Verkfæri fyrir borholur: Heildarleiðbeiningar um flokkun og notkun rúllukeilubora og demantbora

Í olíuborunum er borkronan aðalverkfærið til að brjóta berg og afköst hennar hafa bein áhrif á skilvirkni og kostnað borunar. Frammi fyrir flóknum og breytilegum myndunarskilyrðum hefur rétt val á keilukeilum og demantsborum orðið lykilverkefni fyrir borverkfræðinga.

01 Rúllukeilubita: Fjölhæf verkfæri sem aðlagast myndunum

Frá því að þær voru kynntar til sögunnar árið 1909 hafa rúllukeilubeiðar orðið algengasta gerð boranna í snúningsborun. Einstök fjölkeilulaga uppbygging þeirra gerir þeim kleift að aðlagast ýmsum myndunaraðstæðum, allt frá mjúkum til mjög harðra.

Uppbygging og kjarnatækni

Rúllukeglabor samanstendur af fimm meginþáttum:

· Bithluti: Þrír keilufætur soðnir saman, með tengiþræði efst.

· Keilur: Keilulaga málmhlutir með fræstum tönnum eða wolframkarbíðinnskotum (TCI) á yfirborðinu.

· Legurkerfi: Inniheldur fjögur sett af legum: stór, meðalstór, lítil og þrýstilegur.

· Stútar: Venjulega 3,4 stútar með þvermál 7,14 mm.

· Smur- og þéttikerfi: Gúmmí- eða málmþéttingar ásamt þrýstijöfnunarbúnaði.

Tæknin við leguþéttingar er bylting í rúllukeilubita. Nútíma borvélar nota þrýstijafnað smurningarkerfi sem viðheldur jafnvægi milli smurefnisþrýstingsins í leguhólfinu og þrýstingsins í borholunni í gegnum þrýstiflutningsgöng, þrýstijafnunarhimnu og smurefnisbolla.

Flokkunarkerfi og IADC-kóði

Alþjóðasamtök borverktaka (IADC) hafa komið á fót alþjóðlegum staðli fyrir flokkun rúllubora með þriggja stafa kóðakerfi:

· Fyrsta tölustafur: Tanngerð og viðeigandi tannmyndun

· 1: Fræst tönn, mjúk myndun

· 2: Fræst tönn, miðlungs til miðlungs hörð myndun

· 3: Fræst tönn, hörð, slípandi myndun

· 5: TCI, mjúk til miðlungs myndun

· 6: TCI, miðlungshörð myndun

· 7: TCI, hörð, slípandi myndun

· 8: TCI, afar hörð, mjög slípandi myndun

· Annar tölustafur: Hörku undirlags myndunar (1,4, stærri tala gefur til kynna harðari myndun)

· Þriðji tölustafurinn: Uppbyggingareiginleikar bitans

· 4: Lokað veltilager

· 6: Lokað legulager

· 7: Lokað legulager + mælivörn með TCI

· 8: Upphafsborun fyrir stefnuborholur

Einfaldað IADC flokkunarkerfi fyrir rúllukeilubita

Einkenni bergbrots og hreyfingar

Þegar rúllukeilubita virkar sýnir hún þrjár samsettar hreyfingar:

· Snúningur: Keilurnar snúast réttsælis með bithlutanum.

· Snúningur: Tennurnar snúast rangsælis um keiluásinn.

· Rennibraut: Inniheldur geisla- og snertirenningu.

Þessi samsetta hreyfing hefur tvöfalda áhrif á bergbrot:

1. Höggþjöppun: Skiptist snerting einnar og tvöfaldrar tanna veldur lóðréttum titringi sem myndar höggálag.

2. Klippskurður: Náð með yfirhangi, fráviki og fjölkeilulaga rúmfræði, sem gerir kleift að klippa berg.

Stefna um val á bitum og samsvörun myndunar

Grunnreglur um val á keiluborum eftir bergeiginleikum:

· Mjúkar myndanir: Veldu bor með offset, overhang og margkeiluhönnun; búin háum, breiðum, víðum fræstum tönnum eða TCI.

· Miðlungsharðar myndanir: Minnkaðu gildi fyrir frávik, yfirhengi og fjölkeilulaga tennur; notaðu stuttar, mjóar og þéttar tennur.

· Harðar og slípandi myndanir: Notið eina keilulaga lögun, ekkert yfirhang, engin frávik; útbúið með kúlulaga eða keilulaga TCI.

· Myndanir sem eru með tilhneigingu til að mynda bognar holur: Veljið stuttar tennur með litlu eða engu fráviki og engri vörn gegn mælingu og veljið bit sem er örlítið mýkri en raunveruleg myndun.

· Innfelldar mjúkar og harðar myndanir: Veldu borkronu út frá harðara berginu og stillið borunarfæribreytur eftir þörfum.

Viðbrögð við sérstökum aðstæðum:

· Mjó göt (<177 mm): Notið einkeilubor, sem eru með stærri keilur, tennur og legur fyrir meiri styrk.

· Stefnuborun: Veldu bor með þriðja tölustafnum 8 í IADC (sérstakar upphafsboranir).

02 Demantsbor: Fullkomið verkfæri fyrir harðar myndanir

Demantur hefur mesta náttúrulega hörku (Mohs hörku 10, þjöppunarstyrk allt að 8800 MPa, slitþol 9000 sinnum hærra en stál). Demantsborar nýta sér þennan eiginleika til að verða fullkomin vopn til að takast á við harðar myndanir.

Flokkun og tækniþróun

Nútíma demantsbitar eru aðallega skipt í þrjár gerðir:

1. Yfirborðssettar demantsbitar

· Demantsagnir sem eru berskjaldaðar á yfirborði krónunnar.

· Hentar fyrir miðlungsharðar til harðar myndanir.

· Stærðarflokkun demanta:

· Mjúkar myndanir: 2 steinar/karat (u.þ.b. 4 mm í þvermál)

· Miðlungsharðar myndanir: 3‑4 steinar/karat (u.þ.b. 3,6 mm)

· Harðar myndanir: 10‑15 steinar/karat (u.þ.b. 2,0 mm)

2. Gegndreyptar demantsbitar

· Demantar innfelldir í fyllinguna (60‑400 steinar/karat).

· Hentar fyrir mjög harðar og slípandi myndanir (chert, kísilkennt dólómít o.s.frv.).

· Sjálfskerping næst með sliti á fylliefni.

3. PDC bitar (pólýkristallaður demantsamþjöppun)

· Fyrst kynnt af General Electric árið 1973.

· Skeruppbygging: demantslag + wolframkarbíð undirlag.

· Viðeigandi myndanir: mjúkar til meðalharðar einsleitar myndanir.

Uppbygging og lykilhönnunarbreytur

Demantsborvélar eru með sambyggðan búk án hreyfanlegra hluta, aðallega úr:

· Stálhús: Miðlungs kolefnisstál, skrúfað toppur.

· Grunnefni: Volframkarbíðduft + koparbundið bindiefni, hörku HRC 30‑45.

· Skurðarþættir: Náttúrulegir/tilbúnir demantar eða PDC-skurðarar.

· Vökvakerfishönnun: Stútar, vatnsleiðir (radíal, spíral, o.s.frv.).

Lykilhönnunarbreytur:

· Demantsþéttni: Stillið eftir núningi myndunarinnar – hærri styrkur fyrir slípandi myndanir.

· Útsetningarhæð:

· Mjúkar myndanir: 1/3 af þvermáli demantsins

· Harðar myndanir: 1/6‑1/10 af þvermáli demants

· Krónulögun: Flöt (einsleitar myndanir), kringlótt (harðar myndanir), tennt (slípandi myndanir).

Bergbrotsferli og viðbrögð myndunar

Bergbrotsaðferð demantsbora breytist með myndunareiginleikum:

· Plastmyndanir (leirsteinn, gifs o.s.frv.) – Líkt og „plógunarferli“; demantar smjúga inn í bergið og valda plastflæði þess.

· Brothættar myndanir (kvarssandsteinn o.s.frv.) – Myndar rúmmálsbundnar mulningsholur; stærð skurðarins er 2-4 sinnum meiri en demantútsetning, mjög skilvirkt.

· Harðberg (kirsuber, kísilberg) – Notið gegndreypta bita; brotið er með örskurði og rispu, svipað og að slípa með hjóli.

Kostir og takmarkanir PDC bita

Sem byltingarkennd vara innan demantsborfjölskyldunnar hafa PDC-bor einstaka kosti:

Uppbyggingareiginleikar:

· PDC-bor með stálhúsi: Í einu stykki úr meðalstóru kolefnisstáli, yfirborðsherðið.

· PDC-bit með fylkishluta: Efri stálhluti + neðri wolframkarbíðfylki – betri afköst.

Hönnun prófíls:

· Parabólísk: Mjúkar myndanir, mikil myndfjöldi, mikil ROP.

· Hringlaga: Hentar fyrir borun á snúningsborði, hjálpar til við að komast í gegnum hörð millilög.

· Keilulaga: Háhraðaborun, góð gegnumbrot.

Takmarkanir:

· Ekki hentugt fyrir malarlag eða mjúkar og harðar millilagsmyndanir.

· Hitastigstakmarkanir (yfir 350°C hraðar slit; við 700°C bilar styrk).

· Minni höggþol; nýir skurðarvélar eru viðkvæmar fyrir flagning á brúnum.

Samanburður á notagildi demantsbora eftir myndun

03 Vísindaleg valleiðbeiningar: Samræmingu á stofnunar- og rekstrarþörfum

Gullnu reglurnar um val á rúllukeilubita

1. Samsvörun myndunarhörku

· Mjúkar myndanir: veldu bor með mikilli fráviki, yfirhengi, fjölkeilulaga og fleyglaga eða skeiðlaga tönnum.

· Harðar myndanir: notið eina keilu, enga frávikningu og kúlulaga eða keilulaga tennur.

2. Meðhöndlun á núningi

· Fyrir slípiefni skal velja TCI-bor með málmvörn.

· Ef tennur í ytri röð eru ávöl en innri tennur eru lítið slitnar, aukið þá mælivörnina á næsta bit.

3. Viðbrögð við sérstökum skilyrðum

· Myndanir sem eru með tilhneigingu til að mynda bognar holur: veldu stuttar tennur með litlu eða engu fráviki; veldu odd sem er aðeins mýkri en raunveruleg myndun.

· Mjúk-hörð millilög: veldu bora út frá harðara bergi, stillið breytur á kraftmikinn hátt.

· Djúpar kaflar: Veljið bor með mikilli heildarfjölda til að bæta upp fyrir tímatap vegna snúnings.

Aðferð til að velja demantsbita

1. Hvenær á að nota PDC bita

· Besta notkun: langar, einsleitar, mjúkar til meðalharðar myndanir (skifer, leirsteinn, gips o.s.frv.).

· Óheimilt er að nota: malarlög, millilög úr kirsuberi, mjúkar og harðar millilög.

· Stillingar færibreyta: lágt WOB (30‑60 kN), hátt snúningshlutfall (100‑300 snúningar á mínútu), hátt rennslishraði.

2. Hvenær á að nota náttúrulega/tilbúna demantsbor

· Harðar til mjög harðar myndanir (granít, kvarssandsteinn o.s.frv.).

· Mjög slípandi myndanir (chert, kísilkennt dólómít).

· Túrbóborun, djúpar og ofurdjúpar brunnar, kjarnaaðgerðir.

3. Sérstakar kröfur um kjarnaborbor

· Keilulaga kjarnaborar fyrir rúllur: fjögurra keila (keilulaga/sívalninglaga) eða sex keila (full tunna) hönnun.

· Demantkjarnaborar: Kærurnar verða að vera samhverfar með jöfnum slitþoli.

· Lykilvísir: innri borun er sammiðja við ytri þvermál til að forðast sporöskjulaga kjarna.

Greining og meðhöndlun frávika í borholu

Að bera kennsl á rekstrarskilyrði rúllukeilubora:

· Bilun í legu: Hringlaga snúningsborðið hoppar, versnar við háan WOB, ROP lækkar en dæluþrýstingur eðlilegur.

· Týnd keila: Miklar sveiflur í togi, þyngdarvísirinn sveiflast mikið, breyting á strenglengd þegar hann er tekinn upp.

· Tennur slitnar flatar: Minnkuð álag á snúningsborð, engin skopp, skarp lækkun á ROP.

Bann við notkun demantsbora:

· Neðri holan verður að vera hrein áður en hún er sett í hana; gætið þess að ekkert málmdrasl sé í henni.

· Byrjið að bora með léttum krafti, lágum snúningshraða fyrir „innkeyrslu“ (0,5 m neðri holuprófíll).

· Forðist að rúma; ef nauðsyn krefur, framkvæmið með léttum snúningshraða, lágum snúningshraða og stöðugum gangi.

04 Nýjustu stefnur og æfingar á vettvangi

Tækninýjungar í átt að leiðum

Tækni við háþrýstiborun:

· Notar ofurháþrýstiþotur (150-200 MPa) til að aðstoða við bergbrot.

· Niðurholumagnarar eru í brennidepli rannsókna og þróunar; prófanir sýna að ROP getur aukist 3-5 sinnum.

· Tæknilegar áskoranir fela í sér þéttingu og flutning með ofurháum þrýstingi.

Greindar bitkerfi:

· Innbyggðir skynjarar fylgjast með ástandi bitanna í rauntíma.

· Aðlögun skurðarbreytna að breytingum á myndun.

· Stórgagnagreining til að hámarka val á bita og spá fyrir um endingartíma.

Gullnu reglurnar á vettvangi

1. Að ákveða hvenær á að draga úr holunni

· Stöðug lækkun á ROP (í einsleitum myndunum).

· Skyndilegt fall á ROP með árangurslausum leiðréttingaraðgerðum (breyting á myndun).

· Mikil aukning á togkrafti ásamt lækkun á ROP (skemmdir á borvél).

· Skyndilegt þrýstingsfall í dælunni (týndur stútur eða skolaður borstrengur).

2. Ráðstafanir til að lengja líftíma bita

· Keyrðu nýja bitinn með léttum WOB og lágum snúningshraða til að keyra hann inn.

· Notið bitahlíf (búnað sem kemur í veg fyrir að hann hoppi).

· Reglulegar stuttar ferðir til að hreinsa rusl af botni holunnar.

· Forðist óhóflega snúning á botninum.

3. Hagfræðileg greining

· Reiknaðu kostnað á metra = (kostnaður við borun + kostnaður við borunartíma) / metrar.

· Jafnvel þótt PDC-borar hafi hærri einingarkostnað, þá getur einn PDC-bori, í viðeigandi myndunum, borað 3-5 sinnum lengri lengd en rúllukeilubori.

· Í djúpum köflum skal forgangsraða borkökum með mikilli heildarfjölda til að bæta upp fyrir tímatap vegna útrásar.

Val á borum er nákvæm tækni sem sameinar vísindakenningar og reynslu á vettvangi. Rúllukeipar, með mikilli aðlögunarhæfni, eru enn algengasta gerð bora í dag. Demantsborar, sérstaklega PDC-borar, sýna einstaka skilvirkni í tilteknum myndunum.

Að ná tökum á IADC flokkunarkerfinu, skilja bergbrotsferla mismunandi borhola og meta ítarlega jarðfræði, uppsetningu borholu og rekstrarkröfur mun ná fram fullkominni samsvörun milli borholu og jarðmyndunar. Með notkun skynjara niðri í borholu, greiningar á stórum gögnum og gervigreind er val á borholum að færast frá reynslumiðuðum ákvörðunum yfir í snjalla nákvæmni samsvörun, sem stöðugt knýr áfram byltingarkenndar umbætur á skilvirkni borunar.

Tengiliður: Jessie Zhou

Farsími/Whatsapp: +0086-18109206861

Email: energy@landrilltools.com