Schlëssel Downhole-Tools: E komplette Guide fir d'Klassifikatioun an d'Uwendung vu Rollerkegelbuerer an Diamantbuerer

01 Rollerkegelbohrer: Villfälteg Tools fir d'Upassung un Formatiounen

Zënter hirem Entstoe am Joer 1909 si Rollkegelbuer déi meescht verbreet Buerart beim Rotatiounsbueren. Hiren eenzegaartege Multikegel-Strukturdesign erméiglecht et hinnen, sech un ënnerschiddlech Formatiounsbedingungen unzepassen, vu mëll bis extrem haart.

Strukturell Zesummesetzung a Kärtechnologien

E Rollkegelbuer besteet aus fënnef Kärkomponenten:

• Bitkierper: Dräi Kegelbeen zesummegeschweesst, mat Verbindungsgewinde um ieweschten Deel.
• Rollkegel: Konesch Metallkierper mat gefrästen Zänn oder Asazzänn op der Uewerfläch.
• Lagersystem: Besteet aus véier Sätz vu Lager: grouss, mëttel, kleng a Schublager.
• Düsen: Normalerweis 3-4 un der Zuel, mat engem Duerchmiesser vu 7-14 mm.
• Uelegspäicher- a Versiegelungssystem: Dichtungsréng aus Gummi oder Metall a Kombinatioun mat Drockausgläichsvorrichtungen.

Ënnert dësen stellt d'Lagerdichtungstechnologie e wichtegen technologeschen Duerchbroch fir Rollkegelbuer. Modern Buer benotzen en Uelegspäicher-Drockkompensatiounssystem, dat en dynamescht Gläichgewiicht tëscht dem Uelegdrock an der Lagerhöhl an dem Drock vun der Buerflëssegkeetssail an der Buerholz duerch Komponenten wéi Drockiwwerdroungslächer, Drockkompensatiounsmembranen an Uelegbecher erhält.

Klassifikatiounssystem an IADC-Codéierung

D'International Association of Drilling Contractors (IADC) huet e weltwäit eenheetleche Klassifikatiounsstandard fir Rollkegelbuer entwéckelt, deen en dräistellege Codéierungssystem benotzt:

Éischt Ziffer: Zänntyp an uwendbar Formatioun

1: Gefrässt Zänn, mëll Formatiounen

2: Gefrässt Zänn, mëttel bis mëttelhaart Formatiounen

3: Gefrässt Zänn, haart an abrasiv Formatiounen

5: Asazzänn, mëll bis mëttelgrouss Formatiounen

6: Asazzänn, mëttelhaart Formatiounen

7: Asazzänn, haart an abrasiv Formatiounen

8: Asazzänn, extrem haart a staark abrasiv Formatiounen

Zweet Ziffer: Ënnerdeelung vun der Formatiounshärkeet (Grad 1-4; méi héich Zuelen weisen méi haart Formatiounen un)

Drëtt Ziffer: Strukturcharakteristike vum Bit

4: Versiegelt Rollerlager

6: Versiegelt Gleitlager

7: Versiegelt Gleitlager + Schutz fir d'Insert-Gage

8: Oflenkungsbohrer fir Richtungsbuerung

Vereinfacht IADC Klassifikatiounssystem fir Rollkegelbueren

Fielsbriechmechanismus a Bewegungseigenschaften

Wärend dem Betrib weist e Rollkegelbuer dräi Aarte vu Kompositbewegung op:

• Rotatioun: D'Kegel dréie sech mam ganze Buer am Auerzäresënn.
• Rotatioun: D'Zänn dréinen sech géint den Auerzäresënn ëm d'Kegelachs.
• Gleiten: Inklusiv radial an tangential Gleiten.

Dës zesummegesate Bewegung erreecht en duebelen Effekt beim Fielsbriechen:

1.Schlagzerdréckungseffekt: Ofwiesselnde Kontakt vun einfachen an duebelen Zänn mam ënneschte Lach generéiert Längsschwéngungen, wat Schlagbelaaschtungen erstellt.

2.Gleitschéiereffekt: Gestengsschéierung gëtt duerch den Design vun Iwwerhang-, Duebelkegel- a Verrécklungsstrukturen erreecht.

Selektiounsstrategie a Formatiounsmatching 

Grondprinzipie fir d'Auswiel vu Rollkegelbuer op Basis vun de Gestengsseigenschaften:

• Weich Formatiounen: Wielt Bitzer mat Offset-, Iwwerhang- a Duebelkegelstrukturen, déi mat héijen, breede a spuersamen gefrästen oder Insertzänn ausgestatt sinn.
• Mëttel-haart Formatiounen: Reduzéiert d'Wäerter vum Offset, Iwwerhang an Duebelkegel; benotzt kuerz, schmuel an dicht Zänn.
• Haart a abrasiv Formatiounen: Benotzt Eenzelkegelrollen ouni Iwwerhang oder Offset, ausgestatt mat Kugelzänn oder konischen Kugelzänn.
• Formatiounen, déi ufälleg fir Oflenkungen sinn: Wielt kuerzzänneg Bitzer ouni oder mat klengem Offset, a keng Gage-Zänn.
• Interschëtt mëll a haart Formatiounen: Wielt Buertypen op Basis vum méi haarde Gestengs a passt d'Parameteren dynamesch beim Bueren un.

Äntwert op speziell Aarbechtsbedingungen

• Kleng Buerlächer (<177 mm): Benotzt Konusbuer mat enger Roll, déi méi grouss Kegelen, Zänn a Lager fir eng méi héich Stäerkt hunn.
• Direktiounsbuerung: Wielt speziell Oflenkbohrer, woubei déi drëtt Ziffer vum IADC-Code 8 ass. 

02 Diamant-Bits: Mächteg Tools fir haart Formatiounen 

Als dat haardst Material an der Natur huet Diamant eng Mohs-Härkeet vu Grad 10, eng Drockfestigkeit vu bis zu 8800 MPa an eng Verschleißfestigkeit, déi 9000 Mol sou héich ass wéi déi vu Stol. Duerch d'Notzung vun dëser Eegeschaft sinn Diamant-Bits zum ultimativen Tool fir d'Bekämpfung vun haarde Formatiounen ginn.

Klassifikatiounssystem an technologesch Evolutioun

Modern Diamant-Bits ginn haaptsächlech an dräi Zorten opgedeelt:

1.Uewerflächengesate Diamant-Bits

• Diamantpartikelen sinn op der Matrixuewerfläch ausgesat.
• Gëeegent fir mëttelhaart bis haart Formatiounen.
• Klassifikatioun vun der Diamantpartikelgréisst:
• Mëll Formatiounen: 2 Kären pro Karat (gpc) (Partikelgréisst ongeféier 4 mm)
• Mëttelhaart Formatiounen: 3-4 gpc (Partikelgréisst ongeféier 3,6 mm)
• Haart Formatiounen: 10-15 gpc (Partikelgréisst ongeféier 2,0 mm)

2.Imprägnéiert Diamantbits

• Diamanten sinn an der Matrix imprägnéiert (60-400 gpc).
• Gëeegent fir haart an abrasiv Formatiounen (z.B. Feiersteen, Kieseldolomit).
• D'Selbstschärfung vun Diamanten gëtt duerch Matrixverschleiung erreecht.

3.PDC-Bits (Polykristallin Diamant-Kompaktbits)

• Fir d'éischt Kéier vun der General Electric (GE) an den USA am Joer 1973 agefouert.
• Kompakt Struktur: Diamantschicht + Hartmetallsubstrat.
• Gëeegent fir mëll bis mëttelhaart homogen Formatiounen.

Strukturellt Design a Kärparameter

Diamant-Bits hunn en integralen Design ouni bewegend Deeler, haaptsächlech abegraff:

• Stolkierper: Aus mëttelgrousse Kuelestol, mat Verbindungsgewinde um ieweschten Deel.
• Matrix: Wolframkarbidpulver + Bindemetall op Kofferbasis, mat enger Härtheetsgrad vun HRC 30-45.
• Schnëttelementer: Natur-/synthetesch Diamanten oder PDC-Kompakter.
• Hydraulesch Struktur: Waasserweeër a Flosskanäl (radial, spiralfërmeg, asw.).

Schlëssel Designparameteren

• Diamantkonzentratioun: Ugepasst op Basis vun der Abrasivitéit vun der Formatioun; méi héich Konzentratioun fir méi abrasiv Formatiounen.
• Héicht vun der Virsprung:
• Mëll Formatiounen: 1/3 vun der Partikelgréisst
• Haart Formatiounen: 1/6-1/10 vun der Partikelgréisst
• Lippenform:
• Flaachbuedem: Fir homogen Formatiounen
• Gebéit: Fir haart Formatiounen
• Gezackt: Fir abrasiv Formatiounen

Fielsbriechmechanismus a Formatiounsreaktioun

D'Method fir d'Briechung vu Diamantbohrer variéiert jee no de Charakteristike vun der Formatioun:

Plastesch Formatiounen (z.B. Schlammsteen, Gips): Ähnlech wéi e "Plou"-Prozess; Diamanten andréngen an d'Formatioun a verursaachen e plastesche Flëss vum Gestengs.

Sprécheg Formatiounen (z.B. Quarzsandsteen): Volumetresch Brechgruewe ginn geformt, mat Schnëttgréissten, déi 2-4 Mol sou grouss sinn wéi Diamanten, wat zu enger héijer Effizienz féiert.

Haart Gestengs (z.B. Feiersteen, Kieselgestengs): Imprägnéiert Stécker ginn benotzt, an de Gestengsbriechung gëtt duerch Mikroschneiden a Kratzen erreecht, ähnlech wéi d'Abrasioun vun enger Schleifscheif.

Technesch Virdeeler a Limitatioune vu PDC-Bits

Als revolutionärt Produkt an der Diamant-Bitsfamill hunn PDC-Bits eenzegaarteg Virdeeler:

Strukturell Eegeschaften

PDC-Bits mat Stolkierper: Integral mëttel Kuelestol mat Uewerflächenhärtung.

Matrix-Body PDC-Bits: Uewerste Stolkierper + ënnescht Wolframkarbidmatrix, déi besser Leeschtung bidden.

Profildesign

Parabolesch: Fir mëll Formatiounen, wat eng héich Buerquote a grouss Buerquote erméiglecht.

Ronn: Fir Rotatiounsdëschbuerungen, erliichtert d'Dréngung vun haarden Zwëschebetter.

Konesch: Fir Héichgeschwindegkeetsbuerungen, mat gudder Penetratiounsleistung.

Applikatiounsbeschränkungen

Net gëeegent fir Kiesformatiounen an agebaute mëll-haart Formatiounen.

Temperaturbeständegkeetsgrenz (Verschleiung intensivéiert sech iwwer 350 ℃; Festigkeitsversoe geschitt bei 700 ℃).

Schlecht Schlagfestigkeit; Kantenabsplitterung vun neie Bits ass ufälleg fir.

Vergläichstabell vun uwendbare Formatiounen fir Diamantbueren

03 Wëssenschaftleche Selektiounsguide: Formatiounen an operationell Ufuerderungen upassen

Gëlle Reegele fir d'Auswiel vu Rollerkegelbuer

Formatiounshärke-Upassung

Weich Formatiounen: Wielt Béier mat héijem Offset, Iwwerhang an Duebelkegelstrukturen, déi mat keilfërmegen oder läffelfërmegen Zänn ausgestatt sinn.

Haart Formatiounen: Adoptéiert eenzelkegeleg, net-offset Strukturen, equipéiert mat Kugelzänn oder konischen Kugelzänn.

Äntwert op Abrasivitéit

Fir abrasiv Formatiounen, benotzt Asazbücher mat Gage-Zänn.

Wann d'Zänn an der baussenzeger Rei gerundet sinn, während d'Mëttenzänn wéineg Verschleiung weisen, soll déi nächst Bier mat engem verbesserte Schutz fir d'Gauge entworf ginn.

Géigemoossname fir speziell Aarbechtsbedingungen

Formatiounen, déi ufälleg fir Oflenkungen sinn: Wielt kuerzzänneg Bitzer ouni oder mat klengem Offset; d'Adaptabilitéit vun der Formatioun soll liicht méi mëll sinn wéi déi tatsächlech Formatioun.

Verschëtt mëll-haart Formatiounen: Buerbierger op Basis vum méi haarde Gestengs auswielen an d'Parameteren dynamesch beim Bueren upassen.

Déif Buerbéierung: Benotzt Buer mat enger héijer Gesamtzahl fir de Verloscht vun der Ausléisungszäit ze kompenséieren.

Auswielstrategie fir Diamantbueren

Uwendbar Konditioune fir PDC Bits

Optimal Szenarie: Laang homogen mëll bis mëttelhaart Formatiounen (z.B. Schiefer, Schlammsteen, Gips).

Verbueden Szenarien: Kiesformatiounen, Feiersteenënnerlagen, ënnerlagen mëll-haart Formatiounen.

Parameterastellung: Niddereg WOB (30-60 kN), héich RPM (100-300 rpm), grouss Duerchflussquote.

Uwendbar Konditioune fir Natur-/Synthetesch-Diamant-Bits

Haart bis extrem haart Formatiounen (z.B. Granit, Quarzsandsteen).

Héich abrasiv Formatiounen (z.B. Feiersteng, Kieseldolomit).

Turbinenbuerungen, déif/ultradéif Buerungen a Kärenborungsoperatiounen.

Besonnesch Ufuerderunge fir Kärbits

Rollkegelkärboren: Véierrollekegel (konisch/zylindresch) oder sechsrollekegel (voll zylindresch) Design.

Diamant-Kärbohrer: Brauchen symmetresch verdeelt Schneidkanten mat konsequenter Verschleißbeständegkeet.

Schlësselindikator: Konzentrizitéit tëscht dem banneschten Lach an dem baussenzege Krees fir d'Ovaliséierung vum Kär ze vermeiden.

Beurteelung an Ëmgang mat Downhole-Anomalieën

Identifikatioun vum Aarbechtszoustand vum Rollerkegelbit

Lagerschued: Periodesch Ruckungen vum Rotatiounsdësch, Verschlechterung bei héijem WOB, reduzéiert Buergeschwindegkeet awer normalen Pompeldrock.

Kegelverloscht: Schwéier Buerfestigung, gewaltsam Schwankung vum Gewiichtsindikator, Ännerung vun der Ausléisungsdéift beim Opzéien vun der Buerstreng.

Zännverschleiung: Reduzéiert Belaaschtung vum Rotatiounsdësch, keng Ruckungen, däitlech Reduktioun vun der Buergeschwindegkeet.

Benotzungstabuen fir Diamantboren

Dat ënnescht Lach muss virum Aféierung vun der Buer an d'Lach gebotzt ginn, fir sécherzestellen, datt keng Metallreschter méi do sinn.

Fänkt un ze bueren mat engem klenge WOB an enger niddreger Drehzahl fir den "Infahrt" (0,5 m Buedemlachkonditionéierung).

Vermeit Räimoperatiounen; benotzt wann néideg e niddrege WOB an eng niddreg RPM fir e gläichméissege Betrib.

Kontakt:Jessie Zhou
Handy/Whatsapp:+0086-18109206861
Web:www.landrilltools.com