석유 시추의 드릴 비트
드릴 비트는 석유 시추 작업 중에 암석 형성을 파괴하고 우물을 만드는 데 사용되는 중요한 도구입니다. 그들의 성능은 시추 품질, 효율성 및 운영 비용에 직접적인 영향을 미칩니다.
유형별 분류 :
드래그 비트
롤러 콘 비트
다이아몬드 비트
PDC (다결정 다이아몬드 소형) 비트
기능 별 분류 :
풀 홀 드릴링 비트
핵심 비트
특수 처리 비트 (예 : 리머 비트, 방향 편향 비트)
드래그 비트
드래그 비트는 로터리 드릴링에 사용되는 최초의 드릴 비트를 나타냅니다. 로터리 드릴링 방법이 채택 된 이후19 세기,이 비트는 오늘날에도 여전히 사용되는 유전이 여전히 사용되고 있습니다. 주로 활용됩니다부드럽고 끈적 끈적한 포즈 형성, 그들은 높은 전달입니다침투율 (ROP)확장비트 장면. 그들의 주요 장점에는 간단한 구조, 제조 용이성, 저렴한 비용 및 적합성이 포함됩니다.현장 설계 및 제작유전에 의해.
드래그 비트의 구조
드래그 비트는 비트 바디, 블레이드, 수로 캡 및 노즐의 네 가지 구성 요소로 구성됩니다. 용접 블레이드 및 수로 캡의베이스로서 중간 탄소 강철로부터 바디가 매치 된 비트는 상단에 드릴 스트링 스레드를 특징으로한다. 하단 엔드 기능에 용접 된 블레이드 (날개라고도 함)는 1 차 절단 요소로 기능합니다.
드래그 비트의 작동 원리
절단 동작을 통해 파단 바위를 드래그합니다. 부드러운 플라스틱 형성에서, 그들의 작동은 금속 절단 도구와 유사합니다. 블레이드는 WOB (Weight-on-Bit)에서 지층을 침투하는 반면, 비틀림 력은 최첨단보다 연속적인 플라스틱 흐름을 유도하여 층 별 암석 층을 껍질을 벗기십시오. 취성 구조를 드릴링 할 때, 암석 조각화는 3 단계에서 발생합니다.
충돌: 초기 암석 골절 후, 비틀림 저항 감소는 블레이드가 온전한 암석을 전진시키고 충전시킬 수있게한다.
분쇄 및 마이크로 셰어 링: 비틀림 력은 분쇄하고 소규모 전단 골절을 만듭니다.
매크로 셰어 링: 지속적인 블레이드 압축은 비틀림을 임계 레벨로 증가시켜 골절 평면을 따라 대규모 전단 고장을 일으킨 다음 갑작스러운 비틀림 응력 방출을 유발합니다.
이 주기적 프로세스 (충돌 → 크러싱 및 마이크로 셰어 링 → 거대 전시)는 연성-브리틀 틀 형성에서 드래그 비트의 암석 조각화 메커니즘을 구성합니다.
드래그 비트의 적절한 사용
드래그 비트는 부드럽고 끈적 끈적한 구조물에 적합합니다. 시추하는 동안 운영자는 다음을해야합니다.
① wOB (weight-on-bit) 및 회전 속도를 적절하게 제어합니다.
well 편차, 고착 및 칼날 골절을 방지합니다.
exper 고 유량 순환을 채택하여 적절한 구멍 청소 및 비트 냉각을 보장합니다-소프트 형성에서 빠른 침투 속도와 큰 절단 부피로 인해 필수적입니다.
conical 원뿔형 마모 패턴을 모니터링합니다 (외부 블레이드 선형 속도는 가속 마모를 유발합니다). 편차 제어 및 웰 보어 직경 유지에 중점을 두어야합니다.
롤러 콘 비트
1909 년에 첫 번째 롤러 콘 비트가 도입 된 이후,이 비트 유형은 로터리 드릴링에서 글로벌 우세를 달성했습니다. 트라이 콘 비트는 이제 전 세계에서 가장 광범위하게 활용되는 드릴 비트를 나타냅니다. 다양한 기능치아 구성그리고베어링 구조, 그들은 거의 모든 형성 유형에 적응합니다. 최적의 성능 - 경쟁이 특징입니다침투율 (ROP)확장비트 장면-형성 별 비트 선택을 통해 달성됩니다.
롤러 콘 비트의 기본 구조
비트 바디: 상단에 API 스레딩과 함께 3 개의 다리가 용접되었습니다.
원뿔: 원뿔 껍질과 치아 (밀링 된 치아 또는 텅스텐 카바이드 인서트)를 포함하는 원뿔형 강철.
베어링 및 윤활제 밀봉 시스템:
노즐: 드릴링 유체 유압 효율 최적화.
롤러 콘 비트의 작동 원리
시추공의 바닥에서 작동하는 동안 전체 드릴 비트는 중앙 축을 중심으로 회전하는 반면 (비트 회전이라고 함) 3 개의 원뿔은 시추공 바닥 (원뿔 회전)의 자체 축을 따라 굴러갑니다. 비트 (WOB)의 무게 (WOB)는 치아를 통해 전염되며 암석 (분쇄 효과). 원뿔이 굴러 가면 시추공 바닥에 단일 및 이중 치아와 번갈아 가며 원뿔 중앙의 수직 진동을 일으킨다. 이것은 비트에서 세로 진동을 생성합니다. 진동은 주기적으로 다양한 탄성 에너지를 하부 드릴 스트링에서 주기적으로 다양한 탄성 에너지를 치아를 통해 형성에 충격력으로 변환하여 바위를 부러 뜨립니다. 이 결합 된 충격 및 분쇄 동작은 롤러 콘 비트의 1 차 암석 조각화 메커니즘을 구성합니다.
충격 및 분쇄 효과 외에도 롤러 콘 비트가전단 행동시추공 바위에. 롤링 동작 중에 원뿔이 동시에 발생합니다치아 슬라이딩형성에 대해. 이 슬라이딩 모션은 바위를 전단시켜 드래그 비트와 유사하게 시추공 바닥을 긁습니다. 치아 슬라이딩은 주로 세 가지 설계 구성에서 발생합니다.콘 오프셋 ,보조 콘 프로파일, 축 교대. 그만큼콘 오프셋결합멀티 코프 프로파일유도접선 슬라이딩, 하는 동안축 교대원인축 슬라이딩. 설계 구성은 일반적으로 이러한 형성 별 원리를 따릅니다부드럽고 중간 정도의 형성: 원뿔 오프셋, 멀티 콘 프로파일 및 축 교대를 통합합니다. 비트중간 정도에서 단단한 형성: 기능 콘 오프셋 및 멀티 콘 프로파일; 비트매우 어려운/연마 형성: 고용단일 콘 구조원뿔 오프셋 또는 축 변속없이.
롤러 콘 비트의 분류 및 선택
수많은 제조업체가 롤러 콘 비트를 생산하여 다양한 비트 유형과 구조를 제공합니다. 비트 선택 및 응용 프로그램을 용이하게하기 위해국제 시추 계약자 협회 (IADC)롤러 콘 비트를위한 전 세계적으로 통일 된 분류 표준 및 코딩 시스템을 설립했습니다.
다이아몬드 비트
다이아몬드 비트는 매트릭스에 내장 된 다이아몬드 입자를 통해 골절이 흔들리는 드릴 비트를 나타냅니다. 다이아몬드는 현재 인류에게 알려진 가장 단단하고 가장 내장 재료로 인정 받고 있습니다. 결과적으로, 다이아몬드 비트는 단단하고 매우 거친 형성을 시추 할 때 비교적 높은 영상을 달성합니다. 다이아몬드의 높은 비용에도 불구하고 비트 당 저 마모율과 탁월한 장면은 현대 석유 시추에서 강력한 경쟁력을 유지합니다. 현재 다이아몬드 비트열적으로 안정적인 다결정 (TSP)특히 광범위한 적용을보고있는 다이아몬드 치아.
다이아몬드 비트의 구조적 특성
다이아몬드 비트는 비트 바디, 크라운, 유압 구성 (수도 코스/노즐, 유량 채널 및 절단 제거 그루브), 게이지 보호 및 절단 가장자리 (톱니)의 5 가지 필수 요소로 구성된 구성 요소가없는 모 놀리 식 구조를 특징으로합니다. 크라운은 다이아몬드 절단 치아가 포함 된 작업 표면과 유압 기능을 통합하는 암석 절단 섹션 역할을합니다. 크라운의 측면 표면은 텅스텐 카바이드 매트릭스 또는 스틸 재료로 제작 된 비트 바디에 연결된 게이지 보호 구역 (게이지 치아와 함께 장착)으로 기능합니다. 스틸 비트 본체에는 드릴 스트링 어셈블리의 상단에 나사가 연결되어있는 반면, 하부 부분은 크라운 매트릭스 (스틸 바디 설계에서 크라운은 모 놀리학 적으로 비트 바디와 통합)를 포함합니다.
다이아몬드 비트의 작동 원리
다이아몬드 비트 드릴링 동안 비트 표면의 여러 다이아몬드 입자가 동시에 암석과 관련이 있습니다. 다이아몬드에 의한 암석 조각화는 다른 형성 유형에서 뚜렷한 특성을 나타냅니다. ~ 안에플라스틱 형성(또는 스트레스 하에서 가소성을 나타내는 암석), 다이아몬드는 그 아래에서 형성을 관통합니다.비트에 무게 (WOB)그리고 암석의 파쇄 또는 플라스틱 흐름을 미리비트 토크. 이 암석의 메커니즘은 "쟁기"과정과 비슷하므로쟁기 효과".
다른 형성의 암석 조각화 메커니즘
드릴링 중취성 형성, 다이아몬드 비트는 주로 "분쇄"메커니즘을 통해 골절 바위가 있습니다. 결합 아래비트에 무게 (WOB)그리고토크, 유도 된 응력은 다이아몬드 커터 아래의 암석이 최대 전단 응력 평면을 따라 골절되도록합니다. 이것은 조각 다이아몬드 뒤에 골절 된 홈을 만들어냅니다. 여기서 조각난 암석의 부피는 즉각적인 침투 영역을 크게 초과합니다. 이 체적 조각화는 매우 효율적인 암석 파괴를 가능하게합니다.
~ 안에어려운 형성(예 : Chert, Siliceous Dolomite), 매트릭스 내에서 미세한 다이아몬드 입자가 임신 된 다이아몬드 비트-엠 베드링 미세한 다이아몬드 입자는 일반적으로 사용됩니다. 그들의 암석 과정은 분쇄 휠 마모와 비슷합니다. 노출 된 각 다이아몬드는 마이크로 절단 가장자리로 기능하여 비트를 무한대 도구로 만듭니다. 작동 중에 마이크로 컷 및 긁힘 동작을 통해 다이아몬드 가장자리가 골절 바위가 돌출됩니다. 이 연삭 메커니즘은 더 낮은 효율로 표면 수준 조각화를 구성합니다.
다이아몬드 비트의 적절한 적용
다이아몬드 비트는 터빈 드릴링, 깊고 깊은 우물 드릴링 및 코링 작업뿐만 아니라 중간을 하드, 연마 형성 시추에 적합합니다. 다이아몬드 비트를 배치하기 전에 야금 잔해물이 남아 있지 않도록 시추공 바닥을 철저히 청소해야합니다. 바닥과 처음 접촉하면 비트가침입 기간사용비트의 낮은 무게 (wob)그리고회전 속도 감소. 그 후, 시추가 진행됩니다상대적으로 낮은 WOB (롤러 콘 비트보다 낮음), 높은 로터리 속도, 그리고최대 유량. 리밍 작업을 최소화해야합니다. 리밍을 피할 수없는 경우 적용하십시오최소한의 WOB그리고낮은 RPM; 다이아몬드 파쇄 및 과도한 마모를 방지하기 위해 작업을 균일하게 수행해야합니다.게이지 섹션.
PDC 비트 (다결정 다이아몬드 소형 비트)
PDC 비트는 약화되었습니다다결정 다이아몬드 소형 비트, 또한 a다결정 다이아몬드 커터 비트또는소형 절단기 비트. General Electric Company (미국)는 1973 년에 PDC 커터를 도입하고 첫 번째 PDC 비트를 개발 한 이후 로이 비트는 석유 시추로 인해 광범위한 응용 프로그램을 얻었습니다.높은 침투율 (ROP), 확장 된 서비스 수명, 그리고뛰어난 영상. 사실상 모든 드릴 비트 제조업체는이 기술을 채택하여 독점적 인 PDC 비트 제품 라인을 생산했습니다.
PDC 비트의 구조적 특성
PDC 비트는 비트 바디, PDC 커터 및 노즐로 구성되어 있습니다.스틸 바디그리고매트릭스 바디구조 및 제조 차이를 기반으로 한 시리즈.
철강 PDC 비트
전체 비트 바디는 기계식 제조 공정을 사용하여 중간 탄소 강으로 제작됩니다. 구멍은 비트 페이스에 뚫어 PDC 커터를 크라운을 통해 고정합니다.간섭 적합. 크라운은 침식 내성을 향상시키기 위해 표면 경화 처리 (텅스텐 카바이드 코팅, 기화 등)를 겪습니다. 주요 장점에는 단순화 된 제조; 단점은 낮은 침식 저항성과 신뢰할 수없는 커터 보유를 포함하여 전류 적용이 제한되어 있습니다.
매트릭스-바디 PDC 비트
상단 섹션은 철강 구조를 사용하는 반면 하단 부분에는텅스텐 카바이드 내마비 매트릭스통해 형성됩니다분말 야금 소결. PDC 절단기는 저온 솔더 합금을 사용하여 사전 설정된 소켓에 브레이드됩니다. 카바이드 매트릭스의 높은 경도 및 침식 저항은 확장 된 서비스 수명과 우수한 장면을 가능하게하여 오늘날 이러한 비트를 주로 사용합니다.
PDC 비트의 작동 원리
PDC 비트 a전단 메커니즘. 자체 공유 절단기는 아래에서 형성을 쉽게 관통합니다비트에 무게 (WOB), 앞으로 전진합니다토크바위 전단. 여러 PDC 커터가 동시에 작동하면 시추공 바닥이 수많은무료 바위 얼굴분산 전단 작용을 통한 단편화 효율을 향상시킵니다.
PDC 비트의 적절한 적용
PDC 비트는 최적의 성능을 달성합니다확장 된 균질 형성소프트에서 중간 정도까지 다양합니다. 그들은 부적합합니다자갈 층그리고하드/소프트 형성을 삽입합니다. 드릴링 매개 변수는 사용해야합니다비트의 낮은 무게 (wob), 높은 로터리 속도, 그리고최대 유량효과적인 비트 성능을 위해. 배치 전에 시추공 바닥에는 금속 파편이 제거되어야합니다. 초기 하강시 사용하십시오최소한의 WOB그리고RPM 감소바닥 홀 패턴이 설정 될 때까지 브레이크 인 경우 정상 드릴링을 재개하십시오. 처럼모 놀리 식 비트 구조구성 요소를 움직이지 않으면 PDC 비트는 고속에 이상적입니다터보 드릴링응용 프로그램.