Förbättrar högre tryck alltid borrhastigheten?

Borrtrycket, som den axiella kraften som verkar på borrkronan, är en nödvändig förutsättning för att berget ska bryta ner i botten av brunnen-det ger den drivande kraften för borrkronans skärande tänder att penetrera och klippa berget, vilket direkt bestämmer metoden och effekten av stenbrott. När trycket kontrolleras inom ett vetenskapligt område är dess främjande effekt på borrhastigheten uppenbar, vilket främst återspeglas i tre stadier av bergbrytning:

Först ytkrossningssteget: När trycket är mindre än bergets tryckhårdhet kan skärtänderna inte skära in i berget, och kan endast bryta bergytan genom friktion, vilket resulterar i låg borrhastighet men en proportionell ökning med trycket. För det andra, utmattningskrossningssteget: När trycket är nära bergets hårdhet kommer bergytan att producera ett stort antal sprickor under upprepad verkan av skärtänderna, vilket skapar volymbrott i berget. För det tredje, volymkrossningssteget: När trycket överstiger stenens hårdhet, kan skärtänderna skära direkt in i berget och bilda effektiv volymkrossning, vilket är det ideala tillståndet för normal borrning. I det här skedet kan matchning av trycket med högpresterande borrkronor maximera effektiviteten-till exempel Baker Hughes'PDC-borrhar förbättrad skärhållbarhet, och när de används med lämpligt tryck kan de förbättra ROP avsevärt i hårda och abrasiva formationer.

Dessutom verifierar hög-jet--assisterad borrteknik ytterligare den positiva rollen av rimligt tryck: genom att använda hög-tryckspumpar för att generera hög-hastighetsborrvätskestrålar, skär jetstrålarna slitsar i berget, vilket hjälper borrkronan att skära av berget lättare, vilket kan öka borrhastigheten med 4 gånger oljan med 2 gånger. 10 000 till 15 000 psi. Detta visar att under förutsättningen av matchande utrustning och formationsförhållanden är lämpligt tryck verkligen ett effektivt sätt att förbättra borrhastigheten.

När trycket överstiger det rimliga intervallet bryts den positiva korrelationen mellan tryck och borrhastighet, och en rad problem kommer att uppstå, vilket i slutändan minskar borreffektiviteten och ökar kostnaderna. De specifika manifestationerna är följande:

1. Accelererat borrslitage och förkortad livslängd

Borrkronans lager, skärtänder och andra komponenter kommer att bära större belastning under överdrivet tryck, accelererande slitage, mattande eller till och med skada-och skärtändernas slithastighet kommer att öka avsevärt med ökat tryck, och tenderar till och med att vara oändligt när trycket når gränsvärdet. Till exempel, när du använder trikonborr för att borra abrasiva formationer, kommer för högt tryck att göra att hårdmetallskären slits snabbt, vilket gör att borrkronan tappar stenbrytningskapacitet i förväg, vilket kräver frekvent snubbling för att byta ut borrkronan, vilket inte bara ökar den icke-produktiva tiden utan också ökar borrningskostnaderna. Tvärtom, att välja lämpliga borrkronor och matcha rimligt tryck kan minimera skärtandsslitage och förlänga borrkronans livslängd.

2. Stagnation eller minskning av borrhastigheten

Enligt sambandskurvan mellan borrtryck och borrhastighet, när trycket ökar till ett visst värde, kommer tillväxthastigheten för borrhastighet att sakta ner avsevärt och till och med sluta öka eller minska. Detta beror på att alltför högt tryck kommer att göra att borrkronan överbelastas, vilket resulterar i instabil borrverktygsdrift-som att borrkronan hoppar i spruckna formationer, vilket inte bara kommer att misslyckas med att förbättra borrhastigheten utan också få skärtänderna att flisa eller gå sönder, vilket ytterligare minskar borreffektiviteten. Dessutom, för sammanhängande mjuka bergarter, kommer för högt tryck sannolikt att orsaka vatten igensättning och kulbildning, vilket gör att borrkronan inte effektivt kan bryta sten, och borrhastigheten kommer att sjunka kraftigt.

3. Ökade risker i borrhålet och utrustningsfel

För högt tryck kommer att öka belastningen på borrsträngen, borriggen och hydraulsystemet, vilket lätt leder till utrustningsfel såsom deformation av borrsträngen, brott och pumpskador. Vid hög-jetassisterad-borrning, om trycket överstiger bärförmågan för lindningsslangen och borrhålsmotorn, kommer det att orsaka läckage vid borrrörsleden eller skada på motortätningen, vilket resulterar i borrolyckor. Samtidigt kommer för högt tryck att öka differentialtrycket i bottenhålet, vilket leder till tryckhållningseffekten-det är svårt att lämna bergskärningar från bottenhålet, vilket resulterar i upprepad krossning, vilket inte bara minskar borrhastigheten utan också kan inducera borrhålskollaps och andra risker.

För att undvika den kontraproduktiva effekten av överdrivet tryck och ge full spel åt tryckets roll för att förbättra borrhastigheten, är det nödvändigt att överväga tre kärnfaktorer och matcha motsvarande produkter och parametrar:

1. Bergegenskaper: Den grundläggande grunden för tryckjustering

Olika kvaliteter av stenar har väldigt olika reaktioner på tryck. Medium-hårda stenar (bergklass 6 till 7) har den högsta tillväxthastigheten för borrhastighet när trycket ökar; mjuka stenar (stenklass 4 till 5) är benägna att bita ihop sig, så trycket bör reduceras på lämpligt sätt; hårda stenar (bergklass 8 till 9) har hög kompressionshårdhet och tillväxthastigheten för borrhastighet med tryck är liten, så det är nödvändigt att matcha högpresterande borrkronor istället för att bara öka trycket. Till exempel, vid borrning av geotermiska formationer med komplexa bergegenskaper, val av Baker Hughes geotermiska borrkronor (inklusive tricone, PDC och hybridtyper) och justering av trycket efter formationens hårdhet kan uppnå optimal borreffektivitet.

2. Borrtyp: Matchande tryck för att ge produktfördelar spel

Olika typer av borrkronor har olika tryckanpassningsintervall. PDC-borrkronor är lämpliga för miljöer med medium och högt tryck, och deras kontinuerliga skjuvverkan kan utövas fullt ut under rimligt tryck för att förbättra borrhastigheten; trikonborrkronor har stark sten-krosshållfasthet, men för högt tryck kommer att påskynda lagerslitaget; Kymera hybridborrkronor kombinerar fördelarna med rullkoner och diamantborrkronor och kan anpassa sig till olika tryckmiljöer, men behöver fortfarande justeras efter förhållanden i borrhålet. Dessutom kan adaptiva borrkronor justera skärdjupet efter tryckförändringar i borrhålet, vilket automatiskt optimerar borrningseffektiviteten, vilket är ett idealiskt val för komplexa formationer där trycket är svårt att stabilt kontrollera.

3. Borrsystem och hjälpförhållanden: Säkerställer tryckstabilitet och effektivitet

Borriggens prestanda, kvaliteten på borrvätskan och kombinationen av borrverktyg kommer alla att påverka effekten av tryckjusteringen. Till exempel bestämmer kraften hos borriggen det maximala trycket som kan tillhandahållas stabilt; borrvätskans densitet och viskositet kommer att påverka bottenhålets differentialtryck, och orimlig borrvätskas prestanda kommer att kompensera den positiva effekten av tryckjustering. Det avancerade-högtryckslindade-slangsborrsystemet som utvecklats av National Energy Technology Laboratory löser problemet med hög-vätskeöverföring genom koncentriska lindade rör, undviker läckage och säkerställer att trycket effektivt kan överföras till borrkronan, vilket förbättrar borrhastigheten.