डाउनहोल प्रमुख साधने: रोलर कोन बिट्स आणि डायमंड बिट्सचे वर्गीकरण आणि वापराविषयी संपूर्ण मार्गदर्शक

तेल उत्खनन कार्यात, खडक फोडण्यासाठी ड्रिल बिट हे मुख्य साधन आहे आणि त्याच्या कामगिरीचा थेट परिणाम उत्खनन कार्यक्षमता आणि खर्चावर होतो. जटिल आणि बदलत्या भूस्तरीय परिस्थितीचा सामना करताना, रोलर कोन बिट्स आणि डायमंड बिट्सची योग्य निवड करणे हे ड्रिलिंग अभियंत्यांसाठी एक महत्त्वाचे काम बनले आहे.

०१ रोलर कोन बिट्स: भूस्तरांनुसार जुळवून घेणारी बहुपयोगी साधने

१९०९ मध्ये सादर झाल्यापासून, रोलर कोन बिट्स हे रोटरी ड्रिलिंगमध्ये सर्वाधिक वापरले जाणारे बिट प्रकार बनले आहेत. त्यांच्या अद्वितीय मल्टी-कोन रचनेमुळे ते मऊ ते अत्यंत कठीण अशा विविध भूस्तर परिस्थितीशी जुळवून घेऊ शकतात.

संरचना आणि मुख्य तंत्रज्ञान

रोलर कोन बिटमध्ये पाच प्रमुख घटक असतात:

· बिट बॉडी: एकत्र वेल्ड केलेले तीन शंकूच्या आकाराचे पाय, ज्याच्या वरच्या बाजूला जोडणीसाठी थ्रेड असतो.

· शंकू: पृष्ठभागावर मिल केलेले दाते किंवा टंगस्टन कार्बाइड इन्सर्ट (TCI) असलेले निमुळते धातूचे भाग.

· बेअरिंग प्रणाली: यामध्ये मोठे, मध्यम, लहान आणि थ्रस्ट अशा बेअरिंगचे चार संच समाविष्ट आहेत.

· नोझल्स: साधारणपणे 7.14 मिमी व्यासाचे 3 ते 4 नोझल्स.

· स्नेहन आणि सील प्रणाली: रबर किंवा धातूचे सील, जे दाब संतुलित करणाऱ्या उपकरणासह जोडलेले असतात.

रोलर कोन बिट्समधील बेअरिंग सील तंत्रज्ञान हा एक महत्त्वाचा शोध आहे. आधुनिक बिट्समध्ये दाब-भरपाई स्नेहन प्रणालीचा वापर केला जातो, जी दाब प्रसारण मार्ग, दाब भरपाई पडदा आणि स्नेहन कप यांच्या माध्यमातून बेअरिंग चेंबरमधील स्नेहन द्रवाचा दाब आणि डाउनहोल ड्रिलिंग द्रवाच्या स्तंभाचा दाब यांच्यात गतिशील संतुलन राखते.

वर्गीकरण प्रणाली आणि IADC कोड

इंटरनॅशनल असोसिएशन ऑफ ड्रिलिंग कॉन्ट्रॅक्टर्स (IADC) ने तीन-अंकी कोड प्रणाली वापरून, रोलर कोन बिट्सचे वर्गीकरण करण्यासाठी एक जागतिक मानक स्थापित केले आहे:

· पहिला अंक: दाताचा प्रकार आणि लागू होणारी रचना

· १: दळलेले दात, मऊ रचना

· २: दळलेले दात, मध्यम ते मध्यम-कठीण रचना

· ३: दळलेले दात, कठीण, अपघर्षक रचना

· ५: टीसीआय, सौम्य ते मध्यम स्वरूपाची निर्मिती

· ६: टीसीआय, मध्यम-कठीण निर्मिती

· ७: टीसीआय, कठीण, अपघर्षक रचना

· ८: टीसीआय, अत्यंत कठीण, उच्च अपघर्षक रचना

· दुसरा अंक: भूस्तराच्या कठीणतेचा उपस्तर (१·४, मोठा अंक अधिक कठीण भूस्तर दर्शवतो)

· तिसरा अंक: बिटची संरचनात्मक वैशिष्ट्ये

· ४: सीलबंद रोलिंग बेअरिंग

· ६: सीलबंद जर्नल बेअरिंग

· ७: सीलबंद जर्नल बेअरिंग + टीसीआय सह गेज संरक्षण

· ८: दिशात्मक विहिरींसाठी किकऑफ बिट

रोलर कोन बिट्ससाठी सरलीकृत IADC वर्गीकरण प्रणाली

खडक फोडण्याची यंत्रणा आणि गतीची वैशिष्ट्ये

जेव्हा रोलर कोन बिट कार्यरत असतो, तेव्हा तो तीन संयुक्त हालचाली करतो:

· परिभ्रमण: कोन बिटच्या मुख्य भागासोबत घड्याळाच्या काट्याच्या दिशेने फिरतात.

· फिरणे: दाते शंकूच्या अक्षाभोवती घड्याळाच्या विरुद्ध दिशेने फिरतात.

· सरकणे: यामध्ये त्रिज्यीय आणि स्पर्शरेषीय सरकण्याचा समावेश आहे.

या संयुक्त गतीमुळे खडक फोडण्याचा दुहेरी परिणाम होतो:

१. आघाताने होणारे चूर्णन: एकेरी आणि दुहेरी दातांच्या आळीपाळीच्या संपर्कामुळे उभ्या दिशेने कंपन निर्माण होते, ज्यामुळे आघात भार तयार होतो.

२. शियर कटिंग: ओव्हरहँग, ऑफसेट आणि मल्टी-कोन जिओमेट्रीद्वारे साध्य केले जाते, ज्यामुळे खडकाचे शियरिंग शक्य होते.

बिट निवड धोरण आणि रचना जुळवणी

खडकाच्या गुणधर्मांनुसार रोलर कोन बिट्स निवडण्याची मूलभूत तत्त्वे:

· मऊ भूस्तर: ऑफसेट, ओव्हरहँग आणि मल्टी-कोन डिझाइन असलेले बिट्स निवडा; जे उंच, रुंद, विरळ अंतरावर असलेल्या मिल्ड दातांनी किंवा टीसीआयने (TCI) सुसज्ज असतील.

· मध्यम-कठीण रचना: ऑफसेट, ओव्हरहँग आणि मल्टी-कोन मूल्ये कमी करा; लहान, अरुंद, एकमेकांना लागून असलेले दाते वापरा.

· कठीण आणि अपघर्षक रचना: एकल-शंकू भूमिती वापरा, ओव्हरहँग नाही, ऑफसेट नाही; गोलाकार किंवा शंकू-गोलाकार TCI ने सुसज्ज करा.

· वाकडी छिद्रे पडण्याची शक्यता असलेल्या भूस्तरांसाठी: कमी किंवा अजिबात ऑफसेट नसलेले आणि गेज प्रोटेक्शन नसलेले लहान दातांचे बिट्स निवडा, आणि प्रत्यक्ष भूस्तरापेक्षा किंचित मऊ असलेला बिट निवडा.

· आंतरस्तरित मऊ-कठीण रचना: अधिक कठीण खडकानुसार बिट निवडा आणि ड्रिलिंग पॅरामीटर्स गतिमानपणे समायोजित करा.

विशेष परिस्थितीला दिलेले प्रतिसाद:

· बारीक छिद्रे (<१७७ मिमी): जास्त मजबुतीसाठी मोठे कोन, दाते आणि बेअरिंग्ज असलेले सिंगल-कोन बिट्स वापरा.

· दिशात्मक ड्रिलिंग: IADC तिसरा अंक 8 असलेले बिट्स निवडा (विशेष किकऑफ बिट्स).

०२ डायमंड बिट्स: कठीण रचनांसाठी सर्वोत्तम साधन

हिऱ्यामध्ये सर्वाधिक नैसर्गिक कठीणपणा असतो (मोह्स कठीणपणा १०, ८८०० MPa पर्यंत संपीडन शक्ती, पोलादापेक्षा ९००० पट जास्त झीज-प्रतिरोधकता). हिऱ्याचे बिट्स याच गुणधर्माचा उपयोग करून कठीण रचनांना हाताळण्यासाठी एक सर्वोत्तम शस्त्र बनतात.

वर्गीकरण आणि तांत्रिक उत्क्रांती

आधुनिक डायमंड बिट्सचे मुख्यत्वे तीन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाते:

१. पृष्ठभागावर बसवलेले हिऱ्याचे बिट्स

· क्राउनच्या पृष्ठभागावर उघडे पडलेले हिऱ्याचे कण.

· मध्यम ते कठीण रचनांसाठी उपयुक्त.

· हिऱ्याच्या आकाराचे वर्गीकरण:

· मऊ खडे: २ खडे/कॅरेट (अंदाजे ४ मिमी व्यास)

· मध्यम-कठीण रचना: ३-४ खडे/कॅरेट (अंदाजे ३.६ मिमी)

· कठीण रचना: १०-१५ खडे/कॅरेट (अंदाजे २.० मिमी)

२. इम्प्रेग्नेटेड डायमंड बिट्स

· मॅट्रिक्समध्ये जडवलेले हिरे (६०-४०० खडे/कॅरेट).

· अतिशय कठीण आणि अपघर्षक खडकरचनांसाठी (चर्ट, सिलिकॉनयुक्त डोलोमाइट, इत्यादी) उपयुक्त.

· मॅट्रिक्सच्या झिजेमुळे आपोआप धार लागते.

३. पीडीसी बिट्स (पॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड कॉम्पॅक्ट)

· जनरल इलेक्ट्रिकने १९७३ मध्ये सर्वप्रथम सादर केले.

· कटरची रचना: हिऱ्याचा थर + टंगस्टन कार्बाइडचा आधार.

· लागू होणारे भूस्तर: मऊ ते मध्यम-कठीण एकसंध भूस्तर.

संरचना आणि प्रमुख डिझाइन मापदंड

डायमंड बिट्सना कोणताही हलणारा भाग नसलेला एकसंध सांगाडा असतो, ज्यात प्रामुख्याने खालील गोष्टींचा समावेश असतो:

· स्टील बॉडी: मध्यम कार्बन स्टील, वरच्या बाजूला थ्रेडेड.

· मॅट्रिक्स: टंगस्टन कार्बाइड पावडर + तांब्यावर आधारित बाइंडर धातू, कठीणता HRC 30-45.

· कापण्याचे घटक: नैसर्गिक/कृत्रिम हिरे किंवा PDC कटर्स.

· हायड्रॉलिक डिझाइन: नोझल्स, वॉटरवेज (रेडियल, स्पायरल, इत्यादी).

प्रमुख डिझाइन मापदंड:

· डायमंडची सांद्रता: भूभागाच्या खरखरीतपणानुसार समायोजित करा – अधिक खरखरीत भूभागांसाठी जास्त सांद्रता.

· एक्सपोजरची उंची:

· मऊ रचना: हिऱ्याच्या व्यासाच्या १/३

· कठीण रचना: हिऱ्याच्या व्यासाच्या १/६ ते १/१०

· क्राउनचा आकार: सपाट (एकसंध रचना), गोल (कठीण रचना), दातेरी (अपघर्षक रचना).

खडक फोडण्याची यंत्रणा आणि निर्मिती प्रतिसाद

भूभागाच्या गुणधर्मांनुसार डायमंड बिट्सची खडक फोडण्याची पद्धत बदलते:

· प्लॅस्टिक रचना (मडस्टोन, जिप्सम, इत्यादी) – “नांगरणी” प्रक्रियेप्रमाणेच; ​​हिरे खडकात शिरतात आणि खडकाचा प्लॅस्टिक प्रवाह घडवून आणतात.

· ठिसूळ रचना (क्वार्ट्झ सँडस्टोन, इत्यादी) – यामुळे मोठ्या प्रमाणात क्रशिंग पिट्स तयार होतात; कटिंग्जचा आकार डायमंड एक्सपोजरपेक्षा २-४ पट जास्त असतो, जे अत्यंत कार्यक्षम आहे.

· कठीण खडक (चर्ट, सिलिकॉनयुक्त खडक) – इम्प्रेग्नेटेड बिट्स वापरा; चाकाने ग्राइंडिंग करण्याप्रमाणेच, सूक्ष्म-कटिंग आणि ओरखड्यांनी खडक फोडला जातो.

PDC बिट्सचे फायदे आणि मर्यादा

डायमंड बिट कुटुंबातील एक क्रांतिकारक उत्पादन म्हणून, PDC बिट्सचे काही खास फायदे आहेत:

संरचनात्मक वैशिष्ट्ये:

· स्टील-बॉडी पीडीसी बिट: एकसंध मध्यम कार्बन स्टील, पृष्ठभाग कठिण केलेला.

· मॅट्रिक्स-बॉडी पीडीसी बिट: वरची स्टीलची बॉडी + खालचा टंगस्टन कार्बाइड मॅट्रिक्स – उत्तम कार्यक्षमता.

प्रोफाइल डिझाइन:

· पॅराबोलिक: सौम्य रचना, जास्त उंची, जास्त ROP.

· गोल: रोटरी टेबल ड्रिलिंगसाठी उपयुक्त, कठीण आंतरस्तरांमध्ये प्रवेश करण्यास मदत करते.

· शंकूच्या आकाराचे: उच्च-गतीचे ड्रिलिंग, उत्तम भेदनक्षमता.

मर्यादा:

· गारांच्या थरांसाठी किंवा मऊ-कठीण आंतरथरीय रचनांसाठी योग्य नाही.

· तापमानाची मर्यादा (३५०°C पेक्षा जास्त तापमानात झीज वेगाने होते; ७००°C तापमानात मजबुती कमी होते).

· आघाताला प्रतिकार करण्याची क्षमता कमी असते; नवीन कटरच्या कडा तुटण्याची शक्यता असते.

रचनेनुसार डायमंड बिटच्या उपयोज्यतेची तुलना

०३ वैज्ञानिक निवड मार्गदर्शक: रचना आणि कार्यात्मक गरजा जुळवणे

रोलर कोन बिट निवडीसाठीचे सुवर्ण नियम

१. निर्मिती कठीणता जुळवणी

· मऊ भूस्तर: जास्त ऑफसेट, ओव्हरहँग, मल्टी-कोन आणि वेज-आकाराचे किंवा स्कूप-आकाराचे दात असलेले बिट्स निवडा.

· कठीण रचना: एकल-शंकू, ऑफसेट नसलेले, आणि गोलाकार किंवा शंकू-गोलाकार दाते वापरा.

२. खरखरीतपणा हाताळणे

· अपघर्षक थरांसाठी, गेज संरक्षणासह असलेले TCI बिट्स निवडा.

· जर बाहेरील दातांची रांग गोलाकार झाली असेल आणि आतील दातांची झीज कमी झाली असेल, तर पुढच्या बिटवर गेजचे संरक्षण वाढवा.

३. विशेष परिस्थिती प्रतिसाद

· वाकडी छिद्रे पडण्याची शक्यता असलेल्या भूस्तरांसाठी: कमी किंवा अजिबात ऑफसेट नसलेले लहान दातांचे बिट्स निवडा; प्रत्यक्ष भूस्तरापेक्षा किंचित मऊ असलेला बिट निवडा.

· मऊ-कठीण एकमेकांत मिसळलेले थर: अधिक कठीण खडकानुसार बिट निवडा, पॅरामीटर्स गतिमानपणे समायोजित करा.

· सखोल भाग: ट्रिपिंगमुळे होणारे वेळेचे नुकसान भरून काढण्यासाठी, जास्त एकूण फुटेज असलेले भाग निवडा.

डायमंड बिट निवड धोरण

१. PDC बिट्सचा वापर केव्हा करावा

· सर्वोत्तम वापर: लांब एकसंध मऊ ते मध्यम-कठीण खडक थर (शेल, मडस्टोन, जिप्सम, इत्यादी).

· प्रतिबंधित वापर: गारांचे थर, चर्टचे आंतरथर, मऊ-कठीण आंतरस्तरी रचना.

· पॅरामीटर सेटिंग: कमी WOB (30-60 kN), उच्च RPM (100-300 rpm), उच्च प्रवाह दर.

२. नैसर्गिक/कृत्रिम डायमंड बिट्सचा वापर केव्हा करावा

· कठीण ते अतिकठीण खडक रचना (ग्रॅनाइट, क्वार्ट्ज वालुकाश्म, इत्यादी).

· अत्यंत अपघर्षक रचना (चर्ट, सिलिकॉनयुक्त डोलोमाइट).

· टर्बोड्रिलिंग, खोल आणि अति-खोल विहिरी, कोअरिंग कार्ये.

३. कोअरिंग बिट्ससाठी विशेष आवश्यकता

· रोलर कोन कोअरिंग बिट्स: चार-कोन (शंकूच्या आकाराचे/दंडगोलाकार) किंवा सहा-कोन (पूर्ण-बॅरल) डिझाइन.

· डायमंड कोअरिंग बिट्स: कटर्सची मांडणी सममितीय असावी आणि त्यांची झीज-प्रतिरोधकता एकसारखी असावी.

· मुख्य निर्देशक: लंबवर्तुळाकार गाभा टाळण्यासाठी आतील छिद्र बाहेरील व्यासाशी एककेंद्रित असावे.

डाउनहोल विसंगती निदान आणि हाताळणी

रोलर कोन बिटच्या कार्यस्थिती ओळखणे:

· बेअरिंग निकामी होणे: रोटरी टेबलचे चक्रीय पद्धतीने उसळणे, जास्त WOB (वर्कआउट ऑफ द बोर्ड) असताना ते अधिकच वाढते, ROP (रेट ऑफ पर सेकंड) कमी होतो पण पंपाचा दाब सामान्य राहतो.

· हरवलेला कोन: टॉर्कमध्ये तीव्र चढउतार, वजन निर्देशक अनियंत्रितपणे हेलकावे खातो, उचलल्यावर दोरीच्या लांबीत बदल होतो.

· दाते सपाट घासल्याने: रोटरी टेबलवरील भार कमी होतो, उसळणे थांबते, ROP मध्ये तीव्र घट होते.

डायमंड बिट वापरावरील निर्बंध:

· छिद्रामध्ये घालण्यापूर्वी तळाचे छिद्र स्वच्छ असले पाहिजे; त्यात कोणताही धातूचा कचरा नाही याची खात्री करा.

· “ब्रेक-इन” साठी (०.५ मीटर बॉटम होल प्रोफाइलिंग) हलक्या डब्ल्यूओबी (WOB) आणि कमी आरपीएम (RPM) सह ड्रिलिंग सुरू करा.

· रीमिंग टाळा; आवश्यक असल्यास, हलक्या हाताने, कमी आरपीएमवर आणि स्थिर गतीने करा.

०४ अत्याधुनिक प्रवाह आणि प्रत्यक्ष वापराचे मुद्दे

तांत्रिक नवोपक्रमाच्या दिशा

उच्च-दाब जेट ड्रिलिंग तंत्रज्ञान:

· खडक फोडण्यास मदत करण्यासाठी अति-उच्च दाबाच्या जेट्सचा (150-200 MPa) वापर करते.

· डाउनहोल इंटेन्सिफायर हे संशोधन आणि विकासाचे केंद्रबिंदू आहेत; चाचण्यांनुसार ROP ३-५ पटींनी वाढू शकतो.

· तांत्रिक आव्हानांमध्ये अति-उच्च दाबाचे सीलिंग आणि ट्रान्समिशन यांचा समावेश आहे.

बुद्धिमान बिट प्रणाली:

· एम्बेडेड सेन्सर्स बिटच्या स्थितीवर रिअल-टाइममध्ये लक्ष ठेवतात.

· भूस्तरातील बदलांशी जुळवून घेण्यासाठी कटिंग पॅरामीटर्सचे अनुकूलनात्मक समायोजन.

· बिट निवड अनुकूलित करण्यासाठी आणि सेवा आयुष्याचा अंदाज लावण्यासाठी बिग डेटा विश्लेषण.

क्षेत्रातील सुवर्ण नियम

१. संकटातून केव्हा बाहेर पडायचे हे ठरवणे

· ROP मध्ये सतत घट (एकजिनसी रचनांमध्ये).

· अप्रभावी सुधारणात्मक उपायांसह (फॉर्मेशन बदल) ROP मध्ये अचानक घट.

· टॉर्कमध्ये तीव्र वाढ आणि त्यासोबत ROP मध्ये घट (किंचित नुकसान).

· पंपाच्या दाबात अचानक घट (नोझल गहाळ होणे किंवा ड्रिल स्ट्रिंग वाहून जाणे).

२. बिटचे आयुष्य वाढवण्याचे उपाय

· नवीन बिटला ब्रेक-इन करण्यासाठी, हलक्या WOB (वाइड ओपनिंग) आणि कमी RPM वर चालवा.

· बिट प्रोटेक्टर (अँटी-बाऊन्सिंग डिव्हाइस) वापरा.

· छिद्राच्या तळाशी साचलेला कचरा साफ करण्यासाठी ठराविक कालावधीने लहान फेऱ्या मारणे.

· खालच्या बाजूने जास्त फिरवणे टाळा.

३. आर्थिक विश्लेषण

· प्रति मीटर खर्च मोजा = (बिटची किंमत + ड्रिलिंगसाठी लागणारा वेळ) / फूट.

· जरी PDC बिट्सची प्रति युनिट किंमत जास्त असली तरी, योग्य भूस्तरात एकच PDC बिट रोलर कोन बिटच्या तुलनेत ३-५ पट जास्त छिद्र पाडू शकते.

· मोठ्या भागांमध्ये, ट्रिपिंगमुळे होणारे वेळेचे नुकसान भरून काढण्यासाठी, जास्त एकूण फुटेज असलेल्या भागांना प्राधान्य द्या.

बिट निवड हे वैज्ञानिक सिद्धांत आणि प्रत्यक्ष अनुभव यांचा मिलाफ असलेले एक अचूक तंत्रज्ञान आहे. रोलर कोन बिट्स, त्यांच्या विस्तृत अनुकूलनक्षमतेमुळे, आजही सर्वात सामान्य बिट प्रकार आहेत. डायमंड बिट्स, विशेषतः PDC बिट्स, विशिष्ट भूरचनांमध्ये अतुलनीय कार्यक्षमता दाखवतात.

आयएडीसी वर्गीकरण प्रणालीवर प्रभुत्व मिळवणे, वेगवेगळ्या बिट्सच्या खडक फोडण्याच्या कार्यपद्धती समजून घेणे, आणि भूस्तर रचना, वेलबोअरची रचना व कार्यान्वयन आवश्यकता यांचे सर्वसमावेशक मूल्यांकन केल्याने बिट आणि भूस्तर यांच्यात परिपूर्ण जुळवणी साधता येते. डाउनहोल सेन्सर्स, बिग डेटा ॲनालिटिक्स आणि कृत्रिम बुद्धिमत्तेच्या वापरामुळे, बिटची निवड अनुभवावर आधारित निर्णयांकडून बुद्धिमान अचूक जुळवणीकडे वाटचाल करत आहे, ज्यामुळे ड्रिलिंग कार्यक्षमतेत सातत्याने क्रांतिकारी सुधारणा होत आहेत.

संपर्क : जेसी झोऊ

मोबाईल/व्हॉट्सॲप:+००८६-१८१०९२०६८६१

Email: energy@landrilltools.com