Poraus- ja tuotantoteknologia | Mitä ovat porausnopeus – työkalujen lisääminen? Kuinka parantaa tehokkaasti poraustehokkuutta ja vähentää kustannuksia?

1Korkean lämpötilan kestävä – Tasaisen seinämän paksuinen ruuviporausnopeus – Lisääntyvä teknologia

Korkeaa lämpötilaa kestävä tasaseinämäinen ruuvi on nopeutta lisäävä työkalu, joka on erityisesti suunniteltu vastaamaan porausteollisuuden korkean suorituskyvyn ja luotettavuuden tarpeisiin. Perinteisiä poraruuveja käytettäessä korkean lämpötilan ja monimutkaisten työolosuhteiden vuoksi esiintyy usein vakavia kulumis- ja väsymisvaurioita, jotka johtavat poraustehokkuuden heikkenemiseen. Korkeaa lämpötilaa kestävällä tasaseinämäisellä ruuvilla on kuitenkin erinomainen lämmönkestävyys, ja se pystyy ylläpitämään vakaat mekaaniset ominaisuudet korkeassa lämpötilassa, vähentämään korkeiden lämpötilojen aiheuttamia laitevikoja ja siten parantamaan porausnopeutta.

1.1 Tekninen periaate

Porakoneen moottori pyörittää suoraan poranterää rikkomaan kiveä ja poraamaan, mikä voi tehokkaammin siirtää tehoa poranterään, vähentää energiahäviötä ja optimoida porakoneen suorituskyvyn. Tämä johtuu siitä, että moottori pyörittää suoraan poranterää, mikä voi välttää voimansiirtojärjestelmän menetyksestä johtuvan tehohäviön, jolloin kivenmurskausporaukseen käytetään enemmän energiaa, mikä parantaa porausnopeutta ja tehokkuutta. Laitteen korkean lämpötilan kestävyyden parantamiseksi entisestään korkean lämpötilan kestävässä tasaseinämäisessä ruuvissa käytetään erityisiä korkean lämpötilan kestäviä materiaaleja ja pintakäsittelytekniikoita. Esimerkiksi päämateriaalina käytetään korkeaseosteista terästä, tai laitteen pinta lämpökäsitellään tai pinnoitetaan laitteen korkean lämpötilan kestävyyden parantamiseksi. Koska staattorissa on tietyn poikkileikkauksen muotoinen esivalmistettu teräskuori, johon ruiskutetaan liimaa ohuen ja tasapaksuisen kumikerroksen muodostamiseksi, moottorilla on suurempi vääntömomentti ja se voi sopeutua erilaisiin monimutkaisiin geologisiin olosuhteisiin. Tämä rakenne pienentää moottorin staattorin ja roottorin välistä rakoa, mikä vähentää kitkaa ja kulumista sekä parantaa laitteen käyttöikää ja luotettavuutta. Työkalussa on myös mekaaninen lukitus tai kitkaa vähentävä mekanismi, joka parantaa laitteen pyörimistarkkuutta ja vakautta sekä estää ruuvin tärinän tai epäkeskisyyden aiheuttaman poraustehokkuuden laskun.

1.2 Sopeutumiskykyanalyysi

Suorituskyvyn osalta korkean lämpötilan kestävä, yhtä paksu seinämäruuviporaustyökaluSillä ei ole ainoastaan ​​tavallisten ruuvimoottoreiden ominaisuuksia, vaan myös suuri vääntömomentti, helppo käynnistys ja vahva ylikuormituskestävyys, minkä ansiosta se soveltuu paremmin porausoperaatioihin syvissä, korkeissa lämpötiloissa. Käyttämällä suoraa ruuvia pienen heiluriporaustyökalun kanssa korkean uppoamiskulman muodostelmissa voidaan saavuttaa suuri porausnopeus alhaisella porauspaineella, ja poikkeamaa voidaan merkittävästi vähentää ja estää. Samalla suoran ruuvin rakenne voi tarjota myös vakaan tukivoiman, joka estää poranterän poikkeaman korkean uppoamiskulman muodostelmissa, mikä parantaa porauksen vakautta. Sekä teoreettinen tutkimus että paikan päällä tehdyt sovellukset osoittavat, että korkean lämpötilan kestävien, tasaseinämäisten ruuvien nopea poraustekniikka voi merkittävästi lisätä poranterän pyörimisnopeutta kaivon pohjalla, sopeutua alareiän korkeaan lämpötilaan ja optimoida tehokkaasti kaivonreiän laadunvalvonnan. Samalla se voi myös vähentää yläkäyttökuormaa ja poraustyökalun vääntömomenttia sekä pidentää poraustyökalun käyttöikää. Verrattuna perinteiseen PDC-poraustyökalukokoonpanoon tämä menetelmä voi parantaa huomattavasti poraustehokkuutta ja osoittaa erinomaisia ​​kokonaisvaltaisia ​​taloudellisia ja teknisiä vaikutuksia.

2Turbiini + kyllästetty timanttiterä Nopeus – teknologian lisääminen

Turbopora on porakoneeseen tarkoitettu sähkötyökalu, joka muuntaa nesteen hydraulisen energian pyörimismekaaniseksi energiaksi, jolloin poranterä pyörii ja iskee, mikä mahdollistaa nopean ja tehokkaan porauksen. Se koostuu pääasiassa kolmesta osasta: turbiiniosasta, nivelakselista ja voimansiirtoakselista. Kyllästetty timanttiterä on eräänlainen timanttiterä. Sen matriisi valmistetaan sintraamalla polykiteisiä timanttihiukkasia matriisin ulkopuolelle, mikä tekee terästä aggressiivisemman. Matriisilla on tietty korkeus, sen ulkohalkaisija on hieman suurempi kuin terän rungon ulkohalkaisija ja sen sisähalkaisija on hieman pienempi kuin terän rungon sisähalkaisija. Matriisin ulko- ja sisäpuolella sekä pohjassa on vesiurat, jotka poistavat kiviaineksen ja jäähdyttävät terää huuhtelunesteen avulla. Matriisilla on riittävä puristus- ja iskulujuus sekä korkea kovuus ja kulutuskestävyys. Turbopora ja kyllästetty timanttiterä ovat tärkeitä työkaluja öljynporausprosessissa, ja niiden yhdistetty käyttö voi yhdessä parantaa poraustehokkuutta ja porauksen laatua.

2.1 Tekninen periaate

Turbiiniosa on turboporakoneen ydinosa, joka koostuu turbiinin staattoreista ja roottoreista, keskityslaakereista, pääakseleista ja koteloista. Se voi muuntaa porausnesteen nesteenergian pääakselin pyörimisen mekaaniseksi energiaksi. Sen sisäinen rakenne sisältää useita staattori-roottoripareja. Kun porausneste saapuu staattoriin poraustyökalua pitkin, staattori ohjaa porausnesteen tiettyyn suuntaan ja nopeuteen ja sitten roottoriin. Roottorissa porausneste osuu lapoihin muodostaen tietyn paine-eron, joka saa roottorin pyörimään. Tämän mekanismin avulla porausnesteen energia muunnetaan mekaaniseksi energiaksi, joka pyörittää turbiinin akselia.

Kyllästetyn timanttiterän tärkein kivenmurtomenetelmä on abrasiivinen kivenmurtoma, eli timanttihiukkasten jatkuva hionta, raapiminen ja hionta aksiaalisen voiman ja vääntömomentin vaikutuksesta kiven murtamiseksi. Tällä kivenmurtomamenetelmällä pääasiassa käytetyllä timanttiterällä on korkea kulutuskestävyys, joten se pystyy tehokkaasti käsittelemään erittäin abrasiivisia kiviä kovissa – erittäin kovissa abrasiivisissa muodostumissa – ja parantamaan poraustehokkuutta ja poranterän käyttöikää.

2.2 Sopeutumiskykyanalyysi

Turboporan ja kyllästetyn timanttiterän yhdistelmä on kokonaan metallirakenne, jolla on parempi korkeiden lämpötilojen kestävyys ja vakaampi porausteho, minkä ansiosta se toimii vakaasti myös äärimmäisissä olosuhteissa. Tämä on erityisen tärkeää syvien ja erittäin syvien kaivojen poraustoiminnassa. Tällä työkaluyhdistelmällä on erinomainen aksiaalinen tasapaino, joka voi vähentää sivuttaisvärähtelyä, luoda tasaisen porausreiän reitin, vähentää kaivon seinämän vaurioita ja siten suojata poranterää ja muita poraustyökaluja. Se on hyödyllistä myös myöhemmissä toiminnoissa. Turboporan nopean pyörimisnopeuden ansiosta kyllästetyn timanttiterän ja nopean turbiinin yhdistelmä voi saavuttaa erittäin korkean poraustehokkuuden syvissä, kovissa ja kuluttavissa muodostelmissa ja parantaa huomattavasti porauskapasiteettia.

3Vääntömomentin iskulaitteen porausnopeus – teknologian lisääminen

Vääntömomentti-iskulaite on puhtaasti mekaaninen sähkötyökalu, jota käytetään pääasiassa PDC-kruunujen lisämurskaamiseen. Työkalu tuottaa painehäviön muuttuvan virtauksen suuttimen läpi, jolloin suuttimen sisään muodostuu korkeapaine- ja matalapainevyöhyke. Kun paine-ero vaikuttaa työkaluun, virtauskanava vaihtuu, jolloin iskuvasara ja työkalun sisällä oleva käynnistysvasara vaihtavat suuntaa suurella nopeudella. Iskuvasara iskee jatkuvasti iskupintaan, jolloin iskuvoima siirtyy poranterään ja muodostuu korkeataajuinen pulssimomentti. Se muuntaa porausnesteen energian vääntö-, korkeataajuiseksi, tasaiseksi ja vakaaksi mekaaniseksi iskuenergiaksi ja siirtää sen suoraan PDC-kruunuun pitäen poranterän ja kaivon pohjan kosketuksissa toisiinsa koko ajan.

3.1 Tekninen periaate

Vääntömomentin iskulaitteen tuottama korkeataajuinen vakaa iskuvoima 750–1500 kertaa minuutissa vastaa muodostelman leikkaamista useita kertoja minuutissa. Tämä mahdollistaa poranterän leikata muodostumaa odottamatta vääntöenergian kertymistä, mikä muuttaa poranterän toimintatilan täysin. Tällöin poranterällä on kaksi voimaa muodostuman leikkaamiseen: toinen on pyöröpöydän tuottama vääntömomentti ja toinen on vääntömomentin iskulaitteen tuottama iskuvoima. Nämä kaksi voimaa välittyvät suoraan itse poranterään, joten poraputken välittämä vääntömomentti voidaan hyödyntää täysimääräisesti muodostuman leikkaamiseen ilman hukkaa. Tämän vääntömomentin ja iskuvoiman yhdistetty vaikutus voi paitsi parantaa merkittävästi porausnopeutta, myös vähentää tai poistaa tehokkaasti poranterän haitallista tärinää kovien muodostumien poraamisen aikana, suojata poranterää, pidentää poranterän käyttöikää ja samalla vähentää muiden poraustyökalujen väsymislujuutta ja pidentää muiden poraustyökalujen käyttöikää. Kuva 1 esittää tavanomaisen poraustyökalun ja vääntömomentin iskulaitteen poraputken jännitystilan.

3.2 Sopeutumiskykyanalyysi

Edistyksellisenä poraustyökaluna vääntömomentti-iskurilla on kohtuullinen sisäinen mekaaninen rakenne, ei kumiosia tai elektronisia komponentteja ja vain vähän osia. Vaikka se vikaantuisi, se vastaa vain jatkuvasti PDC-kärjen kanssa pyörivää poranterää vaikuttamatta jatkuvaan poraukseen, eikä poraa tarvitse laukaista, joten sillä on korkea luotettavuus. Vääntömomentti-iskuri soveltuu erilaisiin monimutkaisiin muodostumiin, erityisesti magmakivimuodostelmiin, joilla on voimakas hankauskyky ja huono porattavuus. Samalla työkalua on helppo käyttää. Vääntömomentti-iskurilla se on liitettävä vain suoraan pyörivään tai suuntaporaustyökaluun, mikä on yksinkertaista ja kätevää käyttää.

4Yhdistetty iskulaite

Yhdistelmäiskulaite on edistynyt porauslaite, jonka sisään on suunniteltu energianmuunnoslaite, joka voi muuntaa porausnesteen virtausenergian pulssi-iskuenergiaksi, jolloin syntyy vakaa korkeataajuinen kehä- ja aksiaalinen iskuvoima. Tämä työmenetelmä parantaa merkittävästi poranterän kivenmurtotehokkuutta, ratkaisee tehokkaasti porausliuskan ja paineenpidon ongelmat porauksen aikana ja saavuttaa siten nopeuden kasvutavoitteen. Yhdistelmäiskulaitteella ei ole ainoastaan ​​vääntömomentti-iskulaitteen vääntöiskuominaisuudet ja edut, vaan se yhdistää innovatiivisesti myös aksiaalisen iskutoiminnon..

yhdistelmäiskulaite

4.1 Tekninen periaate

Yhdistetyn iskulaitteen sisäinen rakenne koostuu puhtaasta metallista laitteistosta. Se muuntaa porausnesteen nesteenergian korkeataajuiseksi ja vakaaksi kehä- ja aksiaaliseksi iskuenergiaksi peruutusmekanismin avulla. Perinteisen poraustyökalukokoonpanon porausprosessin aikana, kun PDC-terä on saapunut muodostumaan, ylemmän poraustyökalun energian kertymisen on ylitettävä tietty kriittinen arvo, jotta leikkausmurtuma alkaa. Sitä vastoin yhdistelmäiskulaite muuntaa porausnesteen nesteenergian iskuenergiaksi, mikä tarjoaa poranterälle korkeataajuisen ja vakaan iskuvoiman. Tällä tavoin kallionmurtojännitys voi nopeasti saavuttaa muodostuman leikkauksen kriittisen jännityksen, mikä parantaa huomattavasti PDC-terän leikkaustehokkuutta. Samalla kallionmurtojännityksen ja vääntömomentin vaihtelun vähenemisen ansiosta on hyödyllistä, että poranterä suorittaa tasaisen leikkauksen kaivon pohjalla, mikä poistaa PDC-terään kohdistuvan hetkellisen erittäin suuren rasituksen perinteisissä poraustyökaluissa. Näin poranterään kohdistuva rasitus tulee tasaisemmaksi ja vakaammaksi, mikä pidentää PDC-terän käyttöikää ja lisää yksittäisen poranterän työpinta-alaa.

4.2 Sopeutumiskykyanalyysi

Vääntömomentti-iskulaitteeseen verrattuna yhdistelmäiskulaite lisää pitkittäisiskun energiaa. Teoriassa sen kivenmurtotehokkuus on korkeampi, ja se soveltuu paremmin käytettäväksi ahtaissa muodostelmissa. Samalla koolla yhdistelmäiskulaitteen optimaalinen porauspaine on hieman korkeampi kuin vääntömomentti-iskulaitteen. Yhdistetyssä iskulaitteessa käytettävän poranterän tulisi olla iskunkestävämpi, ja poranterän pääleikkaushampaiden vieressä on iskuja vaimentavia hampaita, jotka suojaavat poranterää tehokkaasti. Kovissa ja erittäin kuluttavissa muodostelmissa porattaessa HPM-sarjan PDC-kruunuilla voidaan saavuttaa täydellinen tasapaino porausnopeuden ja materiaalin välillä.

5Johtopäätökset ja tulevaisuudennäkymät

Tässä artikkelissa tutkitaan ja esitellään yleisiä porausnopeutta lisääviä työkaluja. Näiden työkalujen periaatteiden, ominaisuuksien ja sovellusalueiden analyysin perusteella tulokset osoittavat, että erityyppiset porausnopeutta lisäävät työkalut soveltuvat erilaisiin geologisiin olosuhteisiin ja porausvaatimuksiin. Samalla, koska eri työkalujen käyttökustannukset vaihtelevat, porausnopeutta lisäävien työkalujen valintaa on tarkasteltava myös taloudellisesta näkökulmasta.

Tulevaa tutkimusta varten ehdotetaan seuraavista näkökohdista: porausnopeutta lisäävien työkalujen toimintamekanismin lisätutkimusta, työkalujen suunnittelun optimointia sekä niiden sopeutumiskyvyn ja tehokkuuden parantamista; tekoälyn ja big datan kaltaisten teknologioiden yhdistämistä porausnopeutta lisäävien työkalujen älykkyyden ja etävalvonnan toteuttamiseksi sekä poraustoimintojen turvallisuuden ja tehokkuuden parantamiseksi; porausnopeutta lisäävien työkalujen soveltamisen laajentamista muilla aloilla, kuten vesikaivoissa, kaasukaivoissa ja geotermisissä kaivoissa, sosiaalisen ja taloudellisen kehityksen tarpeiden täyttämiseksi.

Yhteyshenkilö: Jessie Zhou

Matkapuhelin/WhatsApp: +0086-18109206861
Sähköposti:landrill@landrilltools.com
Verkko:www.landrilltools.com