Analyse comparative du BIT de roue dentée et du BIT PDC

L'ingénierie du forage est une ingénierie complexe et diversifiée des systèmes. Afin d'assurer le succès des travaux de forage, la coordination et la coopération de plusieurs systèmes sont nécessaires, dont le choix raisonnable des bits est la condition préalable à l'achèvement efficace et de haute qualité des travaux de forage. À l'heure actuelle, les forets les plus utilisés dans l'ingénierie du forage sont les forets à cône et les forets composites au diamant (PDC). L'application de forets à rouleaux et de forets PDC dans l'ingénierie du forage est analysée.

1. Définitions; Perceuse à rouleaux; PDC

1.1 le BIT à cône est le BIT le plus largement utilisé. Lorsque le BIT de forage fonctionne, les dents de coupe sont en contact alternatif 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 forer dans la formation; La longueur totale de la lame de travail est grande, de sorte que l'usure est relativement réduite. Les forets à rouleaux peuvent s'adapter à une variété de formations, de molles à dures. Selon le nombre de cônes, il peut être divisé en un seul cône, trois cônes et plusieurs cônes combinés. Selon le matériau de coupe, il peut être divisé en dents d'acier (dents de fraisage) et en bits de coupe.

1.2 Le BIT PDC est un morceau composite de diamant polycristallin, qui est l'abréviation du BIT. La forme de la puce composite est l'outil circulaire, qui est incrusté et soudé sur le cylindre, et l'outil est incrusté sur le corps de forage pour former le BIT PDC. Les bits PDC sont beaucoup moins chers que les bits diamantifères naturels, mais ils ne s'appliquent qu'aux formations molles à modérément dures. PDC bit ; Il s'est développé rapidement depuis sa fabrication et son utilisation réussies au début des années 1970. Il peut être utilisé avec une faible pression de forage, une vitesse de rotation élevée, une avance de bit élevée et un faible coût unitaire d'avance. Certains champs pétrolifères de notre pays ont été soudés avec des lames composites de polycristal de diamant incrustées sur des racleurs, et de bons résultats ont été obtenus.

actuellement, les bits PDC sont conçus avec des ailes coupées. Avec l'augmentation du nombre d'ailes de coupe, la charge d'impact sur les dents de coupe diminue, la contrôlabilité du BIT augmente et la durée de vie du BIT augmente. Au lieu de cela, avec la réduction du nombre de coupes d'ailes, la performance de forage et la vitesse de forage du BIT sont améliorées. En général, plus la résistance de la formation est élevée, plus le nombre de dents coupées est élevé et, en général, plus le nombre d'ailes coupées est élevé. Le nombre d'ailes de bits PDC ne doit pas être inférieur à 3, mais rarement supérieur à 10.

2. Analyse comparative du mécanisme de rupture de la roche entre le BIT de cône et le BIT PDC

2.1 mécanisme de rupture de la roche du BIT de cône. Sous l'action de la pression du BIT et de la rotation de la chaîne de forage, les dents sont pressées et forées dans la roche, tout en produisant un certain glissement et cisaillement de la roche. Au fur et à mesure que le cône roule au fond du puits, les dents du cône frappent et pressent successivement dans la formation. Cet effet peut écraser une partie de la roche du fond et couper le reste de la roche interdentale par l'effet de cisaillement causé par le glissement du rouleau, ce qui fait que la roche du fond est complètement brisée et que le puits peut s'étendre. 2.2 mécanisme de rupture de roche du BIT PDC. Le principe de fonctionnement du BIT PDC est essentiellement le même que celui du BIT racleur.

(1) Lorsqu'un foret PDC est foré dans une formation dure, il comprime la roche sous l'action du WOB, ce qui place la roche en contact avec le diamant dans un état de contrainte très élevé et la rend plastique.

(2) dans une strate plastique (ou dans laquelle la roche est plastique sous contrainte), le diamant est foré dans la strate et, sous l'effet du couple du BIT, la roche avant est fracturée ou s'écoule de façon plastique, ce qui la sépare de la matrice rocheuse pour former des boutures.

(3) dans les roches très fragiles, les contraintes dues à la pression de forage et au couple provoquent une rupture fragile de la roche, c'est - à - dire une rupture par cisaillement et par Traction. Dans ce cas, la vitesse de rupture de la roche est plus élevée et la quantité de rupture de la roche est beaucoup plus grande que la quantité de déplacement après l'excavation du diamant.

(4) dans les roches dures, la pression exercée par le BIT sur un diamant de plus grande taille n'est pas suffisante pour provoquer une déformation plastique dans la roche en raison de la résistance limitée du diamant lui - même, de sorte que les diamants contenant des particules fines sont généralement utilisés pour fabriquer des bits imprégnés de diamant pour le forage, qui sont caractérisés par une microcoupe, Selon l'angle du diamant, sculpter et d'autres méthodes pour briser la roche. Les boutures ainsi séparées sont essentiellement des poudres fines, et l'efficacité de travail et la durée de vie du BIT sont très faibles.

3. Les conditions applicables; Bit de roche rotatif; Et le BIT PDC

3.1

le BIT rocheux rotatif est le plus largement utilisé dans le forage pétrolier et le forage géologique. Roches tournantes; BIT; Lorsque la roche de formation locale tourne, elle a l'action de l'impact, de l'écrasement et du cisaillement de la roche de formation. Par conséquent, la roche tournante; BIT; Capable de s'adapter à une variété de formes différentes, douces, moyennes et dures. En particulier après l'apparition d'un cône à jet et d'un cône à longue buse. La vitesse de forage du foret à rouleaux est grandement améliorée. Il s'agit d'une révolution majeure dans l'histoire du développement des forets à rouleaux. Selon le type de dent, Les forets à engrenages peuvent être divisés en forets à engrenages fraisés (à dents d'acier) et en Inserts à engrenages. (les forets à dents en carbure de tungstène cémenté sont montés sur des rouleaux et peuvent être divisés en forets à un seul cône et en forets à trois cônes et en forets combinés à plusieurs cônes en fonction du nombre de rouleaux. Les forets à trois cônes sont les forets les plus utilisés au pays et à l'étranger. Le champ d'application actuel des bits PDC est l'utilisation fréquente de segments de puits, de boues à base d'huile ou de boues à base d'eau dans les segments de puits non dépressurisés où les bits doivent travailler longtemps au fond du puits. Les bits PDC ont également des avantages dans les outils de forage à grande vitesse comme les turbodrilles, les auges ou les sections inclinées. bits PDC sont couramment utilisés dans les strates à faible résistance à la compression, à faible cimentation, à faible résistance à l'usure ou à Intercalation mince, telles que le sel, le plâtre, le Marne, le calcaire, etc., ainsi que dans les strates à résistance à la compression moyenne, à résistance à l'usure et à fragilité, telles que le grès, le schiste siliceux, Carbonate poreux et gypse. Cependant, les bits PDC ont une haute résistance à la compression et une cimentation compacte, comme le grès abrasif, le chert et le granit, le corindon, la pyrite et le granit, avec de mauvais résultats. de nombreuses sociétés de services et entrepreneurs de forage utilisent des logiciels d'analyse de la résistance à la compression des roches pour déterminer la dureté des formations. Ces modèles d'analyse par ordinateur de la résistance à la compression des roches utilisent des techniques d'analyse logarithmique pour analyser et déterminer la résistance triaxiale à la compression des strates. Le logiciel d'analyse de la résistance à la compression de la roche peut aider l'entrepreneur de forage à déterminer les sections de forage des bits 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 de bits PDC.

4. 4 avantages et inconvénients des forets à cône et des forets PDC

avantages et inconvénients des forets à cône

les forets à cône sont adaptés à diverses formations et sont les forets les plus utilisés.

(2) les boutures de roche produites par les roches brisées par des forets à rouleaux sont plus grandes, ce qui aide à distinguer les boutures de roche et à déterminer plus précisément les conditions géologiques.

(3) La durée de vie du foret à rouleaux n'est pas assez longue et le pas est petit, ce qui augmente les temps de déclenchement et affecte l'ensemble du calendrier de construction. De plus, le trébuchement fréquent prolonge le temps d'immersion de la boue dans le réservoir, cause de graves dommages au réservoir et affecte le développement du pétrole et du gaz.

(4) les carottes des forets à rouleaux ne peuvent pas être réutilisées, ce qui augmente en partie les coûts de forage.

(5) en raison des limites de ses caractéristiques structurales, le foret à rouleaux est susceptible de tomber au fond du puits, ce qui entraîne des accidents de fond.

4.2 avantages et inconvénients des bits PDC

(1) les bits PDC sont adaptés à des vitesses élevées, à des déplacements importants et à une faible pression de forage, de sorte que les exigences relatives à l'équipement sont relativement élevées.

(2) PDC BIT et # 39; Son principe de fonctionnement est essentiellement le même que celui du BIT racleur, de sorte qu'il nécessite généralement une faible pression de forage et une vitesse de rotation élevée. Lorsqu'il est utilisé sur le terrain, la pression du BIT PDC est généralement de 20 à 40% de celle du BIT de même taille. Le BIT PDC

(3) se compose d'une matrice de BIT et d'une feuille composite de diamant. Lors de la coupe de la roche, la plaque composite est principalement en contact avec la roche. La matrice est essentiellement intacte, de sorte qu'elle peut être réutilisée. Dans une certaine mesure, les coûts de forage ont été réduits.

(4) les bits PDC ne conviennent pas aux grès abrasifs, aux cherts et aux Granites, au corindon, à la pyrite et au gravier à haute résistance à la compression et fortement cimentés. Lors du forage du BIT PDC

(5), la micro - coupe est réalisée à l'aide de l'angle de coupe du diamant. La Roche est brisée par sculpture, etc. les boutures séparées de cette façon sont essentiellement des poudres fines. Il n'est pas facile de juger avec précision l'état du puits lorsque l'exploitation des boutures est utilisée sur place.

(6) en raison de certaines caractéristiques du BIT PDC lui - même, il cause des problèmes de contrôle de l'inclinaison et de l'azimut du puits directionnel, de sorte qu'il est souvent utilisé dans les puits directionnels sur le terrain.

5. 5 perspectives de développement des forets à rouleaux et des forets PDC

les avantages des forets à rouleaux et des forets PDC dans le processus de forage sont évidents. Des bits hybrides PDC à tambour ont été mis au point et utilisés dans le forage sur le terrain, ce qui a permis d'obtenir des résultats remarquables. Avec le développement de la science et de la technologie, de plus en plus de publicités