Тіреу тірегі негіздерінде топырақтың шығуын жақсарту үшін аугерлік бұрғылау құралдарының конструкциясын оптимизациялау

Топырақты шығару тиімділігі нені анықтайды шнек бұрғысы Жұмыс іздемін

Тығысу тізбегі: қайта енгізу және айналдырушы моменттің секірістері құмды-сазды топырақта аугерлік бұрғылау ұшының тиімсіздігін қалай көрсетеді

Саз сияқты ұсақ топырақпен жұмыс істеу тәжірибеде көптеген қиындықтар туғызады шнек бұрғысы операторлар. Кесінділер күтілгендей жоғары қарай лақтырылмай, тесу жолына кері қарай тартылады. Келесі болатын нәрсе шынымен нашар — тығыздалған материал бұрғылау қанаттарының ішінде жиналып, кедергіні айтарлықтай арттыратын тосқауылдар тудырады. Операторлар көбінесе осы жағдайларда нормадан екі еседен астам күшті бұрғылау моментінің секірістерін бақылайды. 2022 жылы Геотехникалық бұрғылау зерттеу консорциумының зерттеулеріне сәйкес, мұндай кернеу қанаттардың шеттеріндегі тозу деңгейін қалыпты жағдайларға қарағанда шамамен үш есе арттырады. Егер қалдықтар пайда болғаннан кейін он бес пен отыз секунд арасында қанаттардың ішінде қалып қойса, жағдай одан да нашарлайды, себебі негізінде бұрғы өзін-өзі ұнтақтайды. Бұл көп энергия жұмсалуына әкеледі және бөлшектердің тез тозуын жеделдетеді. Сараптамалық сынақтар көрсеткендей, бұрғылау моментінің өлшемдері он екі пайыздан астам тербелген кезде, бұл әдетте мұндай жабысқақ топырақтармен жұмыс істеген кезде жақын арада қиындықтар туғызып отырғанын айқын көрсетеді.

Физикалық негізделген түсінік: Шығару жылдамдығы мен қиындықтарды ұстау арасындағы қатынас — шпиндельді бұрғылау басының геометриясындағы негізгі компромисс

Шпиндельді бұрғылау басының дизайны негізгі физикалық қарама-қайшылықты шешуі керек: айналу жылдамдығының жоғарылауы шығару жылдамдығын арттырады, бірақ қиындықтарды ұшу қабырғаларына қысуға бағытталған центрифугалды күштерді де күшейтеді — бұл ұстауды жақсартады. Бұл әсер 25% саздық құрамы бар топырақта, онда бөлшектер арасындағы когезия 0,8 кПа-дан асқанда ең жоғары деңгейге жетеді. Оңтайлы геометрия екі қарама-қайшы талапты тепе-теңдікке келтіреді:

• Вертикаль көтеру тиімділігі , ол бөлшектердің импульсын сақтау үшін жеткілікті спираль бұрышына тәуелді;
• Радиалды ұстау порогы , ол ұшу тереңдігі мен орталық диаметрінің қатынасымен анықталады.

Зерттеулер 1:3 қатынасындағы өзек-ұшу тереңдігінің құрылымдық бүтіндікті бұзбай, ұсталуын азайтатынын растайды. 350 Ай/мин-ден асқан кезде жылдамдықтағы өсу сіңірілген топырақта қиықтардың ұсталуының 40–60% артуымен теңестіріледі. Төменнен жоғары қарай бос көлемі постепенно артатын конустық ұшу дизайны қайта ығысу қаупін 27%-ға азайтады (Геотехникалық инженерия журналы, 2023 ж.).

Сығылған құйынды бұрғылау ұшының негізгі геометриялық параметрлері, оның шығару сапасын анықтайтын факторлар

Спиральды қадам мен ұшу бұрышы: Әртүрлі топырақ түрлері бойынша көтеру қабілеті мен ағыс үздіксіздігін оптималдау

Спиральдардың пішіні топырақтың қаншалықты тиімді жылжытылатынын анықтайды. Ірі түйіршікті материалдарды, мысалы, гравийді өңдеу кезінде 30–45 градус арасындағы тік бұрыштар центрифугалды күштермен ыңғайласып, көтеру қабілетін әлдеқайда арттырады. Ал сазды топырақтар үшін 15–25 градус аралығындағы жазық бұрыштар топырақтың артық ығысуын болдырмауға және материалдың жүйеге қайта сорылуын тоқтатуға көмектеседі. Бұл бұрышты дәл таңдау шынымен де маңызды — 2021 жылы «Халықаралық геотехникалық инженерия журналында» жарияланған зерттеулерге сәйкес, спиральдың конструкциясы мен топырақ түрі арасындағы сәйкессіздік тіреуіш тұрғызылған кезде пайда болатын қатты моменттің өсуінің шамамен үш төрттен бір бөлігін туғызады, бұл көбінесе шығару жүйелеріндегі ақауларды көрсетеді. Құмды топырақтар әдетте ауырлық күшінің әсерін пайдалану үшін жоғары айналу жиілігін талап етеді, ал ылғалды сазбалшықтар құбыр ішіндегі сорылу әсерінен тұзілуларды болдырмау үшін төмен жылдамдық пен спиральдың орамдары арасындағы үлкен аралықты қажет етеді.

Тіс конфигурациясы мен негізгі диаметрі: Ұнтақталу, ағыс біртектілігі және құрылымдық қаттылығының тепе-теңдігі

Қиық құралдарының пішіні топырақтың бірінші қатынас кезінде қалай ыдырайтынына және одан кейін материал ағысымен не болатынына үлкен әсер етеді. Жалпы енінің 40%-дан кем болатын кішірек өзектермен жұмыс істеген кезде олар құрғақ құмды ортада қиықтарды жақсы ұстайды. Алайда, ылғал болған кезде олар проблемалар туғызады, себебі тар өзектер оңай тұрып қалады. Сондықтан инженерлер ылғалды жағдайларда материалды кедергісіз және сауықтырақ өткізуге мүмкіндік беретін, толық еннің кемінде 50%-ын құрайтын кеңірек өзектерді таңдайды. Геомеханикалық сынақ зертханасының сынақ нәтижелері бұған қолдау көрсетеді: карбидті ұшты тістердің симметриялы емес орналасуы қалыпты орнатылған жағдайға қарағанда топырақты ыдырату үшін қажетті энергияны шамамен 40% азайтады. Бұл бірдей аймақта қайтадан өту санын азайтады және жабдықтағы жылу жиналуын төмендетеді. Құрылымдық беріктік үшін өндірушілер ұштарына қарай спиральдің қалыңдығын дәрежелейді. 2023 жылы Ponemon Institute зерттеуіне сәйкес, бұл конструкция жер асты қабаттарының өзгеруіне қарамастан, 740 кН/м²-ге дейінгі күштерге төзімді болып, біркелкі шығыс көрсетуді сақтайды.

Ақылды аугерлық бұрғылау құрылғысы жүйелері: Сенсорлардың біріктірілуі мен басқару логикасы арқылы нақты уақыттағы адаптация

Торк-айналым/мин-жүктеме арасындағы байланыс операциялық аугерлық бұрғылау құрылғысындағы шығыс сапасының көрсеткіші ретінде

Тазарту денсаулығын қарастырған кезде үш негізгі фактор ерекшеленеді: айналым, айналым және осьтік жүктеме. Егер көп бұтақтар жиналып жатса, онда белгілі бір нәрселер болады. Движущий момент өте жоғарылайды, кейде 15-40% аралығында, ал айналымдар жүктеме артатын болса да, төмендейді. Бұл үлгі инженерлер қайта жаттығу деп атаған нәрсенің айқын белгісі. Қазіргі уақытта ең озық бақылау құрылғылары тербелістер, қысымды өлшеу және инерциялық өлшеу сияқты әр түрлі сенсорларды біріктіреді. Олар бұл мәселелерді 200 миллисекунд сайын тексереді. 2023 жылдан бастап жүргізілген зерттеулер қызықты нәтижелер көрсетті. Демпер мен ОТМ арасындағы айырмашылық 22%-дан асқан кезде, ол балшықты жерді бұрғылау жұмыстары тоқтайтын кезді болжауға бейім. Орташа алғанда, бұрғыштың жұмыс істеуін тоқтатуына 8 секунд қалғанда, бұл ескерту пайда болады. Бұл операторларға жағдайдың нашарлауына дейін түзету шараларын қабылдауға жеткілікті уақыт береді.

Анықтаудан реакцияға дейін: Разрядтың тиімділігі бойынша кері байланыс негізінде тұйық циклды тесу жылдамдығын реттеу

Жүйе разрядтың тиімділігіндегі ақауларды анықтаған кезде, ол тұйық циклды реакция механизмін іске қосады. Негізінде, айналу жылдамдығы қажетті деңгейде сақталған кезде, берілетін қысым 30 пайыздан шамамен 60 пайызға дейін төмендетіледі. Бұл қиын өтетін тау жыныстарының қалдықтарын толық жылдамдыққа қайта оралғанға дейін тазартуға уақыт береді. Біздің өткізген сынақтарымызға сәйкес, бұл әдіс қиыншылық туғызатын моменттік секірістерді шамамен 70 пайызға азайтады, бұл өте әсерлі көрсеткіш. Сонымен қатар, операторлар біріктірілген топырақтарда жұмыс істеген кезде орташа тесу жылдамдығында шамамен 19 пайызға өсу байқағанын хабарлады. Бұл жүйенің ерекшелігі — өткен жұмыс нәтижелерінен үнемі үйреніп отыруында. Уақыт өте келе ол адаптивті тесу профилдерін құрады, олар жер астындағы әртүрлі тау жыныстары мен топырақ қабаттарының қазіргі жағдайына автоматты түрде бейімделеді.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Сұрақ: Аралық бұрғылау құралдарында айналдырушы моменттің секіруіне не себепші болады?

Жауап: Айналдырушы моменттің секіруі жиі құмды топырақ сияқты ірі түйіршікті топырақтың бұрғылау жолына кері қарай сорылуы нәтижесінде бұрғылау құралының желісінде тосылулардан туындайды.

Сұрақ: Айналу жылдамдығы шығару тиімділігіне қалай әсер етеді?

Жауап: Жоғары айналу жылдамдығы шығару жылдамдығын арттырады, бірақ бір уақытта центрифугалды күштерді де күшейтеді, олар кесінділерді желі қабырғаларына қысып, ұсталуын күшейтеді.

Сұрақ: Қандай геометриялық факторлар маңызды? ауыр бор мезгілері ?

Жауап: Көтеру қабілетін, ағыс үзіліссіздігін, бөлшектенуін және құрылымдық қаттылығын әсер ететін негізгі параметрлерге спиральді қадам, желі бұрышы, тістердің конфигурациясы және орталық диаметр жатады.