Η υψηλότερη πίεση βελτιώνει πάντα την ταχύτητα διάτρησης;

Η πίεση διάτρησης, ως η αξονική δύναμη που ασκεί το τρυπάνι, είναι απαραίτητη προϋπόθεση για το σπάσιμο των βράχων στον πυθμένα του φρεατίου-παρέχει την κινητήρια δύναμη για τα κοπτικά δόντια του τρυπανιού να διεισδύσουν και να διατμήσουν το βράχο, καθορίζοντας άμεσα τη μέθοδο και το αποτέλεσμα της θραύσης του βράχου. Όταν η πίεση ελέγχεται εντός ενός επιστημονικού εύρους, η προαγωγική της επίδραση στην ταχύτητα διάτρησης είναι προφανής, η οποία αντανακλάται κυρίως σε τρία στάδια θραύσης βράχου:

Πρώτον, το στάδιο σύνθλιψης επιφάνειας: Όταν η πίεση είναι μικρότερη από τη συμπιεστική σκληρότητα του βράχου, τα δόντια κοπής δεν μπορούν να κόψουν στο βράχο και μπορούν να σπάσουν την επιφάνεια του βράχου μόνο μέσω τριβής, με αποτέλεσμα χαμηλή ταχύτητα διάτρησης αλλά ανάλογη αύξηση με την πίεση. Δεύτερον, το στάδιο σύνθλιψης κόπωσης: Όταν η πίεση πλησιάζει τη σκληρότητα του βράχου, η επιφάνεια του βράχου θα δημιουργήσει μεγάλο αριθμό ρωγμών κάτω από την επαναλαμβανόμενη δράση των δοντιών κοπής, διαπιστώνοντας τη θραύση όγκου του βράχου. Τρίτον, το στάδιο σύνθλιψης όγκου: Όταν η πίεση υπερβαίνει τη σκληρότητα του βράχου, τα δόντια κοπής μπορούν να κόψουν απευθείας στο βράχο, σχηματίζοντας αποτελεσματική σύνθλιψη όγκου, η οποία είναι η ιδανική κατάσταση κανονικής διάτρησης. Σε αυτό το στάδιο, η αντιστοίχιση της πίεσης με τρυπάνια υψηλής απόδοσης-μπορεί να μεγιστοποιήσει την απόδοση-για παράδειγμα, η Baker Hughes'Τρυπάνια PDCέχουν βελτιωμένη αντοχή στο κόφτη και όταν χρησιμοποιούνται με την κατάλληλη πίεση, μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά το ROP σε σκληρούς και λειαντικούς σχηματισμούς.

Επιπλέον, η τεχνολογία γεώτρησης με{0}}υψηλή πίεση-επιβεβαιώνει περαιτέρω τον θετικό ρόλο της λογικής πίεσης: χρησιμοποιώντας αντλίες υψηλής πίεσης για τη δημιουργία πίδακες ρευστού γεώτρησης υψηλής 10.000 έως 15.000 psi. Αυτό δείχνει ότι υπό την προϋπόθεση του ταιριάσματος εξοπλισμού και συνθηκών σχηματισμού, η κατάλληλη πίεση είναι πράγματι ένα αποτελεσματικό μέσο για τη βελτίωση της ταχύτητας διάτρησης.

Όταν η πίεση υπερβαίνει το εύλογο εύρος, η θετική συσχέτιση μεταξύ της πίεσης και της ταχύτητας διάτρησης διακόπτεται και θα προκύψουν μια σειρά προβλημάτων, μειώνοντας τελικά την απόδοση της γεώτρησης και αυξάνοντας το κόστος. Οι συγκεκριμένες εκδηλώσεις είναι οι εξής:

1. Επιταχυνόμενη φθορά του τρυπανιού και μειωμένη διάρκεια ζωής

Τα ρουλεμάν του τρυπανιού, τα δόντια κοπής και άλλα εξαρτήματα θα φέρουν μεγαλύτερο φορτίο υπό υπερβολική πίεση, επιταχυνόμενη φθορά, θαμπάδα ή ακόμα και ζημιά-και η ταχύτητα φθοράς των δοντιών κοπής θα αυξηθεί σημαντικά με την αύξηση της πίεσης και μάλιστα τείνει να είναι άπειρη όταν η πίεση φτάσει την οριακή τιμή. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιούνται τρυπάνια τρικονίου για τη διάτρηση λειαντικών σχηματισμών, η υπερβολική πίεση θα προκαλέσει τη γρήγορη φθορά των ενθέτων καρβιδίου του βολφραμίου, με αποτέλεσμα το τρυπάνι να χάσει-την ικανότητα θραύσης εκ των προτέρων, απαιτώντας συχνή ενεργοποίηση για την αντικατάσταση του τρυπανιού, γεγονός που όχι μόνο αυξάνει τον μη{3}παραγωγικό χρόνο αλλά και το κόστος διάτρησης. Αντίθετα, η επιλογή των κατάλληλων τρυπανιών και η αντιστοίχιση λογικής πίεσης μπορεί να ελαχιστοποιήσει τη φθορά του δοντιού κοπής και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του τρυπανιού.

2. Στασιμότητα ή μείωση της ταχύτητας γεώτρησης

Σύμφωνα με την καμπύλη σχέσης μεταξύ της πίεσης του τρυπανιού και της ταχύτητας διάτρησης, όταν η πίεση αυξάνεται σε μια ορισμένη τιμή, ο ρυθμός αύξησης της ταχύτητας διάτρησης θα επιβραδυνθεί σημαντικά, ακόμη και θα σταματήσει να αυξάνεται ή να μειώνεται. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η υπερβολική πίεση θα προκαλέσει υπερφόρτωση του τρυπανιού, με αποτέλεσμα ασταθή λειτουργία του εργαλείου διάτρησης-όπως το άλμα με τρυπάνι σε σπασμένους σχηματισμούς, το οποίο όχι μόνο θα αποτύχει να βελτιώσει την ταχύτητα διάτρησης αλλά θα προκαλέσει επίσης κοπή ή σπάσιμο των οδόντων κοπής, μειώνοντας περαιτέρω την απόδοση του τρυπήματος. Επιπλέον, για συνεκτικούς μαλακούς βράχους, η υπερβολική πίεση είναι πιθανό να προκαλέσει απόφραξη νερού και σφαιροποίηση, καθιστώντας το τρυπάνι ανίκανο να σπάσει αποτελεσματικά το βράχο και η ταχύτητα διάτρησης θα μειωθεί απότομα.

3. Αυξημένοι κίνδυνοι κάτω οπών και αστοχία εξοπλισμού

Η υπερβολική πίεση θα αυξήσει το φορτίο στη χορδή γεώτρησης, στο γεωτρύπανο και στο υδραυλικό σύστημα, οδηγώντας εύκολα σε αστοχίες του εξοπλισμού, όπως παραμόρφωση της σειράς γεώτρησης, θραύση και ζημιά στην αντλία. Σε γεώτρηση με-υψηλή πίεση-υποβοηθούμενη με πίδακα, εάν η πίεση υπερβαίνει τη φέρουσα ικανότητα του σπειροειδούς σωλήνα και του κινητήρα κάτω οπής, θα προκληθεί διαρροή στον σύνδεσμο του σωλήνα γεώτρησης ή ζημιά στη στεγανοποίηση του κινητήρα, με αποτέλεσμα ατυχήματα στη διάτρηση. Ταυτόχρονα, η υπερβολική πίεση θα αυξήσει τη διαφορική πίεση της κάτω οπής, οδηγώντας στο φαινόμενο διατήρησης της πίεσης-τα κοψίματα βράχου είναι δύσκολο να φύγουν από την κάτω οπή, με αποτέλεσμα την επαναλαμβανόμενη σύνθλιψη, η οποία όχι μόνο μειώνει την ταχύτητα διάτρησης αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει κατάρρευση του φρεατίου και άλλους κινδύνους.

Για να αποφευχθεί η αντιπαραγωγική επίδραση της υπερβολικής πίεσης και να δοθεί πλήρης σημασία στο ρόλο της πίεσης στη βελτίωση της ταχύτητας διάτρησης, είναι απαραίτητο να εξεταστούν συνολικά τρεις βασικοί παράγοντες και να αντιστοιχιστούν τα αντίστοιχα προϊόντα και παραμέτρους:

1. Ιδιότητες βράχου: Η θεμελιώδης βάση για τη ρύθμιση της πίεσης

Διαφορετικές ποιότητες πετρωμάτων έχουν πολύ διαφορετικές αποκρίσεις στην πίεση. Τα μεσαία-σκληρά πετρώματα (βαθμού πετρώματος 6 έως 7) έχουν τον υψηλότερο ρυθμό ανάπτυξης της ταχύτητας διάτρησης όταν αυξάνεται η πίεση. Οι μαλακοί βράχοι (βαθμός βράχου 4 έως 5) είναι επιρρεπείς σε μπαλώματα, επομένως η πίεση πρέπει να μειωθεί κατάλληλα. Τα σκληρά πετρώματα (βαθμού βράχου 8 έως 9) έχουν υψηλή σκληρότητα συμπίεσης και ο ρυθμός αύξησης της ταχύτητας διάτρησης με πίεση είναι μικρός, επομένως είναι απαραίτητο να ταιριάξετε τρυπάνια υψηλής απόδοσης αντί να αυξάνετε απλώς την πίεση. Για παράδειγμα, κατά τη διάτρηση γεωθερμικών σχηματισμών με σύνθετες ιδιότητες βράχου, η επιλογή των γεωθερμικών τρυπανιών του Baker Hughes (συμπεριλαμβανομένων των τύπων tricone, PDC και υβριδικών) και η προσαρμογή της πίεσης σύμφωνα με τη σκληρότητα του σχηματισμού μπορεί να επιτύχει τη βέλτιστη απόδοση διάτρησης.

2. Τύπος τρυπανιού: Ταίριασμα πίεσης για να παίξουν τα πλεονεκτήματα του προϊόντος

Διαφορετικοί τύποι τρυπανιών έχουν διαφορετικά εύρη προσαρμογής πίεσης. Τα τρυπάνια PDC είναι κατάλληλα για περιβάλλοντα μέσης και υψηλής πίεσης και η συνεχής διατμητική τους δράση μπορεί να ασκηθεί πλήρως υπό λογική πίεση για τη βελτίωση της ταχύτητας διάτρησης. Τα τρυπάνια τρίκωνης έχουν ισχυρή-δύναμη σύνθλιψης βράχου, αλλά η υπερβολική πίεση θα επιταχύνει τη φθορά του ρουλεμάν. Τα υβριδικά τρυπάνια Kymera συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα των κώνων κυλίνδρων και των κομματιών διαμαντιού και μπορούν να προσαρμοστούν σε διαφορετικά περιβάλλοντα πίεσης, αλλά πρέπει να προσαρμόζονται ανάλογα με τις συνθήκες της κάτω τρύπας. Επιπλέον, τα προσαρμοζόμενα τρυπάνια μπορούν να προσαρμόσουν το βάθος κοπής σύμφωνα με τις αλλαγές πίεσης στην κάτω οπή, βελτιστοποιώντας αυτόματα την απόδοση διάτρησης, η οποία είναι ιδανική επιλογή για πολύπλοκους σχηματισμούς όπου η πίεση είναι δύσκολο να ελεγχθεί σταθερά.

3. Σύστημα γεώτρησης και βοηθητικές συνθήκες: Διασφάλιση σταθερότητας και αποτελεσματικότητας πίεσης

Η απόδοση του γεωτρύπανου, η ποιότητα του υγρού γεώτρησης και ο συνδυασμός των εργαλείων διάτρησης θα επηρεάσουν όλα τα αποτελέσματα της ρύθμισης της πίεσης. Για παράδειγμα, η ισχύς του γεωτρύπανου καθορίζει τη μέγιστη πίεση που μπορεί να παρασχεθεί σταθερά. η πυκνότητα και το ιξώδες του ρευστού διάτρησης θα επηρεάσουν τη διαφορική πίεση της κάτω οπής και η παράλογη απόδοση του υγρού διάτρησης θα αντισταθμίσει τη θετική επίδραση της ρύθμισης της πίεσης. Το προηγμένο-σπειροειδές σύστημα διάτρησης σωλήνων υψηλής πίεσης-που αναπτύχθηκε από το Εθνικό Εργαστήριο Τεχνολογίας Ενέργειας λύνει το πρόβλημα της μετάδοσης υγρού υψηλής-πίεσης μέσω ομόκεντρων σπειροειδών σωλήνων, αποφεύγοντας τη διαρροή και διασφαλίζοντας ότι η πίεση μπορεί να μεταδοθεί αποτελεσματικά στο τρυπάνι, βελτιώνοντας έτσι την ταχύτητα διάτρησης.