lub cone axis.

· Kev swb: suav nrog kev swb radial thiab tangential.

Qhov kev txav sib xyaw ua ke no ua rau muaj ob qho kev cuam tshuam pob zeb tawg:

1. Kev sib tsoo: Kev sib cuag ntawm ib thiab ob lub hniav ua rau muaj kev co ntsug, tsim kev cuam tshuam.

2. Txiav Pob Zeb: Ua tiav los ntawm kev dai, offset thiab ntau lub cone geometry, ua rau txiav pob zeb tau.

Txoj Kev Xaiv Bit thiab Kev Sib Tw Tsim

Cov ntsiab cai yooj yim rau kev xaiv cov khoom siv roller cone raws li cov khoom pob zeb:

· Cov qauv mos: Xaiv cov ntsis nrog kev sib txawv, kev dai, thiab ntau lub khob hliav qab; nruab nrog cov hniav siab, dav, thiab sib nrug dav lossis TCI.

· Cov qauv nruab nrab-nyuaj: Txo cov nqi offset, overhang, thiab ntau-cone; siv cov hniav luv, nqaim, thiab sib nrug ze.

· Cov qauv tawv thiab ntxhib: Siv cov duab geometry ib lub khob hliav qab, tsis muaj overhang, tsis muaj offset; nruab nrog lub pob kheej kheej lossis conical-spherical TCI.

· Cov qauv uas yooj yim rau qhov nkhaus: Xaiv cov hniav luv luv uas muaj qhov sib txawv me ntsis lossis tsis muaj thiab tsis muaj kev tiv thaiv ntsuas, thiab xaiv me ntsis mos dua li cov qauv tiag tiag.

· Cov pob zeb mos-tawv sib xyaw ua ke: Xaiv cov ntsis raws li cov pob zeb tawv dua, thiab kho cov kev ntsuas drilling dynamically.

Cov lus teb rau cov xwm txheej tshwj xeeb:

· Cov qhov nyias nyias (<177 mm): Siv cov ntsis ib lub khob hliav qab, uas muaj cov khob hliav qab loj dua, cov hniav thiab cov bearings rau lub zog siab dua.

· Kev tho qhov rau kev taw qhia: Xaiv cov ntsis nrog IADC tus lej thib peb 8 (cov ntsis kickoff tshwj xeeb).

02 Pob Zeb Diamond Bits: Lub Cuab Yeej Zoo Tshaj Plaws rau Kev Tsim Kho Hard Formations

Pob zeb diamond muaj qhov nyuaj ntuj tshaj plaws (Mohs hardness 10, compressive strength txog li 8800 MPa, hnav tsis kam 9000 npaug ntawm hlau). Pob zeb diamond siv cov khoom no los ua riam phom zoo tshaj plaws rau kev daws cov pob zeb tawv.

Kev faib tawm thiab kev hloov pauv ntawm thev naus laus zis

Cov pob zeb diamond niaj hnub no feem ntau muab faib ua peb hom:

1. Cov pob zeb diamond uas teeb tsa rau saum npoo av

· Cov pob zeb diamond uas raug nthuav tawm rau ntawm qhov chaw ntawm lub kaus mom.

· Haum rau nruab nrab-nyuaj mus rau cov qauv nyuaj.

· Kev ntsuas qhov loj ntawm pob zeb diamond:

· Cov pob zeb mos mos: 2 lub pob zeb/carat (kwv yees li 4 hli txoj kab uas hla)

· Cov pob zeb tawv nruab nrab: 3-4 lub pob zeb/carat (kwv yees li 3.6 hli)

· Cov pob zeb tawv: 10‑15 pob zeb/carat (kwv yees li 2.0 hli)

2. Cov pob zeb diamond impregnated

Cov pob zeb diamond uas muab tso rau hauv lub matrix (60‑400 pob zeb/carat).

· Haum rau cov qauv tawv heev thiab cov khoom siv abrasive (chert, siliceous dolomite, thiab lwm yam).

· Kev ua kom ntse tus kheej ua tiav los ntawm kev hnav matrix.

3. PDC ntsis (Polycrystalline Pob Zeb Diamond Compact)

· Thawj zaug tau qhia los ntawm General Electric hauv xyoo 1973.

· Cov qauv txiav: txheej pob zeb diamond + tungsten carbide substrate.

· Cov qauv siv tau: cov qauv mos mus rau nruab nrab-tawv sib xws.

Cov Qauv thiab Cov Qauv Tseem Ceeb

Pob zeb diamond bits muaj ib lub cev tsis muaj qhov txav mus los, feem ntau yog cov hauv qab no:

· Lub cev hlau: Cov hlau carbon nruab nrab, xov sab saum toj.

· Matrix: Tungsten carbide hmoov + tooj liab-raws li binder hlau, hardness HRC 30-45.

Cov khoom txiav: Cov pob zeb diamond ntuj / cov khoom siv hluav taws xob lossis cov tshuab txiav PDC.

· Kev tsim hydraulic: Nozzles, waterways (radial, spiral, thiab lwm yam).

Cov qauv tseem ceeb:

· Kev sib sau ua ke ntawm pob zeb diamond: Kho raws li qhov sib xyaw ua ke - kev sib sau ua ke ntau dua rau cov qauv sib xyaw ua ke ntau dua.

Qhov siab ntawm kev raug tshav ntuj:

· Cov qauv mos: 1/3 ntawm lub pob zeb diamond txoj kab uas hla

· Cov qauv tawv: 1/6‑1/10 ntawm lub pob zeb diamond txoj kab uas hla

· Cov duab ntawm lub kaus mom: Tiaj tiaj (cov qauv zoo sib xws), puag ncig (cov qauv tawv), serrated (cov qauv abrasive).

Kev Tawg Pob Zeb thiab Kev Teb rau Kev Tsim Pob Zeb

Hom pob zeb tawg ntawm cov pob zeb diamond hloov pauv nrog cov khoom tsim:

· Cov yas tsim (pob zeb av nkos, gypsum, thiab lwm yam) - Zoo ib yam li cov txheej txheem "plowing"; pob zeb diamond nkag mus thiab ua rau cov yas ntws ntawm pob zeb.

· Cov pob zeb tawg (quartz sandstone, thiab lwm yam) - Tsim cov qhov sib tsoo volumetric; qhov loj ntawm kev txiav yog 2-4 npaug ntawm qhov raug pob zeb diamond, ua haujlwm tau zoo heev.

· Pob zeb tawv (chert, pob zeb siliceous) - Siv cov khoom me me uas tau muab tso rau hauv dej; kev tawg yog los ntawm kev txiav me me thiab khawb, zoo ib yam li kev sib tsoo nrog lub log.

Cov Zoo thiab Cov Kev Txwv ntawm PDC Bits

Ua ib yam khoom tshiab hauv tsev neeg pob zeb diamond, PDC bits muaj cov txiaj ntsig tshwj xeeb:

Cov yam ntxwv ntawm cov qauv:

· Cov ntsis PDC uas muaj lub cev hlau: Ib daim hlau carbon nruab nrab, tawv rau saum npoo.

· Lub cev Matrix-lub cev PDC ntsis: Lub cev hlau sab saud + lub cev tungsten carbide qis dua - kev ua tau zoo dua.

Kev tsim qauv profile:

· Parabolic: Cov qauv mos, cov duab siab, ROP siab.

· Puag ncig: Haum rau kev khawb lub rooj tig, pab nkag mus rau hauv cov interbeds tawv.

· Conical: Kev khawb ceev ceev, nkag mus zoo.

Cov Kev Txwv:

· Tsis haum rau cov txaj zeb lossis cov pob zeb mos-tawv interbedded.

· Kev txwv kub (saum toj no 350°C hnav sai dua; ntawm 700°C lub zog tsis ua haujlwm).

· Tsis tshua muaj kev cuam tshuam; cov tshuab txiav tshiab feem ntau yuav raug txiav ntug.

Kev Sib Piv ntawm Pob Zeb Diamond Bit Applicability los ntawm Kev Tsim

03 Phau Ntawv Qhia Txog Kev Xaiv Txuj Ci: Kev Sib Txuas Lus Txog Kev Tsim Kho thiab Kev Xav Tau Ua Haujlwm

Cov Cai Kub rau Kev Xaiv Cov Khoom Siv Roller Cone

1. Kev sib phim ntawm qhov nyuaj ntawm kev tsim

· Cov qauv mos: xaiv cov ntsis uas muaj qhov offset siab, overhang, multi-cone, thiab wedge-shaped lossis scoop-shaped hniav.

· Cov qauv tawv: siv cov hniav ib lub khob hliav qab, tsis muaj qhov sib txawv, thiab cov hniav kheej kheej lossis cov hniav kheej kheej.

2. Kev tswj hwm kev sib txhuam

· Rau cov qauv abrasive, xaiv cov ntsis TCI nrog kev tiv thaiv gauge.

· Yog tias cov hniav sab nraud puag ncig thaum cov hniav sab hauv tsis muaj kev hnav ntau, nce kev tiv thaiv ntawm qhov tom ntej.

3. Cov lus teb rau cov xwm txheej tshwj xeeb

· Cov qauv uas yooj yim rau qhov nkhaus: xaiv cov hniav luv luv uas muaj qhov sib txawv me ntsis lossis tsis muaj qhov sib txawv; xaiv me ntsis mos dua li qhov tsim tiag tiag.

· Cov txheej sib xyaw ua ke uas muaj tawv mos mos: xaiv cov pob zeb raws li cov pob zeb tawv dua, kho cov kev teeb tsa raws li qhov xav tau.

· Cov ntu tob: xaiv cov ntu uas muaj cov duab tag nrho siab los them rau lub sijhawm poob ntawm kev sib tsoo.

Txoj Kev Xaiv Pob Zeb Diamond Bit

1. Thaum twg siv cov khoom PDC

· Kev siv zoo tshaj plaws: cov pob zeb ntev thiab mos mus rau cov pob zeb nruab nrab uas sib xyaw ua ke (shale, av nkos, gypsum, thiab lwm yam).

· Cov kev siv txwv tsis pub siv: cov txaj zeb, cov txheej sib txuas ntawm cov pob zeb, cov qauv sib txuas ntawm cov pob zeb mos-nyuaj.

· Kev teeb tsa parameter: WOB qis (30‑60 kN), RPM siab (100‑300 rpm), tus nqi ntws siab.

2. Thaum twg yuav tsum siv cov pob zeb diamond ntuj/tshuaj lom neeg

· Cov pob zeb tawv heev (granite, quartz sandstone, thiab lwm yam).

· Cov pob zeb uas muaj zog heev (chert, siliceous dolomite).

· Turbodrilling, qhov dej tob thiab tob heev, kev ua haujlwm coring.

3. Cov kev cai tshwj xeeb rau cov khoom siv coring

Cov khoom siv dov lub khob hliav qab: plaub-lub khob hliav qab (conical / cylindrical) lossis rau-lub khob hliav qab (puv-barrel) tsim.

· Cov pob zeb diamond coring: cov txiav yuav tsum tau teeb tsa kom sib npaug nrog kev tiv taus hnav tsis tu ncua.

· Qhov qhia tseem ceeb: lub qhov sab hauv sib npaug nrog lub cheeb sab nraud kom tsis txhob muaj lub hauv paus elliptical.

Kev Kuaj Mob thiab Kev Tswj Xyuas Qhov Tsis Zoo ntawm Downhole

Txheeb xyuas cov xwm txheej ua haujlwm ntawm lub pob zeb roller cone:

· Kev ua tsis tau zoo ntawm cov kabmob: Lub rooj tig rov qab dhia mus los, zuj zus tuaj thaum lub sijhawm WOB siab, ROP poob qis tab sis lub zog ntawm lub twj tso kua mis ib txwm muaj.

· Poob lub khob hliav qab: Lub zog hloov pauv hnyav heev, qhov qhia qhov hnyav hloov pauv sai heev, qhov ntev ntawm txoj hlua hloov pauv thaum khaws.

· Cov hniav uas hnav tiaj tiaj: Txo qhov hnyav ntawm lub rooj tig, tsis muaj kev dhia, ROP poob qis.

Kev txwv tsis pub siv pob zeb diamond:

· Lub qhov hauv qab yuav tsum huv ua ntej khiav mus rau hauv lub qhov; xyuas kom tsis muaj cov khoom siv hlau.

· Pib tho qhov nrog WOB me me, RPM qis rau "break‑in" (0.5 m hauv qab qhov profiling).

· Tsis txhob reaming; yog tias tsim nyog, ua nrog WOB me me, RPM qis, thiab kev ua haujlwm ruaj khov.

04 Cov Qauv Tshiab thiab Cov Ntsiab Lus Xyaum Ua Haujlwm Hauv Tebchaws

Cov kev taw qhia tshiab ntawm kev tsim kho tshiab

Kev siv tshuab drilling siab heev:

Siv cov tshuab cua siab heev (150‑200 MPa) los pab rhuav pob zeb.

· Cov khoom siv ua kom lub qhov tob dua yog qhov tseem ceeb ntawm R&D; kev sim qhia tias ROP tuaj yeem nce 3‑5 zaug.

· Cov teeb meem kev siv tshuab suav nrog kev kaw lub tshuab siab heev thiab kev sib kis.

Cov txheej txheem ntse ntse:

· Cov sensors uas muab tso rau hauv yuav saib xyuas qhov xwm txheej ntawm lub ntsis hauv lub sijhawm tiag tiag.

· Kev hloov kho kom haum rau cov kev hloov pauv ntawm kev txiav kom phim cov kev hloov pauv ntawm cov qauv.

· Kev tshuaj xyuas cov ntaub ntawv loj kom zoo dua qhov kev xaiv me me thiab kwv yees lub neej ua haujlwm.

Cov Cai Kub hauv Thaj Chaw

1. Txiav txim siab thaum twg yuav rub tawm ntawm qhov

· ROP poob qis tas mus li (hauv cov qauv sib xws).

· ROP poob qis tam sim ntawd nrog rau kev kho tsis zoo (kev hloov pauv ntawm cov qauv).

· Kev nce torque ntse nrog rau ROP poob (kev puas tsuaj me ntsis).

· Lub zog ntawm lub twj tso kua mis poob qis tam sim ntawd (lub qhov dej poob lossis txoj hlua khawb uas ntxuav tas).

2. Kev ntsuas kom ntev lub neej ntawm lub ntsis

Khiav lub ntsis tshiab nrog WOB me me thiab RPM qis kom tawg.

· Siv ib lub cuab yeej tiv thaiv ntsis (lub cuab yeej tiv thaiv kev dhia).

· Mus ncig luv luv tsis tu ncua kom tshem tawm cov khib nyiab hauv qab.

· Tsis txhob tig ntau dhau rau hauv qab.

3. Kev tshuaj xyuas kev lag luam

Xam tus nqi ib 'meter' = (tus nqi ntsis + tus nqi sijhawm drilling) / footage.

Txawm hais tias cov ntsis PDC muaj tus nqi siab dua rau ib chav, hauv cov qauv tsim nyog ib qho ntsis PDC tuaj yeem tho 3-5 zaug ntawm cov duab ntawm cov ntsis roller cone.

· Hauv cov ntu tob, muab qhov tseem ceeb rau cov ntu uas muaj cov duab tag nrho ntau los them rau qhov poob sijhawm tripping.

Kev xaiv cov ntsis yog ib txoj kev siv tshuab uas muaj kev sib xyaw ua ke ntawm kev tshawb fawb thiab kev paub dhau los hauv thaj chaw. Cov ntsis roller cone, nrog rau lawv qhov kev hloov pauv dav dav, tseem yog hom ntsis uas siv ntau tshaj plaws niaj hnub no. Cov ntsis pob zeb diamond, tshwj xeeb tshaj yog cov ntsis PDC, qhia txog kev ua haujlwm zoo tshaj plaws hauv cov qauv tshwj xeeb.

Kev ua tus tswv ntawm IADC kev faib tawm system, nkag siab txog cov txheej txheem tawg pob zeb ntawm cov bits sib txawv, thiab kev soj ntsuam tag nrho lithology, kev teeb tsa qhov dej thiab cov kev xav tau ua haujlwm yuav ua tiav qhov sib phim zoo meej ntawm bit thiab kev tsim. Nrog rau kev siv cov sensors downhole, kev tshuaj xyuas cov ntaub ntawv loj thiab kev txawj ntse dag, kev xaiv bit tab tom hloov pauv los ntawm kev txiav txim siab raws li kev paub dhau los mus rau kev sib phim qhov tseeb ntse, txuas ntxiv tsav tsheb kev txhim kho kev hloov pauv hauv kev ua haujlwm drilling.

Tiv tauj: Jessie Zhou

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