Analyse comparative du rouleau et du peu de PDC

Le travail de forage est une ingénierie système complexe et diversifiée. Afin d'assurer la réussite, la coordination et la coopération de plusieurs systèmes sont nécessaires, parmi lesquels la sélection raisonnable du bit est la condition préalable pour assurer la haute qualité et l'achèvement efficace des travaux de forage. De nos jours, les bits les plus largement utilisés dans l'ingénierie de forage sont les mèches à rouleaux et les bits composites au diamant (PDC). Cet article analyse l'application des bits de rouleau etBits PDCDans l'ingénierie de forage.

1. définition de rouleau bit et PDC

LeMèche à roulettesEst le bit de forage le plus largement utilisé. Lorsque le trépan fonctionne, les dents de coupe entrent en contact alternativement avec le fond du puits, le couple de rupture de la roche est faible, la zone de contact entre les dents de coupe et le fond du puits est petite, la pression spécifique est élevée, et il est facile de creuser dans la formation; La longueur totale du bord de travail est grande, de sorte que l'usure est relativement réduite. Le trépan conique peut s'adapter à une variété de strates allant du mou au dur. Selon le nombre de cône, il peut être divisé en un seul bit de cône, trois bits de cône et un bit multi-cône assemblé. Selon le matériau de coupe, il peut être divisé en dents en acier (dents de fraisage) et mors de cône de dents insérées.

Le bit PDC est un foret à puce composite diamant polycristallin et fait référence à l'abréviation de la tête. La forme de la puce composite est un outil de coupe circulaire qui est incrusté et soudé sur le cylindre, et l'outil de coupe est incrusté sur le corps de la perceuse pour devenir une perceuse PDC. Le bit PDC est beaucoup moins cher que le mors diamant naturel, mais il ne convient que pour la formation douce à moyenne dure.Bit PDCDéveloppé rapidement après sa fabrication et utilisé avec succès au début des années 1970. Il peut être utilisé avec un faible WOB et une vitesse de rotation élevée, des images de bits élevés et un faible coût de métrage unitaire. Dans certains champs pétrolifères de Chine, des puces composites polycristallines diamantées sont utilisées pour l'incrustation et le soudage sur grattoir, et de grands effets sont obtenus.

À l'heure actuelle, les bits PDC sont conçus avec des ailes coupantes. Avec l'augmentation du nombre d'ailes coupantes, la charge d'impact agissant sur les dents de coupe diminue, la contrôlabilité du bit augmente et la durée de vie du mors s'étend. Au contraire, avec la diminution du nombre d'ailes de coupe, les performances de forage du foret s'améliorent et le foret a une vitesse de forage plus élevée. D'une manière générale, plus la force de la formation est grande, plus le nombre de dents coupantes est élevé et plus le nombre d'ailes coupantes est général. Le nombre d'ailes de bits PDC n'est pas inférieur à 3, mais il y en a peu plus de 10.

2. Analyse comparative du mécanisme de rupture de roche entre le bit de rouleau et le bit PDC

Le mécanisme de rupture de roche par mors de rouleau. Sous l'action de la pression du foret et de la rotation du train de forage, les dents écrasent et creusent dans la roche, et en même temps produisent certaines roches coulissantes et cisaillantes. Lorsque le cône roule au fond du puits, les dents sur le cône impactent successivement et se pressent dans la formation. Cet effet peut écraser une partie de la roche inférieure et couper la partie restante de la roche entre les dents par l'effet de cisaillement apporté par le rouleau coulissant, afin que la roche inférieure soit complètement cassée et que le puits puisse être étendu.

Mécanisme de rupture de roche du bit PDC. Le principe de fonctionnement du bit PDC est fondamentalement le même que celui du bit racleur.

(1) Lorsque le bit PDC est en train de percer dans une formation dure, il presse la roche sous l'action de WOB, ce qui rend la roche en contact avec le diamant dans un état de stress très élevé et fait apparaître la roche plasticité.

(2) Dans la formation en plastique (ou la roche est en plastique sous contrainte), le diamant s'enfonce dans la formation et provoque la rupture de la roche avant ou l'écoulement du plastique sous l'action du couple de bits, qui se sépare de la matrice rocheuse et forme des débris rocheux.

(3) Dans la roche avec une grande fragilité, la contrainte produite sous l'action de WOB et couple rend le spectacle rock fracture fragile, c'est-à-dire, la roche est détruite par le cisaillement et la tension. Dans ce cas, la vitesse de rupture de la roche de la mèche de diamant est plus élevée et le volume de rupture de roche est beaucoup plus grand que celui du déplacement après le creusement du diamant.

(4) Dans la roche dure, en raison de la limitation de la résistance du diamant lui-même, la pression de bits sur le diamant de plus grande taille n'est pas suffisante pour provoquer la déformation plastique dans la roche, de sorte que le diamant avec des particules fines est généralement utilisé pour fabriquer des mèches de diamant imprégnées pour le forage, Qui se caractérise par des micro-coupes, des sculptures et d'autres moyens de casser la roche en fonction de l'angle du diamant. Les boutures ainsi séparées sont essentiellement de la poudre à grain fin, et l'efficacité de travail et la durée de vie du bit sont très faibles.

3. Conditions applicables des mèches rotatives et des bits PDC

La portée d'application deForet rotativeEst le plus largement utilisé dans le forage pétrolier et le forage géologique. Le foret de roche rotatif a pour effet d'impacter, d'écraser et de cisailler la roche de formation lorsqu'il tourne. Par conséquent, le foret de roche rotatif peut s'adapter à diverses formations, molle, moyenne et dure. Surtout après l'émergence de mèches de rouleaux à cône de jet et de longs embouts de rouleau à cône de buse. La vitesse de forage des bits de cône de rouleau est considérablement augmentée. C'est une révolution majeure dans l'histoire du développement des bits de cône de rouleau. Selon le type de dents, les embouts de cône de rouleau peuvent être divisés en dents fraisées (dents en acier) embouts et inserts de cône de rouleau (embouts de cône de rouleau à dents en alliage dur sont installés sur le cône de rouleau; selon le nombre de cônes de rouleau, ils peuvent être divisés en foret de roche rotative simple etForet triconeEt embouts multi-cônes assemblés. Les forets tricone sont les plus largement utilisés à la maison et à l'étranger.

La portée d'application du bit PDC à l'heure actuelle, utilise souvent la section de puits, la boue à base d'huile, ou de la boue à base d'eau utilisée dans la section de puits non réducteur où le bit doit fonctionner pendant une longue période au fond du puits. Le bit PDC présente également des avantages dans les outils de forage à grande vitesse, tels que la turboperceuse, la perceuse à vis ou la section de déviation.

Le bit PDC est souvent utilisé dans la formation avec une faible résistance à la compression, une mauvaise cimentation, une faible abrasivité ou une couche intermédiaire mince, telle que la roche salée, la roche gypse, la marne, le calcaire, etc., et la formation avec une résistance moyenne à la compression, une certaine abrasivité et fragilité, comme le grès, le schiste siliceux, Roche carbonatée poreuse et roche de gypse. Mais le bit PDC est en haute résistance à la compression, en cimentation serrée comme le grès abrasif, le chert et le granit, le corindon, la pyrite et la tombe, les effets ne sont pas bons.

De nombreuses sociétés de services et entrepreneurs de forage utilisent un logiciel d'analyse de la résistance à la compression de la roche pour déterminer la dureté de la formation. Ces modèles d'analyse informatique de la résistance à la compression de la roche utilisent la technologie d'analyse de journalisation pour analyser et déterminer la résistance à la compression triaxiale de la formation. Le logiciel d'analyse de la résistance à la compression de la roche peut aider l'entrepreneur en forage à déterminer la section de puits forable du bit PDC, à optimiser la sélection des bits et à déterminer les paramètres de forage optimaux. Le développement et l'application de ce logiciel peuvent promouvoir l'utilisation du bit PDC.

4. avantages et inconvénients du bit de rouleau et du bit PDC

Avantages et désavantageEs de mèche de rouleau

(1) Le bit de cône convient à diverses strates, c'est donc le bit le plus utilisé.

(2) Les déblais de roche produits par la roche cassée du cône sont plus gros, ce qui est utile pour distinguer les déblais de roche et juger les conditions géologiques avec plus de précision.

(3) La durée de vie du bit de cône n'est pas assez longue et les images sont petites, ce qui augmente les temps de déclenchement et affecte l'ensemble de la progression de la construction. De plus, des trébuchements fréquents prolongent le temps d'immersion de la boue vers le réservoir de pétrole et de gaz, causent de graves dommages au réservoir de pétrole et de gaz et affectent l'exploitation du pétrole et du gaz.

(4) Le noyau du bit de cône ne peut pas être réutilisé, ce qui augmente le coût de forage dans une certaine mesure.

(5) En raison de la limitation de ses caractéristiques structurelles, le trépan de cône est facile à tomber au fond du puits et à provoquer des accidents de fond.

Avantages et inconvénients du bit PDC

(1) Le bit PDC convient à une vitesse élevée, à un déplacement élevé et à un faible WOB, de sorte que les besoins en équipement sont relativement élevés.

(2) Le principe de fonctionnement du bit PDC est fondamentalement le même que le trépan, donc il nécessite généralement un WOB plus faible et une vitesse de rotation plus élevée. La pression de bits du bit PDC est généralement de 20 à 40% de celle du même bit de taille lorsqu'il est utilisé sur site.

(3) Le bit PDC est composé d'une matrice de bits et d'une feuille composite de diamant. Lors de la coupe de la roche, la feuille composite entre principalement en contact avec la roche. La matrice ne sera pas endommagée fondamentalement, de sorte que la matrice peut être réutilisée. Dans une certaine mesure, le coût de forage est économisé.

(4) Le bit PDC n'est pas bien utilisé dans le grès abrasif, le chert et le granit, le corindon, la pyrite et le gravier avec une résistance à la compression élevée et une cimentation serrée.

(5) Lorsque le bit PDC est en train de percer, la micro coupe est réalisée par l'angle de bord du diamant. Pour casser des roches par sculpture, etc. Les boutures ainsi séparées sont essentiellement de la poudre à grains fins. Il n'est pas facile de juger avec précision la situation de fond de puits lorsque la journalisation des boutures est utilisée sur le terrain.

(6) En raison de certaines caractéristiques du bit PDC lui-même, il pose des problèmes de déviation et de contrôle de l'azimut dans un puits directionnel, il est donc souvent utilisé dans un puits directionnel de champ.

5. perspective de développement de 5 bits de cône et de bit PDC

Les avantages du bit de rouleau et du bit PDC sont très évidents dans le processus de forage. Le trépan mixte PDC est sorti et a été utilisé dans le forage sur le terrain, et a obtenu des résultats remarquables. Avec le développement de la science et de la technologie, il y aura de plus en plus de structure de bits et de technologie de forage avancées.