Үш конусты және PDC құрғыш биттер: негізгі айырмашылықтар мен қолдану уақыты

Кесу механизмдері мен конструкциялық дизайны: триконь және ПДС тесу ұстілдерінің жұмыс істеу принципі

Триконь ұстілерінің домалдау конустық әрекеті: механикалық күш арқылы тау жыныстарын ұнтақтау

Үш конусты бұрғылау құралдары қаттылығы жоғары вольфрам карбидінен жасалған тістері бар үш айналатын конусты немесе тау жыныстарын қысу арқылы ұнтақтау үшін болат тістерден тұрады. Бұрғылау құбыры айналған кезде осы конустар өзінің подшипниктерінде жеке айналады, бұл әртүрлі тау жыныстарын ұнтақтау үшін үйкеліс пен соққы күштерін туғызады. Бұл конструкция қатты бөліктердің қатарында жұмсақ материалдар бар қоспаларды бұрғылау кезінде ерекше тиімді. Бұл жағдайларда икемделу қабілеті өте маңызды. Қоспаларды бұрғылау құралдарының ерекшелігі олардың тістерінің қалай үйлесімді орналасуы және бір-біріне қатысты конустардың орналасуында. Бұл конструкция құралдың жабысқақ сланецтер мен балшық арқылы жұмыс істеген кезде бітеліп қалуын болдырмау үшін жасалған, бұл жер астындағы әртүрлі қабаттар арасындағы қиын өтулер кезінде оның өнімділігін арттырады.

PDC құралдарының кесу әрекеті: Поликристалды алмаз кескіштердің рөлі

PDC ұстамдары немесе поликристаллды алмазды компакттар үздіксіз кесу әрекеті арқылы тау жыныстарын кесетін синтетикалық алмаздармен қапталған тұрақты кескіштермен жұмыс істейді. Олар үш конусты ұстамдардан ешқандай қозғалмалы бөліктердің болмауымен ерекшеленеді. Бұл құралдар жоғары айналу жиілігінде болатын тұрақты кесу жүйесін пайдаланып, тұтас жыныстарды тазалайды. Алмазбен қапталған кескіштер жұмсақтан орташа қаттылықтағы тау жыныстарын өңдеу кезінде кәдімгі материалдарға қарағанда 50-ден тіпті 100 есе ұзақ үшкір күйде болады. Бұл бұрғылау операциялары кезінде үйкелісті және жылу шығаруды азайтады. Өлшеу көрсеткіштеріне келетін болсақ, өрістік сынақтар тұрақты тау жыныстарында, мысалы, қилы шөгінділерде немесе тұз түзілімдерінде, дәстүрлі домалдаушы конусты ұстамдармен салыстырғанда кесу механизмі тесу жылдамдығын (ROP) шамамен 2-ден 4 есеге дейін арттыруын көрсетті. Бір ұстаммен бұрғылау нәтижесінде ұзындықты арттыруды қалайтын бұрғышылар үшін бұл әлдеқайда жоғары операциялық тиімділікке әкеледі.

Негізгі құрылымдық айырмашылықтар: мойынтіректер, кескіш орналасуы және бит профилдері

Триконустың конструкциясы қатты тау жыныстарында дірілді шыдайтын герметикалық мойынтіректермен механикалық беріктікті арттырады, ал PDC биттері сұйықтың ағынын және кесілгендерді шығаруды ашық бет профилдері арқылы арттырады.

Кескіштің өлшемі мен конфигурациясы: кесу құрылымын тау жынысының қаттылығына сәйкестендіру

Жұмсақ тау жыныстарымен жұмыс істегенде, 13-тен 19 миллиметрге дейінгі үлкен ПДК кескіштері жақсырақ жұмыс істейді, өйткені олар көбірек кесу ауданын қамтамасыз етіп, тесу жылдамдығын арттырады. Қаттырақ, үйкеліске тұрақты аймақтар үшін 8-ден 12 мм дейінгі кіші кескіштер, әрі қаттырақ негізбен қамтамасыз етілгендері ұзақ өмір сүреді. Триконды еріндіктер тіс конфигурациясы арқылы әртүрлі тау жыныстарының қаттылығын өңдейді. Жұмсақ жер жағдайларында, әдетте, тістерінің ара қашықтығы ұзындау болады, ал қатты немесе сынған тау жыныстарында тістер қысқалау және бір-біріне жақынырақ орналасады. Кейбір жаңа гибридті еріндік конструкциялары ПДК технологиясының кесу тиімділігін дәстүрлі триконды еріндіктердің тұрақтылық сипаттамаларымен үйлестіреді. Бұл қоспалар әдеттегі жабдықтар үшін қиындық туғызатын әктастың және құмтастың айнымалы қабаттарын тесіп өткенде нақты нәтижелер берді.

Әртүрлі геологиялық жыныстардағы өнімділік: әрбір биттің артықшылығы

Жұмсақ жыныстар: PDC битпен өтім жылдамдығы жоғары

PDC биттер глина және ұнтақтатылмаған құм сияқты жұмсақ жыныстарда басым болып табылады, олардың кесу әрекеті трикон биттерге қарағанда үш есе жылдам өтім жылдамдығын қамтамасыз етеді. Поликристалды алмаз кескіштер жылысымды тау жыныстарын жылытпай тиімді түрде кесіп өтеді – бұл суға сезімтал сланецтер мен гумбо қабаттарын бұрғылау кезінде маңызды.

Орташа және қатты тау жыныстары: Триконның артықшы төзімділігі мен тұрақтылығы

Триконды биттер әсіресе әсерге төзімділік қажет болған жерде, мысалы, құмтасты және доломитті орталы қатты тұзілімдерді бұрғылау кезінде жақсы жұмыс істейді. Олардың жақсы жұмыс істеуінің себебі механикалық күшті пілімделер бойынша тарататын домалық конусты конструкция болып табылады. Бұл қатты жолақтарға тап болған кезде де 4-6 метр/сағат шамасында тұрақты бұрғылау жылдамдығын сақтауға көмектеседі. Сынақтардың нәтижесінде қызықты нәрсе анықталды: вольфрам карбидінен жасалған тиектері бар триконды биттер тәріздес тау жыныстарында ПДК биттерден 12-15 пайызға дейін тезірек бұрғылайды. Жаңа технологиялар пайда болғанымен, көптеген операторлар белгілі бір жағдайларда әлі де осы биттерді қолдануды ұнатады.

Аралас және Үйкеліске төзімді аймақтар: ПДК кескіштері үшін қиыншылықтар

Кремнийлі түйіндері немесе кварцит қабаттары бар қабаттас құмдау үшін PDC биттердің кесу әсері кемшілікке айналады. 2023 жылы Пермия бассейнінде өткізілген бұрғылау операцияларының талдауы көрсеткендей, үш дөңгелекті биттердің үгіткі механизміне қарағанда абразивті материалдар кескіштің тозуын 20–30% арттырады.

Зерттеу жағдайы: Техас Эгл Форд сланеціндегі бұрғылау әсер етушілігі

2023 жылы Eagle Ford сланец формациялары бойынша жүргізілген өрістік сынақтар PDC биттердің дәстүрлі нұсқалармен салыстырғанда қаншалықты жақсы жұмыс істейтінін көрсетті. Бұл сынақтар кезінде бит жүзінде арнайы орналасқан кескіштер арқасында бұрғышылар сағатына шамамен 28,5 метр жылдамдыққа жетті. Шын мәнінде айырмашылық тудырған жаңа әдістер тау-кен қазбаларында тербелістерді басқару болды. Бұл әдістер ерте тозу проблемаларын шамамен 40% азайтты, яғни ақаулық күндер саны азайып, қосалқы шығындар төмендеді. Компаниялар ақылды бит құрылымдарын қолданып, нақты операциялар кезінде ұқыпты реттеулер жасаған сайын өз қаржылық нәтижелерінде нақты жақсару байқалуда. Eagle Ford нәтижелері PDC технологиясы тек уәде ететін ғана емес, сонымен қатар инженерлік жақсы практикаларға инвестиция салуға дайын операторлар үшін қол жетімді пайдалар әкелетінін білдіреді.

Тау жынысына сәйкес формациялар мен бұрғылау құралдарын таңдау

Карбонаттар мен қабаттасқан формациялар: тау жынысы түрлеріне сәйкес биттерді таңдау

PDC ұстіктері карбонатты біртекті тау жыныстарында жақсы жұмыс істейді, себебі олар тұрақты тау жыныстарын тиімді кеседі. Керісінше, вольфрам карбидінен жасалған тістері (TCI) бар үш шоқты ұстіктер тақтатастың, құмтастың және саздың әртүрлі қабаттарымен жұмыс істегенде жақсырақ нәтиже береді. Қаттылығы әртүрлі қабаттар арасында кенет өзгеретін осындай түзілімдер үшін олардың ұнтақтау әрекеті өте қажет. 2024 жылы Солтүстік Иракта жүргізілген соңғы бұрғылау жобасы PDC ұстіктері өзге әдістерге қарағанда ізбестасты 18% жылдам өтетінін көрсетті. Ал енді осы TCI ұстіктері әртүрлі тау жыныстары арқылы өткен кезде тербелістерге байланысты проблемаларды 32% азайтты. Әртүрлі тау жыныстарына сәйкес келетін ұстікті таңдау экономикалық тұрғыдан да айтарлықтай айырмашылық жасайды. Ұстікті ауыстыру саны азайып, жалпы бұрғылау жылдамдығы артқан сайын метріне шығын 22 центке дейін төмендейді.

Тау жыныстарының қаттылығын жіктеу және ұстің таңдау бойынша шешім қабылдау негізі

Тау жыныстарының қаттылығын жүйелі түрде анықтау битті таңдауға көмектеседі:

IADC жіктеу жүйесі бұны толықтырады, өйткені ол қаттылық пен қысу беріктігін сандық тұрғыдан бағалайды, бұрғышылардың бұрғылау құрылымының қиыншылықтарына сәйкес келетін биттердің техникалық сипаттамаларын сәйкестендіруіне мүмкіндік береді. Мысалы, IADC коды 415 бар TCI биттері PDC кескіштері термиялық зақымданатын кварцтың көп болатын аймақтарда шыдайды.

Оптималды қолдану жағдайлары: Жағдайларға байланысты PDC немесе Үш шаршылыны таңдау кезінде

PDC биттерін біркелкі карбонаттарда немесе тік жыраулы ұңғымаларда максималды өнімділік алу үшін таңдаңыз. Бұрғылау кезінде үш шаршылы биттерді таңдаңыз:

• Бұзылған аймақтар арқылы бағыттаушы ұңғымалар
• Жоғары қатты құрылымдар (мысалы, 40% кварцтан артық болатын құмтастың құрамы)
• Болжамсыз литологиялық өзгерістер аралығы
  Үш шаршылылардың механикалық подшипниктері PDC-нің тұрақты кескіштеріне қарағанда кенет қаттылықтың күрт өсуіне шыдамдырақ, күрделі бассейндерде тұтқыр битті талдау бойынша әлсіздеу қауіптерін 27% азайтады.

Құнының тиімділігі және жалпы иемдік құны: PDC мен Үш шаршылы биттер

Бастапқы шығындар: Неліктен PDC ұстары үлкен бастапқы инвестицияны талап етеді

PDC соққылы ұстардың бастапқы шығындары синтетикалық алмаз қиықтарды жасау мен арнайы материалдарды пайдалану күрделілігіне байланысты триконды ұстардан 40–60% қымбаттау болып келеді. Бұл құны білікті инженерияның нәтижесі, бірақ капиталы шектеулі операциялар үшін қиындық туғызады. Ал екінші жағынан, триконды ұстар құрылымы қарапайым болып келеді және вольфрам карбидінен жасалған тірек қондырғылары жеңіл қолжетімді болғандықтан, бюджетке тез арада жеңілдік туғызады.

Метр басына келетін шығын: Құрылымына сай PDC арқылы ұзақ мерзімді үнемдеу

Пайдаланушылар шымтезектен немесе әктастан тұратын жұмсақтан орташа қаттылықтағы тау жыныстарын бұрғылау кезінде PDC ұштарын қолданған жөн. Әуелде олар қымбат тұрса да, ұзақ мерзімді пайдалану тиімділігі жоғары болады. Бұл ұштардың тау жынысын кесу әдісі операторларға өтімділік жылдамдығын 30-50 пайызға арттыруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, жұмысшылардың оларды кезектен тыс ауыстыру қажеттілігі де дәстүрлі триконды бұрғы ұштарына қарағанда аз болады. Кейбір жергілікті сынақтар біртекті тау жыныстарымен жұмыс істеген кезде метріне шаққанда шығындарды 18-25 центке дейін азайтуға болатынын көрсетті. Бұл ұштарға ауысқан жергілікті бригадалар бірнеше ұңғыма ғана өңдегеннен кейін көрінетін үнемдеулерді байқады, сондықтан бастапқы қосымша шығындар көпшілік жағдайда тиімді болып табылады.

Тоқтап тұру уақыты, ауыстыру жиілігі және техникалық қызмет көрсетудің жалпы шығындарға әсері

Триконды ұштар көмірлі операциялық шығындарды туғызады:

• Пайдалану подшипниктерін қызмет көрсету : Қажалы аймақтарда қателік пайызы 15% өсуі мүмкін болғандықтан, ретті майлау қажет
• Ұңғымаға түсу уақыты : PDC ұштарымен салыстырғанда ұңғымада 3–5 рет артық ауыстыру қажет
• Ұстау операциялары : Әрбір оқиға бойынша 15 000–50 000 долларға дейінгі шығындарға әкелетін конустың жоғалу қаупі
  PDC биттер жылжымалы бөлшектерді жояды, 20–35% өндірістік емес уақытты азайтады және қызмет көрсету шығындарын қысқартады.

Саха деректері: Батыс Дакота Баккен операцияларындағы фут құны

Қиын бұрғылау ортасында тұрақтылық пен қызмет ету мерзімі

Жоғары қажылғыш қабаттарда қажылмайтындығы

PDC ұстар қосымша поликристалды алмазды компактты кескіштермен жабдықталған болғандықтан, қиын құмтасты және сланец қабаттарын өңдеу кезінде олар нағыз жұмысын көрсетеді. Бұл кескіштер үйкелісті ескі материалдармен салыстырғанда әлдеқайда жақсы ұстайды. Басқа жағынан, триконды ұстар вольфрам карбидті салмаларға тәуелді, бірақ олар кремнийге бай тау жыныстарына ұзақ уақыт әсер еткен сайын тез тозып кетеді. Әртүрлі бұрғылау алаңдарында жүргізілген өрістік сынақтар нәтижелеріне сәйкес, көпшілік PDC кескіштер қатты қабаттарда 150 сағат жұмыс істегеннен кейін өз кесу қабілетінің 80-90 пайызын сақтап қалады. Алайда, операторлар әдетте ұқсас жағдайларда 50-70 сағаттан кейін триконды бөлшектерді ауыстыруға мәжбүр болады. Бұл айырмашылық бұрғылау операцияларының жұмыс уақыты мен қызмет көрсету құнына үлкен әсер етеді.

Жылу және механикалық бұзылу: PDC кескіштері мен вольфрам карбиді салындылары салыстыру

300 градус Фаренгейт немесе шамамен 149 Цельсий градусын құрайтын ыстық жерлерде терең қазудың әсері әртүрлі емес. Алмаздар жылуды жақсы өткізетіндіктен PDC кескіштері шамамен 1292 Фаренгейтке дейін сақталып қалады, бірақ кенет температура өзгерістері микроскопиялық деңгейде олардың трескі болуына әкеліп соғуы мүмкін. Триконды биттер жағдайында шын мәнінде проблема қыздырған кезде олардың подшипниктеріне не болып жатқанында. Герметикалық роликті подшипниктер жұмыс істеу қабілетін температураның әр 50 градусқа көтерілуіне байланысты шамамен үштен бір бөлігін жоғалтады. Вольфрам карбиді салындылары бірден сынбай, бірте-бірте үгітіліп жатады, бұл температура ауытқулары болып тұратын аймақтарда оларды қажетті етіп жасайды. Көптеген инженерлер осы сенімділікті қиын жағдайларда жұмыс істеу кезінде қолдайтын болады.

Әртүрлі аймақтарда жоғары ROP пен биттің тіршілік сүруін теңестіру

Біртекті тау жыныстарында жоғары өту жылдамдығын қажет ететін жағдайларда өрістік операторлар көбінесе ПДК биттерін таңдайды, бірақ әдетте триконь стерженьдерін әк тасы мен шертомен аралас қиын қабаттарға жеткенде ауыстырып қояды. 2023 жылы Пермия ойпатында жүргізілген соңғы өрістік сынақ нәтижелері де қызық болды. ПДК биттерінің өту жылдамдығы триконь аналогтарына қарағанда шамамен 22% жоғары болды, бұл сұрақ туғызбайды. Бірақ мәселе мынада – қаттылықтың кенет өзгеруіне байланысты бригадалар биттерді ауыстыру үшін шамамен үш есе көп рет сапар шегіп қалады. Осы жерде ақылды бұрғылау бригадалары гибридті әдістерді қолдану туралы ойлана бастайды. Өтпелі аймақтар арқылы триконь стерженьдерін пайдаланып, ал қатты бөліктер үшін ПДК биттерін ұстату барлық бұрғылау шығындарын биттің бір типін ғана пайдаланумен салыстырғанда футына орташа 18 доллар 50 центке дейін қысқартты. Қаржылық және тиімділік тұрғысынан қарағанда бұл түсінікті шешім болып табылады.

Жиі қойылатын сұрақтар

Tricone және PDC өңдеу құралдарының арасындағы негізгі айырмашылықтар қандай?

Tricone құралдары айналмалы конустарды пайдаланады және әртүрлі жер беті жағдайларына ыңғайлы, ал PDC құралдарында тұрақты кескіштер бар, олар синтетикалық алмазбен жабылған және біркелкі тау жыныстарында жақсы нәтиже береді.

Неліктен PDC құралдары бастапқыда қымбат?

PDC құралдарын жасау кезінде синтетикалық алмаз кескіштер қолданылатындықтан олардың өндірілуі күрделі, сондықтан олардың бастапқы құны қарапайым tricone конструкцияларына қарағанда жоғары болады.

Tricone құралдары әртүрлі геологиялық жыныстармен қалай түрленеді?

Tricone құралдары жұмсақ және қатты жыныстармен түрленуге арналған тіс конфигурацияларын пайдаланып, ыңғайлылық танытады. Олар әсіресе әктас пен доломит сияқты орта қаттылықтағы жыныстарда жақсы жұмыс істейді.

Қашан PDC құралдарын Tricone құралдарымен салыстырғанда таңдау керек?

Тік жобалы карбонаттар мен жұмсақ сланецтерде жоғары өтімділік қарқыны қажет болған жағдайда PDC құралдарын таңдаңыз.

PDC және Tricone құралдарының метріне шаққандағы құны қалай салыстырылады?

Жоғары тұтқырлылығы мен өтімділік қарқыны арқасында ПДК ұштары ыңғайлы жыныстарда ұзақ мерзімді үнемдеуге әкеледі, бұл әр метрге 18-25 центке дейінгі шығынды азайтады.