Boor- en productietechnologie | Wat zijn boorsnelheidsverhogende gereedschappen? Hoe kan ik de boorefficiëntie effectief verbeteren en de kosten verlagen?

1Hoge temperatuurbestendigheid, gelijke wanddikte, schroefboorsnelheid – toenemende technologie

De hittebestendige schroef met gelijke wanddikte is een snelheidsverhogend gereedschap dat speciaal is ontworpen om te voldoen aan de eisen van hoge prestaties en betrouwbaarheid in de boorindustrie. Bij het gebruik van traditionele boorschroeven treden door de hoge temperaturen en complexe werkomstandigheden vaak ernstige slijtage en vermoeidheidsschade op, wat leidt tot een lagere boorefficiëntie. De hittebestendige schroef met gelijke wanddikte heeft echter een uitstekende hittebestendigheid, waardoor de mechanische eigenschappen stabiel blijven in een omgeving met hoge temperaturen. Dit vermindert storingen door hoge temperaturen en verhoogt daardoor de boorsnelheid.

1.1 Technisch principe

De boorgatmotor drijft de boorbeitel direct aan om gesteente te breken en te boren. Dit zorgt voor een efficiëntere krachtoverbrenging naar de boorbeitel, vermindert energieverlies en optimaliseert de prestaties van het boorgereedschap. Doordat de motor de boorbeitel direct aandrijft, wordt energieverlies door het transmissiesysteem voorkomen. Hierdoor wordt meer energie gebruikt voor het breken van gesteente tijdens het boren, wat de boorsnelheid en -efficiëntie verbetert. Om de hittebestendigheid van de apparatuur verder te verbeteren, maakt de hittebestendige schroef met gelijke wanddikte gebruik van speciale hittebestendige materialen en oppervlaktebehandelingstechnieken. Zo wordt bijvoorbeeld hooggelegeerd staal als hoofdmateriaal gebruikt, of wordt het oppervlak van de apparatuur warmtebehandeld of gecoat om de hittebestendigheid te verhogen. Doordat de stator is gemaakt van een voorgefabriceerde stalen behuizing met een specifieke doorsnede, die vervolgens met lijm wordt geïnjecteerd om een ​​dunne, gelijkmatige rubberlaag te vormen, heeft de motor een groter koppel en kan deze zich aanpassen aan diverse complexe geologische omstandigheden. Deze constructie verkleint de afstand tussen de stator en de rotor van de motor, waardoor wrijving en slijtage worden verminderd en de levensduur en betrouwbaarheid van de apparatuur worden verbeterd. Het gereedschap is tevens voorzien van een mechanisch vergrendelings- of wrijvingsverminderend mechanisme om de rotatienauwkeurigheid en stabiliteit van de apparatuur te verbeteren en de afname van de boorefficiëntie als gevolg van schroefvibratie of excentriciteit te voorkomen.

1.2 Analyse van het aanpassingsvermogen

Qua prestaties is de hittebestendige schroef met gelijke wanddikte een topper.boorgereedschapDeze schroefmotor heeft niet alleen alle eigenschappen van gewone schroefmotoren, maar ook een hoog koppel, een gemakkelijke start en een sterke overbelastingsweerstand, waardoor hij uitermate geschikt is voor boorwerkzaamheden in diepe, hete formaties. Door een rechte schroef te gebruiken met een kleine pendelboorkop in steile formaties, kan een hoge boorsnelheid worden bereikt met een lage boordruk, wat een significant effect heeft op het verminderen en voorkomen van afwijkingen. Tegelijkertijd biedt het ontwerp van de rechte schroef ook een stabiele ondersteuningskracht om te voorkomen dat de boorkop afwijkt in steile formaties, waardoor de boorstabiliteit wordt verbeterd. Zowel theoretisch onderzoek als praktijktoepassingen tonen aan dat de snelle boortechnologie met hittebestendige schroeven met gelijke wanddikte de rotatiesnelheid van de boorkop onderin de put aanzienlijk kan verhogen, zich kan aanpassen aan de hoge temperaturen in de put en de kwaliteitscontrole van het boorgat effectief kan optimaliseren. Tegelijkertijd kan het ook de belasting van de bovenaandrijving en het koppel van de boorkop verminderen en de levensduur van de boorkop verlengen. Vergeleken met de conventionele PDC-boorgereedschapsassemblage kan deze methode de boorefficiëntie aanzienlijk verbeteren en uitstekende algehele economische en technische voordelen opleveren.

2Turbine + geïmpregneerde diamantboorsnelheid – Verbeterde technologie

De turboboor is een boorgereedschap dat de hydraulische energie van de vloeistof omzet in roterende mechanische energie, waardoor de boorkop roteert en impact genereert, wat resulteert in snel en efficiënt boren. Het bestaat hoofdzakelijk uit drie onderdelen: het turbinegedeelte, de cardanas en de aandrijfas. De geïmpregneerde diamantboor is een type diamantboor. De matrix is ​​gemaakt door het sinteren van polykristallijne diamantdeeltjes aan de buitenkant van de matrix, waardoor de boor agressiever is. De matrix heeft een bepaalde hoogte, de buitendiameter is iets groter dan de buitendiameter van de boorkop en de binnendiameter is iets kleiner dan de binnendiameter van de boorkop. De buiten-, binnen- en onderkant van de matrix zijn voorzien van waterkanalen om boorsel af te voeren en de boorkop te koelen door middel van de spoelvloeistof. De matrix heeft voldoende druk- en slagsterkte, evenals een hoge hardheid en slijtvastheid. De turboboor en de geïmpregneerde diamantboor zijn belangrijke gereedschappen in het olieboorproces en het gecombineerde gebruik ervan kan de boorefficiëntie en de boorkwaliteit verbeteren.

2.1 Technisch principe

Het turbinegedeelte is de kerncomponent van de turboboormachine en bestaat uit turbinestatoren en -rotoren, centreerlagers, hoofdassen en behuizingen. Het zet de energie van de boorvloeistof om in mechanische energie voor de rotatie van de hoofdas. De interne structuur omvat meerdere gekoppelde statoren en rotoren. Wanneer de boorvloeistof via het boorgereedschap de stator binnenkomt, geleidt de stator de vloeistof in een bepaalde richting en met een bepaalde snelheid, waarna deze de rotor bereikt. In de rotor botst de boorvloeistof tegen de schoepen, waardoor een drukverschil ontstaat dat de rotor in beweging zet. Via dit mechanisme wordt de energie van de boorvloeistof omgezet in mechanische energie die de turbineas aandrijft.

De belangrijkste methode voor het breken van gesteente met een geïmpregneerde diamantboor is abrasief gesteentebreken. Dit houdt in dat diamantdeeltjes onder invloed van axiale kracht en koppel continu het gesteente slijpen, krassen en afschuren, waardoor het gesteente breekt. Diamantboren die voornamelijk deze methode gebruiken, hebben een hoge slijtvastheid, waardoor ze effectief kunnen omgaan met zeer abrasief gesteente in harde tot extreem harde abrasieve formaties. Dit verbetert de boorefficiëntie en de levensduur van de boor.

2.2 Analyse van het aanpassingsvermogen

De turboboormachine met geïmpregneerde diamantbeitel heeft een volledig metalen constructie, die een hogere temperatuurbestendigheid en een stabieler booreffect biedt, waardoor deze zelfs in extreme omstandigheden stabiel kan werken. Dit is met name belangrijk bij boorwerkzaamheden in diepe en ultradiepe putten. Deze gereedschapscombinatie heeft een uitstekende axiale balans, wat laterale trillingen vermindert, een vloeiend boorgattraject genereert, schade aan de putwand beperkt en zo de boorbeitel en andere ondergrondse gereedschappen beschermt, wat gunstig is voor latere werkzaamheden. Dankzij de hoge rotatiesnelheid van de turboboormachine kan de combinatie van de geïmpregneerde diamantbeitel en de hogesnelheidsturbine een extreem hoge boorefficiëntie bereiken in diepe formaties met een hoge hardheid en sterke abrasiviteit, waardoor de boorcapaciteit aanzienlijk wordt verbeterd.

3Torque Impactor boorsnelheid – Toenemende technologie

De koppelhamer is een puur mechanisch gereedschap dat voornamelijk wordt gebruikt voor het hulpbreken van gesteente bij PDC-boren. Het gereedschap genereert een drukverschil door middel van een variabele-stroommondstuk, waardoor een hogedrukzone en een lagedrukzone ontstaan. Wanneer het drukverschil op het gereedschap inwerkt, schakelt het stroomkanaal om, waardoor de slaghamer en de starthamer in het gereedschap met hoge snelheid in tegengestelde richting bewegen. De slaghamer raakt continu het slagvlak, waardoor de slagkracht wordt overgebracht op de boorbeitel en een hoogfrequent pulskoppel ontstaat. Het zet de vloeistofenergie van de boorvloeistof op slimme wijze om in torsie-, hoogfrequente, uniforme en stabiele mechanische slagenergie en brengt deze direct over op de PDC-boorbeitel, waardoor de boorbeitel en de bodem van de put te allen tijde in contact blijven.

3.1 Technisch principe

De stabiele, hoogfrequente impactkracht van 750 tot 1500 slagen per minuut, geleverd door de koppel-impactor, komt overeen met het meerdere malen per minuut doorsnijden van de formatie. Hierdoor kan de boorbeitel de formatie doorsnijden zonder te hoeven wachten tot de torsie voldoende energie heeft opgebouwd, wat de werking van de boorbeitel volledig verandert. Op dit moment beschikt de boorbeitel over twee krachten voor het doorsnijden van de formatie: de koppelkracht van de draaitafel en de impactkracht van de koppel-impactor. Deze twee krachten worden direct op de boorbeitel overgebracht, waardoor de koppelkracht van de boorpijp volledig kan worden benut voor het doorsnijden van de formatie zonder verspilling. De gecombineerde werking van deze koppel- en impactkracht verbetert niet alleen de boorsnelheid aanzienlijk, maar vermindert of elimineert ook effectief de schadelijke trillingen van de boorbeitel tijdens het boren in harde formaties, beschermt de boorbeitel, verlengt de levensduur ervan en vermindert tegelijkertijd de vermoeiingssterkte van andere boorgereedschappen, waardoor de levensduur van deze gereedschappen wordt verlengd. Figuur 1 toont de spanningstoestand van de boorstreng in het boorgat met een conventioneel boorgereedschap en een koppel-impactor.

3.2 Analyse van het aanpassingsvermogen

Als geavanceerd boorgereedschap heeft de koppelboor een redelijke interne mechanische structuur, zonder rubberen onderdelen of elektronische componenten, en met weinig onderdelen. Zelfs bij een storing is de werking vergelijkbaar met die van een boor die continu meedraait met de PDC-boor, zonder de continue boorwerking te beïnvloeden. Bovendien hoeft de boor niet te worden uitgeschakeld, wat de betrouwbaarheid verhoogt. De koppelboor is geschikt voor diverse complexe formaties, met name stollingsgesteente met een hoge abrasiviteit en slechte boorbaarheid. Tegelijkertijd is het gereedschap eenvoudig te bedienen. Bij gebruik hoeft de koppelboor alleen maar rechtstreeks te worden aangesloten op het roterende of gestuurde boorgereedschap, wat de bediening eenvoudig en gemakkelijk maakt.

4Samengestelde impactor

De compound impactor is een geavanceerd boorapparaat met een ingebouwd energieomzettingsmechanisme. Dit mechanisme zet de energie van de boorvloeistof om in pulserende impactenergie, waardoor stabiele, hoogfrequente omtreks- en axiale impactkrachten worden gegenereerd. Deze werkwijze verbetert de gesteentebrekende efficiëntie van de boor aanzienlijk, lost effectief problemen op zoals stick-slip en drukbehoud tijdens het boren, en draagt ​​zo bij aan een hogere boorsnelheid. De compound impactor combineert niet alleen de torsie-impacteigenschappen en voordelen van de torque impactor, maar biedt ook innovatieve axiale impactfunctionaliteit..

samengestelde impactor

4.1 Technisch principe

De interne structuur van de samengestelde impactor is opgebouwd uit puur metalen onderdelen. Deze zet de vloeistofenergie van de boorvloeistof om in hoogfrequente en stabiele omtreks- en axiale impactenergie door middel van een omkeermechanisme. Bij het boren met een conventionele boorinstallatie moet, nadat de PDC-beitel de formatie is binnengedrongen, de energieaccumulatie van het bovenste boorgereedschap een bepaalde kritische waarde overschrijden om het gesteente te breken door afschuiving. De samengestelde impactor daarentegen zet de vloeistofenergie van de boorvloeistof om in impactenergie, waardoor een hoogfrequente en stabiele impactkracht op de boorbeitel wordt geleverd. Op deze manier kan de spanning die nodig is om het gesteente te breken snel de kritische spanning bereiken voor afschuiving van de formatie, wat de afschuifefficiëntie van de PDC-beitel aanzienlijk verbetert. Tegelijkertijd zorgt de vermindering van de fluctuatie in de spanning en het koppel ervoor dat de boorbeitel gelijkmatig snijdt op de bodem van de put, waardoor de plotselinge, extreem hoge spanning op de PDC-beitel onder conventionele boorinstallaties wordt geëlimineerd. Hierdoor wordt de belasting op de boor gelijkmatiger en stabieler, wat de levensduur van de PDC-boor verlengt en het aantal werkstukken per boor vergroot.

4.2 Analyse van het aanpassingsvermogen

Vergeleken met de koppelboor verhoogt de samengestelde boor de energie van de longitudinale impact. Theoretisch gezien is de gesteentebrekende efficiëntie hoger en is deze beter geschikt voor gebruik in dichte formaties. Bij dezelfde afmetingen is de optimale boordruk van de samengestelde boor iets hoger dan die van de koppelboor. Voor de samengestelde boor is een boorbeitel met een hogere slagvastheid vereist. Daarnaast zijn er schokabsorberende tanden naast de hoofdsnijtanden van de boorbeitel aangebracht, die de boorbeitel effectief beschermen. Bij het boren in harde en sterk abrasieve formaties biedt de keuze voor PDC-boren uit de HPM-serie een perfecte balans tussen boorsnelheid en boordiepte.

5Conclusies en vooruitzichten

Dit artikel onderzoekt en introduceert gangbare gereedschappen voor het verhogen van de boorsnelheid. Door de analyse van de principes, kenmerken en toepassingsgebieden van deze gereedschappen, blijkt dat verschillende typen gereedschappen geschikt zijn voor verschillende geologische omstandigheden en boorvereisten. Tegelijkertijd moet, gezien de uiteenlopende gebruikskosten van de verschillende gereedschappen, bij de keuze van een boorsnelheidsverhogend gereedschap ook rekening worden gehouden met een economisch perspectief.

Voor toekomstig onderzoek wordt voorgesteld om de volgende invalshoeken te hanteren: het werkingsmechanisme van boorsnelheidsverhogende gereedschappen verder te bestuderen, het ontwerp van de gereedschappen te optimaliseren en hun aanpasbaarheid en efficiëntie te verbeteren; technologieën zoals kunstmatige intelligentie en big data te combineren om intelligente en op afstand bewaking van boorsnelheidsverhogende gereedschappen te realiseren en de veiligheid en efficiëntie van boorwerkzaamheden te verbeteren; de toepassing van boorsnelheidsverhogende gereedschappen uit te breiden naar andere gebieden, zoals waterputten, gasputten en geothermische putten, om te voldoen aan de behoeften van de maatschappelijke en economische ontwikkeling.

Contactpersoon: Jessie Zhou

Mobiel/WhatsApp: +0086-18109206861
E-mail:landrill@landrilltools.com
Web:www.landrilltools.com