Análisis comparativo de la bit de rodillo y la bit PDC

El trabajo de perforación es una ingeniería de sistemas compleja y diversificada. Para garantizar la finalización exitosa, se necesita la coordinación y cooperación de múltiples sistemas, entre los cuales la selección razonable de la broca es el requisito previo para garantizar la alta calidad y la finalización eficiente del trabajo de perforación. Hoy en día, los bits más utilizados en la ingeniería de perforación son los bits de rodillos y los bits compuestos de diamante (PDC). Este artículo analiza la aplicación de los bits de rodillo yBrocas PDCEn Ingeniería de perforación.

1. Definición de bit de rodillo y PDC

ElBroca de rodilloEs La broca de perforación más utilizada. Cuando la broca está funcionando, los dientes cortantes entran en contacto alternativamente con la parte inferior del pozo, el par de ruptura de roca es pequeño, el área de contacto entre los dientes cortantes y la parte inferior del pozo es pequeña, la presión específica es alta, y es fácil de cavar en la formación; La longitud total del borde de trabajo es grande, por lo que el desgaste es relativamente reducido. La broca cónica puede adaptarse a una variedad de estratos de blandos a duros. Según el número de cono, se puede dividir en bit de cono único, bit de cono tres y bit de cono múltiple ensamblado. De acuerdo con el material de corte, se puede dividir en dientes de acero (dientes de fresado) e insertar dientes cono broca.

El bit PDC es un taladro de chip compuesto de diamante policristalino y se refiere a la abreviatura del cabezal. La forma del chip compuesto es una herramienta de corte circular que está incrustada y soldada en el cilindro, y la herramienta de corte está incrustada en el cuerpo del taladro para convertirse en un taladro PDC. El bit PDC es mucho más barato que el bit de diamante natural, pero solo es adecuado para la formación blanda a media dura.Bit PDCSe desarrolló rápidamente después de su fabricación y uso con éxito a principios de la década de 1970. Se puede utilizar con WOB baja y alta velocidad de rotación, metraje de bits alto y bajo costo de metraje unitario. En algunos campos petrolíferos de China, los chips compuestos policristalinos de diamante se utilizan para incrustaciones y soldadura en raspadores, y se obtienen grandes efectos.

En la actualidad, los bits de PDC están diseñados con alas de corte. Con el aumento del número de alas de corte, la carga de impacto que actúa sobre los dientes de corte disminuye, la capacidad de control de la broca aumenta y la vida útil de la broca se extiende. Por el contrario, con la disminución del número de alas de corte, el rendimiento de la broca de perforación mejora y la broca tiene una mayor velocidad de perforación. En términos generales, cuanto mayor es la fuerza de formación, mayor es el número de dientes cortantes y mayor es el número de alas cortantes en general. El Número de alas de bits de PDC no es inferior a 3, pero hay pocas más de 10.

2. análisis comparativo del mecanismo de ruptura de rocas entre el bit de rodillo y el bit PDC

El mecanismo de ruptura de rocas por rodillo. Bajo la acción de la presión de la broca y la rotación de la cuerda del taladro, los dientes aplastan y cavan en la roca, y al mismo tiempo producen cierta roca deslizante y cortante. Cuando el cono rueda en la parte inferior del pozo, los dientes en el cono impactan y presionan sucesivamente en la formación. Este efecto puede aplastar parte de la roca inferior y cortar la parte restante de la roca entre los dientes por el efecto de corte traído por el rodillo deslizante, para que la roca de fondo se rompa por completo y se pueda extender el pozo.

Mecanismo de ruptura de rocas del BIT PDC. El principio de funcionamiento del BIT PDC es básicamente el mismo que el de la broca raspadora.

(1) Cuando el bit de PDC está perforando en alguna formación dura, presiona la roca bajo la acción de WOB, lo que hace que la roca entre en contacto con el diamante en un estado de estrés muy alto y hace que la roca parezca plasticidad.

(2) En la formación de plástico (o roca es plástico bajo tensión), el diamante excava en la formación y hace que la roca delantera se rompa o el flujo de plástico bajo la acción del par de bits, que se separa de la matriz de la roca y forma restos de roca.

(3) la roca con alta fragilidad En, el estrés producido bajo la acción de WOB y torque hace que la roca muestre una fractura frágil, es decir, la roca es destruida por la cizalla y la tensión. En este caso, la velocidad de ruptura de rocas de la broca de diamante es mayor, y el volumen de rotura de rocas es mucho mayor que el de desplazamiento después de la excavación de diamantes.

(4) en roca dura, debido a la limitación de la fuerza del diamante en sí, la presión de la broca en el diamante de mayor tamaño no es suficiente para causar la deformación plástica en la roca, por lo que el diamante con partículas finas generalmente se usa para hacer una broca de diamante impregnada para perforar, Que se caracteriza por micro corte, talla y otras formas de romper la roca dependiendo del ángulo de diamante. Los esquejes así separados son básicamente polvo de grano fino, y la eficiencia de trabajo y la vida útil de la broca son muy bajas.

3. Condiciones aplicables de brocas de roca rotativas y brocas PDC

El ALCANCE DE LA APLICACIÓN DEBroca de roca rotativaEs el más ampliamente utilizado en la perforación de petróleo y la perforación geológica. La broca de roca rotativa tiene el efecto de impactar, triturar y cortar la roca de formación cuando gira. Por lo tanto, la broca de roca rotativa puede adaptarse a varias formaciones, suave, media y dura. Especialmente después de la aparición de bits de rodillo de cono de chorro y bits de rodillo de cono de boquilla larga. La velocidad de perforación de los bits de cono de rodillo aumenta considerablemente. Es una revolución importante en la historia del desarrollo de los bits de cono de rodillo. De acuerdo con el tipo de dientes, los bits de cono de rodillo se pueden dividir en dientes fresados (dientes de acero) y los insertos de cono de rodillo (los bits de cono de rodillo de diente de aleación dura se instalan en el cono de rodillo; según el número de conos de rodillos, se pueden dividir en una sola broca de roca rotativa yBroca de triconaY bits multi-Cono ensamblados. Las brocas de tricón son las más utilizadas en el país y en el extranjero.

Alcance de la aplicación de la broca PDC en la actualidad, a menudo utiliza la sección de pozo, barro a base de aceite, o barro a base de agua utilizado en la sección de pozos no reductores donde la broca necesita trabajar durante mucho tiempo en el fondo del pozo. La broca PDC también tiene ventajas en herramientas de perforación de alta velocidad, como turbodrill, taladro de tornillo o sección de desviación.

El bit PDC se usa a menudo en la formación con baja resistencia a la compresión, mala cementación, baja abrasividad o capa intermedia delgada, como roca salada, roca de yeso, margas, piedra caliza, etc., y la formación con resistencia a la compresión media, cierta abrasividad y fragilidad, como arenisca, pizarra silícea, Carbonato de roca porosa y roca de yeso. Pero la broca PDC tiene una alta resistencia a la compresión, una cementación apretada como La arenisca abrasiva, y el granito el pedernal, el corindón, la pirita y la tumba, los efectos no son buenos.

Muchas empresas de servicios y contratistas de perforación utilizan un software de análisis de resistencia a la compresión de rocas para determinar la dureza de la formación. Estos modelos de análisis por computadora de la resistencia a la compresión de la roca utilizan tecnología de análisis de registro para analizar y determinar la resistencia a la compresión triaxial de la formación. El software de análisis de resistencia a la compresión de rocas puede ayudar al Contratista de perforación a determinar la sección del pozo perforable del BIT PDC, optimizar la selección de bits y determinar los parámetros de perforación óptimos. El desarrollo y la aplicación de este software puede promover el uso del BIT PDC.

4. ventajas y desventajas del bit de rodillo y el bit de PDC

Ventajas y desventajasEs de broca de rodillo

(1) El bit cónico es adecuado para varios estratos, por lo que es el bit más utilizado.

(2) Los esquejes de roca producidos por la roca rota de la broca del cono son más grandes, lo que es útil para distinguir los esquejes de roca y juzgar las condiciones geológicas con mayor precisión.

(3) La vida útil del bit de cono no es lo suficientemente larga y el metraje es pequeño, lo que aumenta los tiempos de disparo y afecta el progreso de toda la construcción. Además, los tropezamientos frecuentes prolongan el tiempo de inmersión del lodo en el depósito de petróleo y gas, causan graves daños a los yacimientos de petróleo y gas y afectan la explotación de petróleo y gas.

(4) El núcleo de la broca cónica no se puede reutilizar, lo que aumenta el costo de perforación hasta cierto punto.

(5) Debido a la limitación de sus características estructurales, la broca de cono es fácil de caer al fondo del pozo y causar accidentes de fondo de pozo.

Ventajas y desventajas del BIT PDC

(1) El bit PDC es adecuado para alta velocidad, y bajo alto desplazamiento WOB, por lo que el requisito del equipo es relativamente alto.

(2) El principio de funcionamiento del BIT PDC es básicamente el mismo que el raspador, por lo que generalmente requiere un WOB más bajo y una mayor velocidad de rotación. La presión de bits del BIT PDC es generalmente de 20 a 40% de la del mismo tamaño cuando se usa en el sitio.

(3) El bit PDC se compone de matriz de bits y hoja compuesta de diamante. Al cortar Roca, la hoja compuesta contacta principalmente con la roca. La matriz no se dañará básicamente, por lo que la matriz se puede reutilizar. Hasta cierto punto, se ahorra el coste de la perforación.

(4) La broca PDC no se usa bien en arenisca abrasiva, pedernal y granito, corindón, pirita y grava con alta resistencia a la compresión y cementación apretada.

(5) la broca está perforando PDC Cuando, el micro corte se realiza por el ángulo del borde del diamante. Para romper rocas tallando, etc. Los esquejes separados de esta manera son básicamente polvo de grano fino. No es fácil juzgar con precisión la situación del fondo de pozo cuando se utiliza el registro de esquejes en el campo.

(6) Debido a algunas características del propio bit PDC, causa los problemas de desviación y control azimut en el pozo direccional, por lo que a menudo se usa en el pozo direccional de campo.

5. perspectiva de desarrollo de 5 bits de cono y bit de PDC

Las ventajas de la broca de rodillo y la broca PDC son muy obvias en el proceso de perforación. La broca mixta de rodillo PDC salió y se utilizó en la perforación de campo, y logró resultados notables. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, habrá una estructura de bits cada vez más avanzada y tecnología de perforación.