indhold
Polycrystalline diamond compact (PDC) bits designet til at eliminere hvirvler kan forbedre gennemtrængningshastigheder og skabe mindre vibrationer i borehulssamlinger.
De kan også forbedre kernegendannelse.
Brugen af antiwhirl bits i retningsbestemt boring er lovende og har foranlediget udvikling af en række feltretningslinjer.
Disse bits styrer hvirvlen af skærestederne, som genererer en resulterende ubalancekraft, der er rettet mod en lavfriktionsmålerpude. Bitten stabiliseres derefter mod borehulsvæggen.
Talrige laboratorie- og feltforsøg har bevist tendensen til, at konventionelle PDC-bits hvirvler under visse boreforhold. Vibrationerne, der genereres af boret under hvirvling, kan bidrage til knivsvigt og beskadige rør og borehulselektronik inde i måle-under-boring-værktøjer.
Når en bit hvirvler, går den baglæns rundt om brøndboringen, hvilket ofte øger hulstørrelsen og reducerer gennemtrængningshastigheden på grund af ineffektiv boring. Hvirvling menes også at forkorte bits levetid.
Designreglerne og afprøvningen af antiwhirl PDC bore- og kernebor blev dækket i artikler præsenteret på SPE's årlige tekniske konference og udstilling i 1992, Washington, DC, 4.-7. oktober.
DESIGN OG TEST
Specielt designede antiwhirl polycrystalline diamond compact (PDC) bits har en reduceret tilbøjelighed til at vibrere og hvirvle bagud og derved forbedre gennemtrængningshastigheder og bitydelse, ifølge CH Cooley og PE Pastusek fra Hughes Christensen og LA Sinor fra Amoco Production Co. i papiret " Design og test af anti-whirl bits."
Placeringen af de individuelle skæreelementer for at skabe en nettokraftubalance eliminerer den skadelige baglæns hvirvel af PDC trækbits.
Ubalancekraften skubber boret mod siden af borehullet, hvilket igen skaber en stabil rotationstilstand, der modstår baglæns hvirvling.
For at en borekrone kan bore uden hvirvel, skal fræserens placering producere en skærekraftvektor af korrekt størrelse og retning. Hvert antiwhirl-bitdesign har en sektor på boret, hvor skæreelementer ikke må placeres (det skærefrie område) uden at forringe borets stabilitet.
Erfaring har vist, at antiwhirl bits vil hvirvle ved lave skæredybder og lette bitvægte.
Disse bits kaldes mere præcist hvirvelbestandige bits, fordi de fungerer jævnt over en bredere vifte af forhold end konventionelle bits.
Nedehulstryk kan ændre gennemtrængningshastigheden, hvormed både antiwhirl- og standardbor gør overgangen til jævn boring, fordi der kræves mere vægt nede i borehullet på grund af de trykrelaterede stigninger i stenstyrken. For eksempel i laboratorietest gjorde anti-whirl-bits overgangen til glat boring ved ca. 12-24 ft/time, hvorimod konventionelle PDC-bits foretog overgangen med ca. 96 ft/time, mens de borede under de samme forhold.
Der ser ikke ud til at være nogen tendens, der relaterer bitstørrelse til stabilitet: en 17/2 tommer antiwhirl bit har været blandt de glatteste testede.
På Amocos Catoosa, Okla., testbrønd, hvor forholdene let kan kontrolleres, blev antiwhirl og konventionelle PDC-bits kørt i hårde kalkstensformationer. En standard PDC-bor stoppede med at bore ved 400 fod på grund af knækkede fræsere. I modsætning hertil borede en antiwhirl-bit uden problemer til 1,500 ft gennem hårde kalksten med trykstyrker på over 60,000 psi.
Felttestresultater af antiwhirl-bitterne har været sværere at analysere på grund af variationen i borede formationer, variationen af boreparametre (vægt på bor, rotationshastighed osv.) og diversiteten i borerigge og -udstyr.
Størstedelen af de 100 eller deromkring antiwhirl PDC-bit-kørsler til dato i marken har været succesfulde, hvor de fleste af operatørerne vurderer bitydelsen som god.
KERNEBITS
Kerneboringsoperationer kan blive mere økonomiske med antiwhirl-kernebits, som giver forbedrede kerneboringshastigheder, bedre genvinding, kerner af god kvalitet og længere borelevetid.
Kernebor er modtagelige for vibrationer i borehullet svarende til dem, der påvirker bor med fuld boring.
Elimineringen af bit-hvirvel reducerer typiske problemer med kerne-jamming.
Derudover er kernerne generelt glattere og tættere på diameteren end dem, der er boret med standard PDC-kernebor.
Kerneresultater med 43/4-91/s in. antiwhirl PDC bits har været succesfulde. Antiwhirl-teknologien har også gjort det muligt at genvinde wire line-hentbare kerner med konventionelle rigge og borestrenge i stedet for minerigge og slimhole-teknologi, ifølge LA Sinor, TM Warren, SM Behr og MR Wells fra Amoco Production Co. og konsulent JR Powers i " Udvikling af en anti-whirl kernebit."
Kontinuerlig kerneboring i større huller har historisk set lidt under lave genvindingshastigheder, grundlæggende fordi det er svært for en smule at skære en glat kerne, der er lille nok til at blive hentet gennem en konventionel størrelse borestreng. Det er også et problem at fange kernen eller fastklemme kernen, sammen med dårlig bitydelse. Penetrationshastigheden er normalt meget langsom, således at kernen bliver for dyr at udvinde. Et andet problem er, at PDC-bits levetid kan være for kort, hvilket kræver hyppige ture.
Antiwhirl-teknologien eliminerer bitvibrationer for at tillade en kerne af bedre kvalitet. Også teknologi lånt fra mineindustrien forbedrer bitydelsen ved at øge konventionelle rotationshastigheder syv gange til hastigheder på 700-900 rpm. De højere hastigheder forbedrer penetrationshastigheden i faste formationer.
Kombinationen af disse teknologier har muliggjort genvinding af kerner i en række operationer, hvor konventionelle kerneboringsteknikker tidligere fejlede.
IKKE-AKSESYMMETRISKE BELASTNINGER
En række laboratorie- og feltforsøg tyder på, at antiwhirl-bits er stabile over en lang række sidebelastningsforhold, ifølge PE Pastusek, CH Cooley og M. Anderson fra Hughes Christensen og LA Sinor fra Amoco Production Co., i "Directional and stabilitetskarakteristika for anti-whirl bits med ikke-aksesymmetrisk belastning."
Sammenlignet med konventionelle polycrystalline diamond compact (PDC) designs, har antiwhirl bits en tendens til at bore mere i den retning, hvor de peger, og er mindre påvirket af, hvor de skubbes.
Tre ikke-aksesymmetriske belastningstilfælde kan påvirke bitstabiliteten:
En ekstern sidebelastning påføres boret, når der anvendes retningsbestemte samlinger, eller når der bores højvinklede brønde.
I anisotrop bjergart ændres skærekræfterne, når boret roterer, og derved ændrer borets ubalancekraftvektor med tiden.
Med styrbare enheder vippes boraksen i forhold til borets bevægelsesretning, hvilket modificerer den resulterende ubalancekraft.
Antiwhirl-bitdesigns, der blev evalueret for stabilitet, viste sig at være mindre følsomme over for anisotrope formationer og eksterne sidebelastninger end konventionelle bits.
Aksehældningen, man støder på ved boring med styrbare systemer i både roterende og glidende tilstande, påvirker ikke stabiliteten af de testede antiwhirl-designs.
Byggehastigheden af antiwhirl-bits på styrbare systemer er lavere end for konventionelle PDC-bits.
Den lavere hastighed tilskrives det glatte målepudedesign på antiwhirl-bitsene.
Hulspiral med styrbare systemer ser ud til at være relateret til bithvirvel, hvor bølgelængden styres af afstandene mellem bit, stabilisator og motorbøjning.
Boringen af to testbrønde på styrbare og vinkelbyggede motorsamlinger sammenlignede effektivt responsen fra konventionelle og antiwhirl PDC-bits.
Disse test hjalp med at udvikle et par praktiske feltretningslinjer:
Motorer med højt drejningsmoment/lav hastighed bør anvendes. Fordi hårdere formationer kan bores med antiwhirl-bits, tillader en motor med højt drejningsmoment brug af de højere bitvægte, der kræves for bitstabilitet.
For at begynde at bore skal boret røre bunden med halvdelen af den normale borestrøm, og derefter skal vægten og strømningshastigheden øges samtidigt. Denne procedure bør reducere muligheden for, at hvirvlen fra bunden fortsætter, når boringen genoptages.
I styretilstand skal borerørets hastighed forblive langsom (20-40 rpm). Højere hastigheder fører til ustabilitet.
Brøndplanen og bundhulssamlingen bør justeres for forskellene i byggehastighed; dette afhænger af den tidligere brugte bor, og om den har boret et hul med overmål (hvirvlet).
Xi'an Tydrillbits er en af de professionelle PDC-boreleverandører fra Kina. Vi kan levere slags PDC-bor, imprægnerede kernebor, PDC-trækbor, klippebor osv. Velkommen til at kontakte os, hvis du har brug for nogle af dem, vi leverer kvalitetsprodukter og god service. Hvis du har brug for nogle af vores produkter, er du velkommen til at kontakte os pr robert@tydrillbits.com
