În industria de foraj, presiunea este considerată pe scară largă ca un parametru de bază care afectează viteza de foraj-mulți operatori cred intuitiv că creșterea presiunii de foraj poate accelera direct rata de penetrare (ROP), poate scurta ciclurile de forare și poate reduce costurile. Cu toate acestea, această vedere trece cu vederea complexitatea mediului de foraj, proprietățile rocii și performanța burghiului. Întrebarea cheie pe care trebuie să o examinăm este: presiunea mai mare îmbunătățește întotdeauna viteza de forare? Răspunsul este clar: Nu. Deși presiunea adecvată poate promova spargerea rocii și poate îmbunătăți eficiența forajului, presiunea excesivă duce adesea la rezultate contraproductive, provocând chiar deteriorarea echipamentului și riscuri de siguranță. Acest articol va analiza în profunzime relația dintre presiunea de foraj și viteza de foraj și va combina scenarii practice de aplicare pentru a explica cum să potriviți parametrii de presiune cu produsele burghiului și condițiile de formare pentru a obține o eficiență optimă de foraj.
Corelația pozitivă între presiune și viteza de forare: Într-un interval rezonabil
Presiunea de foraj, deoarece forța axială care acționează asupra burghiului, este o condiție necesară pentru spargerea rocii la fundul puțului-aceasta oferă forța motrice pentru ca dinții tăietori ai burghiului să pătrundă și să forfeze roca, determinând direct metoda și efectul spargerii rocii. Când presiunea este controlată într-un interval științific, efectul său de promovare asupra vitezei de foraj este evident, care se reflectă în principal în trei etape de spargere a rocii:
În primul rând, etapa de zdrobire a suprafeței: când presiunea este mai mică decât duritatea compresivă a rocii, dinții tăietori nu pot tăia în rocă și pot sparge suprafața rocii doar prin frecare, rezultând o viteză mică de foraj, dar o creștere proporțională cu presiunea. În al doilea rând, etapa de zdrobire la oboseală: Când presiunea este aproape de duritatea rocii, suprafața rocii va produce un număr mare de fisuri sub acțiunea repetată a dinților tăietori, realizând fractura de volum a rocii. În al treilea rând, etapa de zdrobire în volum: atunci când presiunea depășește duritatea rocii, dinții de tăiere pot tăia direct în rocă, formând o zdrobire eficientă a volumului, care este starea ideală de foraj normal. În această etapă, potrivirea presiunii cu burghie-de înaltă performanță poate maximiza eficiența-de exemplu, Baker HughesBurghie PDCau durabilitate sporită a frezei și, atunci când sunt utilizate cu o presiune adecvată, pot îmbunătăți semnificativ ROP în formațiunile dure și abrazive.
În plus, tehnologia de foraj asistată cu-jet de înaltă presiune-verifică în continuare rolul pozitiv al presiunii rezonabile: prin utilizarea pompelor de-presiune înaltă pentru a genera jeturi de fluid de foraj-de viteză mare, jeturile decupează fante în rocă, ajutând burghiul să taie mai ușor roca, ceea ce poate crește viteza de forare de 2 puțuri la presiunea4. 10.000 până la 15.000 psi. Acest lucru arată că, sub premisa de a potrivi echipamentul și condițiile de formare, presiunea adecvată este într-adevăr un mijloc eficient de îmbunătățire a vitezei de foraj.
Impactul negativ al presiunii excesive: Dincolo de limită, rezultate contraproductive
Când presiunea depășește intervalul rezonabil, corelația pozitivă dintre presiune și viteza de forare este întreruptă și vor apărea o serie de probleme, reducând în cele din urmă eficiența forajului și crescând costurile. Manifestările specifice sunt următoarele:
1. Uzură accelerată a burghiului și durata de viață scurtă
Lagărele burghiului, dinții de tăiere și alte componente vor suporta o sarcină mai mare în cazul unei presiuni excesive, accelerând uzura, tocitura sau chiar deteriorarea-iar viteza de uzură a dinților de tăiere va crește semnificativ odată cu creșterea presiunii și chiar tinde să fie infinită atunci când presiunea atinge valoarea limită. De exemplu, când folosiți burghie tricone pentru a găuri formațiuni abrazive, presiunea excesivă va determina uzura rapidă a inserțiilor din carbură de tungsten, ceea ce face ca burghiul să piardă-capacitatea de rupere a rocii în avans, necesitând deplasări frecvente pentru a înlocui burghiul, ceea ce nu numai că crește timpul ne-productiv, dar și costurile de foraj. Dimpotrivă, selectarea burghielor adecvate și a presiunii adecvate pot minimiza uzura dinților de tăiere și pot prelungi durata de viață a burghiului.
2. Stagnarea sau scăderea vitezei de foraj
Conform curbei relației dintre presiunea de foraj și viteza de foraj, atunci când presiunea crește la o anumită valoare, rata de creștere a vitezei de foraj va încetini semnificativ și chiar va înceta să crească sau să scadă. Acest lucru se datorează faptului că presiunea excesivă va face ca burghiul să fie supraîncărcat, ducând la funcționarea instabilă a sculei de foraj-, cum ar fi săritul burghiului în formațiunile fracturate, care nu numai că nu va îmbunătăți viteza de foraj, ci și ca dinții tăietori să se așbească sau să se rupă, reducând și mai mult eficiența forării. În plus, pentru rocile moi coezive, presiunea excesivă este probabil să provoace astuparea apei și burghiul, făcând ca burghiul să nu poată sparge eficient roca, iar viteza de foraj va scădea brusc.
3. Riscuri crescute în fundul puțului și defecțiuni ale echipamentelor
Presiunea excesivă va crește sarcina asupra șirului de foraj, instalației de foraj și a sistemului hidraulic, ducând cu ușurință la defecțiuni ale echipamentelor, cum ar fi deformarea șirului de foraj, fracturi și deteriorarea pompei. În forajul asistat cu-jet de înaltă presiune-, dacă presiunea depășește capacitatea portantă a țevii spiralate și a motorului de fund, aceasta va cauza scurgeri la îmbinarea țevii de foraj sau deteriorarea etanșării motorului, ducând la accidente de foraj. În același timp, presiunea excesivă va crește presiunea diferențială în gaura de fund, ceea ce duce la efectul de menținere a presiunii-tăierile de rocă sunt dificil de părăsit din gaura de jos, ceea ce duce la striviri repetate, ceea ce nu numai că reduce viteza de foraj, dar poate și induce prăbușirea sondei și alte riscuri.
Factori cheie care determină „presiunea rezonabilă” pentru viteza optimă de foraj
Pentru a evita efectul contraproductiv al presiunii excesive și pentru a juca pe deplin rolul presiunii în îmbunătățirea vitezei de foraj, este necesar să se ia în considerare în mod cuprinzător trei factori de bază și să se potrivească produsele și parametrii corespunzători:
1. Proprietățile rocii: baza fundamentală pentru reglarea presiunii
Diferitele grade de roci au răspunsuri foarte diferite la presiune. Rocile cu dur-mediu (roca de gradul 6 până la 7) au cea mai mare rată de creștere a vitezei de foraj atunci când presiunea este crescută; rocile moi (roca de gradul 4 până la 5) sunt predispuse la deformare, deci presiunea ar trebui redusă în mod corespunzător; rocile dure (roca de gradul 8 până la 9) au duritate la compresiune ridicată, iar viteza de creștere a vitezei de foraj cu presiune este mică, așa că este necesar să se potrivească burghie-performante în loc să crească pur și simplu presiunea. De exemplu, atunci când forați formațiuni geotermale cu proprietăți complexe de rocă, selectarea burghiilor geotermale Baker Hughes (inclusiv tipurile tricon, PDC și hibride) și reglarea presiunii în funcție de duritatea formațiunii poate obține o eficiență optimă de foraj.
2. Tip burghiu: Presiunea potrivită pentru a da joc avantajelor produsului
Diferite tipuri de burghie au diferite domenii de adaptare la presiune. Burghiele PDC sunt potrivite pentru medii cu presiune medie și înaltă, iar acțiunea lor continuă de forfecare poate fi exercitată pe deplin sub presiune rezonabilă pentru a îmbunătăți viteza de foraj; burghiele tricone au o rezistență puternică-la strivire a rocii, dar presiunea excesivă va accelera uzura rulmentului; Burghiile hibride Kymera combină avantajele conurilor cu role și ale burghiilor diamantate și se pot adapta la diferite medii de presiune, dar trebuie totuși ajustate în funcție de condițiile de fund. În plus, burghiele adaptive pot ajusta adâncimea de tăiere în funcție de schimbările de presiune în fundul puțului, optimizând automat eficiența forajului, ceea ce este o alegere ideală pentru formațiuni complexe unde presiunea este dificil de controlat stabil.
3. Sistem de foraj și condiții auxiliare: Asigurarea stabilității și eficacității presiunii
Performanța instalației de foraj, calitatea fluidului de foraj și combinația de instrumente de foraj vor afecta toate efectul ajustării presiunii. De exemplu, puterea instalației de foraj determină presiunea maximă care poate fi asigurată stabil; densitatea și vâscozitatea fluidului de foraj vor afecta presiunea diferențială a găurii de jos, iar performanța nerezonabilă a fluidului de foraj va compensa efectul pozitiv al ajustării presiunii. Sistemul avansat de foraj pentru tuburi spiralate-de înaltă presiune dezvoltat de Laboratorul Național de Tehnologie Energetică rezolvă problema transmiterii fluidului de înaltă presiune prin tuburi spiralate concentrice, evitând scurgerile și asigurând că presiunea poate fi transmisă eficient la burghiu, îmbunătățind astfel viteza de foraj.
Certificatul nostru
Concluzie: Presiunea optimă, nu presiunea mai mare, este cheia îmbunătățirii vitezei de foraj
În concluzie, presiunea mai mare nu îmbunătățește întotdeauna viteza de foraj. Relația dintre presiune și viteza de foraj este afectată de proprietățile rocii, tipul de burghie și performanța sistemului de foraj-numai atunci când presiunea este controlată într-un interval rezonabil și se potrivește cu burghie de foraj adecvate, fluid de foraj și echipamente, poate promova eficient spargerea rocii și poate îmbunătăți eficiența forajului. Presiunea excesivă nu va face decât să accelereze uzura echipamentului, să provoace scăderea vitezei de foraj și să crească riscurile în foraj.
În operațiunile practice de foraj, operatorii trebuie să efectueze mai întâi o analiză cuprinzătoare a condițiilor de formare, să selecteze produse adecvate de burghie (cum ar fi burghie PDC pentru formațiuni abrazive și burghie hibride pentru formațiuni complexe), apoi să ajusteze parametrii de presiune în funcție de procesul de foraj și starea echipamentului, combinați cu ecuația vitezei de foraj pentru a calcula presiunea de prag și intervalul optim de presiune. În același timp, prin utilizarea sistemelor de foraj avansate, cum ar fi forajul asistat cu-jet de presiune-înaltă și burghiile adaptive, adaptabilitatea presiunii la medii complexe de foraj poate fi îmbunătățită, realizând un foraj eficient, sigur și cu costuri reduse-.
Dacă aveți nevoie să potriviți în continuare parametrii de presiune cu produse specifice de burghie sau să obțineți îndrumări tehnice privind reglarea presiunii în diferite formațiuni, puteți consulta echipa noastră de profesioniști și puteți afla mai multe despre soluțiile de foraj de înaltă{0}}performanță prin centrul nostru de produse și secțiunea de știri tehnice.
