Ricerca nantu à l'utensili chì aumentanu a velocità di perforazione

Attualmente, l'arnesi chì aumentanu a velocità di perforazione sò principalmente divisi in duie categurie: tipu meccanicu è tipu idraulicu. L'arnesi meccanichi utilizanu u Pesu nantu à a Punta (WOB) per generà una forza d'impattu, chì migliora efficacemente l'efficienza di rottura di a roccia in furmazioni dure, ma ci sò prublemi cum'è vibrazioni forti, cunsumu energeticu elevatu è danni facili da fatica. L'arnesi idraulici utilizanu fluidu di perforazione per accionà i martelli d'impattu, cumbinendu impattu, rotazione è gettu per rompe a roccia. Anu vantaghji significativi in ​​l'aumentu di a Velocità di Penetrazione (ROP), u cuntrollu di a deviazione di u pozzu è l'allungamentu di a vita di a punta, ma generalmente anu prublemi cum'è a frequenza di un unicu impattu è a difficultà à adattassi à i bisogni di diverse furmazioni.

A tecnulugia di perforazione à impattu hè divisa principalmente in trè categurie secondu u modu d'azione: tecnulugia d'impattu torsionale, tecnulugia d'impattu assiale è tecnulugia d'impattu cumpostu assiale-torsionale. L'essenza di a perforazione à impattu per aumentà a velocità hè di cunvertisce l'energia di pressione di u gasu o di u liquidu in energia meccanica d'impattu assiale o torsionale per mezu di un impattore, chì hè applicatu direttamente à a parte posteriore di a punta, migliurendu a cundizione di tagliu di a punta è aumentendu l'efficienza di rottura di a punta.

A tecnulugia di perforazione à impattu torsionale hè una tecnulugia emergente chì aumenta a velocità di perforazione in l'ultimi anni, aduprata principalmente per risolve a vibrazione "stick-slip" generata da e punte PDC. Quandu hè in usu, l'impattore torsionale hè installatu à a parte posteriore di a punta. Attraversu u so design di struttura interna, pò cunvertisce l'energia idraulica di u fluidu in energia meccanica d'impattu torsionale. A punta rompe a roccia sottu l'azione cumminata di a coppia à statu stazionariu di a colonna di perforazione è a coppia d'impattu generata da l'impattore.

L'esempii seguenti presentanu dui strumenti innovativi

1. Strumentu di perforazione chì aumenta a velocità cù frequenza d'impattu regulabile

L'arnese di perforazione idraulica à frequenza regulabile chì aumenta a velocità hà una struttura d'impattu centrale cumposta da cuscinetti, corpu di l'alberu inferiore, coppie di pistoni, martellu d'impattu, ugello di l'acceleratore è altri cumpunenti.

Principiu di travagliu:Utilizza a diffarenza di pressione periodica furmata da u fluidu di perforazione in e camere superiore è inferiore di u martellu d'impattu per fà chì u martellu d'impattu si mova reciprocamente à alta velocità, generendu una forza d'impattu assiale chì hè trasmessa direttamente à a punta per aiutà à a rottura di a roccia. A chjave hè chì questu strumentu pò aghjustà a frequenza d'impattu cambiendu u numeru di fori simmetrici in u corpu di l'asta inferiore, adattendusi cusì à i bisogni di perforazione di diverse furmazioni.

Applicazione di u strumentu di perforazione chì aumenta a velocità cù frequenza d'impattu regulabile

Prova di Campu in Furmazione Mediu-Dura: Basatu annantu à a frequenza d'impattu ottima (16 Hz) selezziunata da a simulazione numerica, questu strumentu hè statu testatu in u Pozzu X1 di u Campu Petroliferu di Xinjiang. In a sezione di furmazione cù una forte abrasività è una bassa Velocità di Penetrazione (ROP), a paragone cù u pozzu adiacente utilizendu un strumentu di perforazione à vite mostra chì dopu avè utilizatu questu strumentu, a lunghezza di una sola corsa hè aumentata di 53%, a ROP meccanica hè aumentata di 27,0%, riducendu efficacemente u numeru di viaghji è risparmiendu u periodu di custruzzione.

Prova di Campu in Formazione Dura: Sicondu a frequenza d'impattu ottima (18 Hz) selezziunata da a simulazione numerica, questu strumentu hè statu testatu in e furmazioni carbonifere di Andesite è Basalt cù una scarsa perforabilità in u Pozzu X3 di u Campu Petroliferu di Xinjiang.

Cunclusione: I risultati mostranu chì dopu avè utilizatu questu strumentu, a ROP meccanica hè aumentata significativamente di 103,2% paragunata à i pozzi adiacenti, ciò chì dimostra efficacemente chì pò migliurà significativamente l'efficienza di perforazione è accurtà u ciclu di perforazione in diverse furmazioni.

2. Cuncepimentu di l'utensile cumpostu di perforazione à impattu chì aumenta a velocità

Hè cuncipitu un mecanismu d'impattu torsionale idraulicu, u core di u quale hè custituitu da trè parti: un mecanismu di distribuzione di u flussu, un mecanismu d'inversione è un mecanismu d'impattu.

Prucessu di Muvimentu: Inizialmente (statu a), u fluidu à alta pressione entra in a cavità sinistra di u martellu idraulicu attraversu u canale di flussu sinistro di u core di a valvula d'inversione, spinghjendu u martellu idraulicu è u core di a valvula à rotà inseme in sensu orariu finu à chì u martellu idraulicu ùn tocca u sedile di u martellu idraulicu (statu b). Dopu à l'impattu, u fluidu à alta pressione entra tandu in a cavità diritta furmata da u martellu idraulicu è u core di a valvula attraversu u canale di flussu di cuntrollu drittu, spinghjendu u core di a valvula à cuntinuà à rotà in sensu orariu finu à a pusizione d'inversione (statu c), in modu chì u fluidu à alta pressione passa à u canale di flussu drittu è entra in a cavità diritta di u martellu idraulicu, spinghjendu u martellu idraulicu è u core di a valvula à rotà in sensu antiorariu (statu c). Finu à chì u martellu idraulicu ùn tocca di novu u sedile di u martellu idraulicu (statu d), u fluidu à alta pressione entra in a cavità sinistra attraversu u canale di flussu di cuntrollu sinistro, spinghjendu u core di a valvula à rotà in sensu antiorariu per l'inversione è vultendu à u statu iniziale (statu a). Questu cicla, furmendu un impattu torsionale alternativu d'alta frequenza attraversu l'inversione cuntinua è l'impattu guidatu da u fluidu.

Principiu di travagliu:Dopu chì u fluidu (fangu) scorri in a manica di distribuzione di u flussu attraversu l'articulazione superiore è u tubu di guida, hè distribuitu à u mecanismu d'inversione è à u mecanismu d'impattu, è i dui percorsi di fluidu sò separati da a piastra di distribuzione di u flussu. In seguitu, u fluidu passa per l'ugellu in l'internu di u mandrinu, furmendu zone d'alta è bassa pressione prima è dopu. U core di a valvula d'inversione gira sottu à l'impulsu di a differenza di pressione, cuntrullendu e cavità sinistra è destra di u martellu idraulicu per cunnette si alternativamente à e zone d'alta è bassa pressione, facendu chì u martellu idraulicu si muova reciprocamente per impattà u sedile di u martellu idraulicu sottu l'azione di a differenza di pressione, furmendu cusì un impattu torsionale reciprocante d'alta frequenza.

1-Sottotubo Superiore; 2-Involucro Esterno; 3-Tubu di Guida; 4-Manica di Distribuzione di Flussu; 5-Piastra di Distribuzione di Flussu; 6-Bullone; 7-Anellu di Supporto Superiore; 8-Sede di Martellu Idraulicu; 9-Martellu Idraulicu; 10-Nucleo di Valvula d'Inversione; 11-Anellu di Supporto Inferiore; 12-Mandrinu; 13-Sottotubo Inferiore;

Schema di a struttura di u mecanismu d'impattu torsionale

Prucessu di muvimentu di u mecanismu d'impattu torsionale

Un tipu di mecanismu d'impattu assiale hè cuncipitu. L'impattori assiali idraulici sò principalmente divisi in dui tipi: tipu à valvula è tipu senza valvula. A struttura interna di l'impattori di tipu à valvula hè cumplessa è a so affidabilità hè scarsa; u tipu senza valvula include principalmente u tipu à getto è u tipu à getto-aspirazione, frà i quali u tipu à getto hà una corta durata di serviziu. L'impattore idraulicu à getto-aspirazione hà una struttura simplice, realizza l'impattu basendu si nantu à u trascinamentu di u getto è l'effettu d'oscillazione di u martellu d'acqua, hà poche parti mobili interne è nisuna parte vulnerabile, è pò adattassi megliu à e cundizioni cumplesse di u fondu di u pozzu.

1-Sede di l'ugellu superiore; 2-Ugellu superiore; 3-Valvula superiore; 4-Manica di a valvula superiore; 5-Ugellu secundariu; 6-Involucro esternu assiale; 7-Manica di supportu; 8-Martellu d'impattu; 9-Testa di u martellu; 10-Sede di u martellu; 11-Cappucciu di prutezzione; 12-Giunzione esagonale Principiu di funziunamentu di u mecanismu d'impattu assiale.

Furmazione di u Flussu Iniziale è di a Differenza di Pressione: U fluidu à alta pressione forma un gettu à alta velocità attraversu l'ugellu superiore. Sottu l'azione cumminata di u trascinamentu di u gettu è di l'effettu di strozzatura, si formanu differenze di pressione in e camere superiore è inferiore di a valvula superiore, è ancu trà a camera superiore esterna di u martellu d'impattu è l'estremità inferiore di a testa di u martellu.

Muvimentu Ascensu di i Cumponenti è Sigillatura di u Canale di Flussu: Spinta da e so rispettive differenze di pressione, a valvula superiore si move in sù, è i cumpunenti d'impattu (ugellu secundariu, martellu d'impattu è testa di martellu) si movenu ancu in sù finu à chì l'ugellu secundariu cuntatta a valvula superiore è sigilla u canale di flussu.

Generazione di colpi d'acqua è muvimentu versu u bassu di l'articulazione: A chjusura istantanea di u canale di flussu scatena l'oscillazione di u colpi d'acqua, è a pressione in a camera aumenta bruscamente, spinghjendu a valvula superiore è i cumpunenti d'impattu à accelerà inseme versu u bassu.

Impattu Inerziale è Recuperazione di u Ciclu: Dopu chì a valvula superiore si move à a pusizione limite inferiore, i cumpunenti di l'impattu cuntinueghjanu à spustassi in ghjò per inerzia, è infine culpiscenu u sedile di u martellu per compie l'impattu assiale. Dopu à l'impattu, u canale di flussu torna à esse lisciu, è u mecanismu si resetta sottu l'azione di u Pesu nantu à a Punta (WOB), cuminciendu u ciclu prossimu.

Cuntattu :Jessie Zhou

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