Análise comparativa do bocado de rolo e do bocado PDC

O trabalho de perfuração é uma engenharia de sistemas complexa e diversificada. A fim de garantir a conclusão bem sucedida, coordenação e cooperação de vários sistemas são necessários, entre os quais a seleção razoável de bit é o pré-requisito para garantir a alta qualidade e conclusão eficiente do trabalho de perfuração. Hoje em dia, os bocados mais amplamente utilizados na engenharia da perfuração são bocados do rolo e bocados compostos do diamante (PDC). Este trabalho analisa a aplicação de bocados de rolo e bocados PDC na engenharia de perfuração.

1. Definição de  rolo bit  1.1 O bocado

do rolo é o bocado de perfuração o mais amplamente utilizado. Quando o bit está trabalhando, os dentes de corte alternadamente entram em contato com a parte inferior do poço, o torque de quebra da rocha é pequeno, a área de contato entre os dentes de corte e a parte inferior do poço é pequena, a pressão específica é alta e é fácil cavar na formação; o comprimento total da borda de trabalho é grande, de modo que o desgaste é relativamente reduzido. O bocado do cone pode adaptar-se a uma variedade de estratos de macio a duro. De acordo com o número de cone, pode ser dividido em bit de cone único, bit de cone três e bit de cone multi montado. De acordo com o material de corte, pode ser dividido em dentes de aço (dentes de moagem) e dentes inseridos cone bit.

1.2 PDC bit é uma broca de cavacos composta policristalino do diamante, e refere-se à abreviatura da cabeça. A forma do chip composto é uma ferramenta de corte circular incrustada e soldada no cilindro, e a ferramenta de corte é incrustada no corpo da broca para se tornar uma broca PDC. O bocado PDC é muito mais barato do que o bocado natural do diamante, mas é apropriado somente para a formação dura macia a média. PDC bit   desenvolvido rapidamente após ter sido fabricado e usado com sucesso no início dos anos 1970. Pode ser usado com baixa WOB e alta velocidade de rotação, alta metragem de bits e baixo custo unitário de metragem. Em alguns campos petrolíferos da China, chips compostos policristalinos de diamante são usados para incrustação e soldagem no raspador, e grandes efeitos são obtidos.

Presentemente, os bocados PDC são projetados com asas de corte. Com o aumento do número de asas de corte, a carga de impacto atuando nos dentes de corte diminui, a controlabilidade do bit aumenta e a vida útil do bit se estende. Pelo contrário, com a diminuição do número de asas de corte, o desempenho de perfuração do bit melhora, e o bit tem uma velocidade de perfuração mais alta. De um modo geral, quanto maior a força de formação, mais o número de dentes de corte é, e mais o número de asas de corte é em geral. O número de asas de bits PDC não é inferior a 3, mas há poucos mais de 10.

2. Análise comparativa do mecanismo de quebra de rocha entre bocado de rolo e bocado de PDC

2.1 O mecanismo de quebra de rocha por bocado de rolo. Sob a ação da pressão do bocado e da rotação da corda da broca, os dentes esmagam e cavam na rocha, e ao mesmo tempo produzem certa rocha deslizante e cortante. Quando o cone rola na parte inferior do poço, os dentes no cone impactam e pressionam sucessivamente na formação. Este efeito pode esmagar parte da rocha inferior e cortar a parte restante da rocha entre os dentes pelo efeito de cisalhamento trazido pelo deslizamento do rolo, de modo que a rocha inferior seja completamente quebrada e o poço possa ser estendido.

2.2 Mecanismo de quebra de rocha do bocado PDC. O princípio de funcionamento do bocado PDC é basicamente o mesmo que o do bocado raspador.

(1) Quando o bocado PDC está perfurando em alguma formação dura, pressiona a rocha sob a ação do WOB, o que faz a rocha em contato com o diamante em um estado de tensão muito alto e faz a rocha parecer plasticidade.

(2) Na formação plástica (ou rocha é plástico sob estresse), o diamante cava na formação e faz com que a rocha frontal quebre ou escorra plástico sob a ação do torque do bit, que separa da matriz da rocha e forma detritos da rocha.

(3) Na rocha com alta fragilidade, a tensão produzida sob a ação de WOB e torque faz com que a rocha apresente fratura frágil, ou seja, a rocha é destruída por cisalhamento e tensão. Neste caso, a velocidade de quebra da rocha do bocado do diamante é maior, e o volume de quebra da rocha é muito maior do que o do deslocamento após a escavação do diamante.

(4) Na rocha dura, devido à limitação da força do diamante em si, a pressão do bocado no diamante do tamanho maior não é suficiente para causar a deformação plástica na rocha, assim que o diamante com partículas finas é usado geralmente para fazer o bocado impregnado do diamante para a perfuração, que é caracterizado pelo micro corte, escultura e outras maneiras de quebrar a rocha dependendo do ângulo do diamante. As estacas assim separadas são basicamente pó de grão fino, e a eficiência de trabalho e a vida útil do bocado são muito baixas.

3. Condições aplicáveis de  brocas rotativas para rocha  3.1 O escopo de aplicação da broca de rocha giratória

é o mais amplamente utilizado na perfuração de petróleo e na perfuração geológica. A rocha rotativa  broca  tem o efeito de impactar, esmagar e cortar a rocha de formação quando gira. Portanto, rocha rotativa  broca  pode adaptar-se a várias formações, macias, médias e duras. Especialmente após o surgimento de bocados de rolo do cone do jato e bocados longos do rolo do cone do bocal. A velocidade de perfuração dos bocados do cone do rolo é aumentada grandemente. É uma grande revolução na história do desenvolvimento dos bocados do cone do rolo. De acordo com o tipo de dentes, os bocados do cone do rolo podem ser divididos em bocados e inserções moídos do cone do rolo dos dentes (dentes de aço) (os bocados duros do cone do rolo do dente da liga são instalados no cone do rolo; de acordo com o número de cones do rolo, eles podem ser divididos em rocha giratória única  broca  e tricone broca e bocados multi-cone montados. escopo do bocado PDC atualmente, usa frequentemente a seção do poço, a lama à base de óleo, ou a lama à base de água usada na seção não redutora do poço onde o bocado precisa trabalhar por um longo tempo na parte inferior do poço. O bocado PDC também tem vantagens em ferramentas de perfuração de alta velocidade, tais como turbodrill, broca de parafuso ou seção de desvio.

PDC bit é usado frequentemente na formação com baixa resistência compressiva, cimentação pobre, baixa abrasividade ou camada intermediária fina, tais como rocha salgada, rocha de gesso, marl, calcário, etc., e a formação com resistência compressiva média, certa abrasividade e fragilidade, tais como arenito, xisto silicioso, rocha carbonatada porosa e rocha de gesso. Mas o bocado PDC está em alta resistência à compressão, cimentação apertada como o arenito abrasivo, chert e granito, corindo, pirite e grave, os efeitos não são bons.

Muitas empresas de serviços e empreiteiros de perfuração usam software de análise de resistência à compressão da rocha para determinar a dureza da formação. Esses modelos de análise computacional de resistência à compressão da rocha usam tecnologia de análise de logging para analisar e determinar a resistência à compressão triaxial da formação. O software de análise de resistência à compressão da rocha pode ajudar o empreiteiro de perfuração a determinar a seção do poço drilável do bocado PDC, otimizar a seleção do bocado e determinar os parâmetros de perfuração ideais. O desenvolvimento e aplicação deste software podem promover o uso de bit PDC.

4. Vantagens e desvantagens do bocado de cone 4 e do bocado de PDC

4.1 Vantagens e desvantagens do bocado de rolo

(1) O bocado de cone é apropriado para vários estratos, por isso é o bocado o mais amplamente utilizado.

(2) As estacas de rocha produzidas pela rocha quebrada do bocado cone são maiores, o que é útil para distinguir as estacas de rocha e julgar as condições geológicas com mais precisão.

(3) A vida útil do bocado de cone não é longa o suficiente e a filmagem é pequena, o que aumenta os tempos de disparo e afeta todo o progresso da construção. Além disso, o tropeço frequente prolonga o tempo de imersão da lama no reservatório de petróleo e gás, causa sérios danos ao reservatório de petróleo e gás e afeta a exploração de petróleo e gás.

(4) O núcleo do bocado do cone não pode ser reutilizado, o que aumenta o custo da perfuração em certa medida.

(5) Devido à limitação de suas características estruturais, a broca cônica é fácil de cair no fundo do poço e causar acidentes no fundo do poço.

4.2 Vantagens e desvantagens do bit PDC

(1) O bit PDC é apropriado para alta velocidade, alto deslocamento e baixo WOB, de modo que a exigência do equipamento é relativamente alta.

(2) bit PDC' s princípio de funcionamento é basicamente o mesmo que o bocado raspador, por isso geralmente requer WOB mais baixo e maior velocidade de rotação. A pressão de bit do bocado PDC é geralmente 20-40% daquela do mesmo tamanho bit quando é usado no local.

(3) O bocado PDC é composto da matriz do bocado e da folha composta do diamante. Ao cortar rocha, a folha composta entra principalmente em contato com a rocha. A matriz não será danificada basicamente, então a matriz pode ser reutilizada. Até certo ponto, o custo de perfuração é economizado.

(4) PDC bit não é bem usado em arenito abrasivo, chert e granito, corindo, pirita e cascalho com alta resistência à compressão e cimentação apertada.

(5) Quando o bocado PDC está perfurando, o micro corte é realizado pelo ângulo da borda do diamante. Para quebrar pedras esculpidas, etc As estacas separadas desta forma são basicamente pó fino. Não é fácil julgar com precisão a situação do downhole quando o registro de estacas é usado no campo.

(6) Devido a algumas características do bit PDC em si, causa os problemas de desvio e controle de azimute no poço direcional, por isso é usado frequentemente no poço direcional de campo.

5. Perspectiva do desenvolvimento do bocado de cone 5 e do bocado de PDC

As vantagens do bocado de rolo e do bocado de PDC são muito óbvias no processo de perfuração. O rolo PDC misturado bit saiu e foi usado na perfuração de campo, e alcançou resultados notáveis. Com o desenvolvimento da ciência e tecnologia, haverá mais e mais anúncios